薄規(guī)格帶鋼凸度控制模型的改進(jìn)

板的精度是兩種彎曲鋼的主要品質(zhì)指數(shù)。1主要設(shè)備參數(shù)本文以1580mm生產(chǎn)線為研究對(duì)象,圍繞產(chǎn)品質(zhì)量及工藝問題,重點(diǎn)對(duì)該生產(chǎn)線板形控制系統(tǒng)中的凸度問題進(jìn)行研究。圖1為該生產(chǎn)線各工序概況圖,按工藝設(shè)備可分為加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)和卷取區(qū)。1580mm生產(chǎn)線生產(chǎn)的帶鋼規(guī)格為:厚1.2~12.7mm,寬700~1450mm,最大卷重27.7t,最大單位卷重23kg/mm。板坯在加熱爐內(nèi)加熱到設(shè)定的板坯出爐溫度后,通過高壓水清除板坯表面氧化鐵皮后送往定寬壓力機(jī),通過2臺(tái)粗軋機(jī)組,在飛剪切頭尾后經(jīng)精軋高壓水除鱗箱除去二次氧化鐵皮,進(jìn)入精軋機(jī)F1—F7進(jìn)行軋制。1580mm生產(chǎn)線精軋機(jī)組各主要設(shè)備參數(shù)見表1。軋制中的板形控制主要就是在F1—F7的軋制過程中進(jìn)行控制。2分析和優(yōu)化方案的制定2.1凸度控制精度針對(duì)該生產(chǎn)線凸度命中率低的現(xiàn)狀,依托板形模型,跟蹤板形參數(shù)在設(shè)定過程中的變化順序及相互關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在連續(xù)生產(chǎn)相同鋼種和規(guī)格的帶鋼中,當(dāng)凸度命中率低時(shí)基本發(fā)生一個(gè)共性問題:凸度PDI目標(biāo)被控制模型修改。表2是連續(xù)生產(chǎn)相同鋼種和規(guī)格的5塊帶鋼的板形數(shù)據(jù)、5塊帶鋼的PDI目標(biāo)凸度的改變情況以及和凸度命中率的關(guān)系。從表2中可以看出,生產(chǎn)前2塊帶鋼時(shí),模型還能按照轉(zhuǎn)換的PDI來計(jì)算控制,但是從第3塊開始,模型將PDI進(jìn)行了修改,即模型按照其默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定計(jì)算時(shí)認(rèn)為前3個(gè)機(jī)架已用盡了凸度調(diào)節(jié)能力,所以出現(xiàn)該問題時(shí),無論怎樣命中率都不會(huì)提高,因?yàn)槟Ｐ鸵呀?jīng)不按實(shí)際要求的PDI進(jìn)行控制了。目標(biāo)凸度發(fā)生重置主要出現(xiàn)在3mm以下各個(gè)寬度規(guī)格的鋼種,占精度不合格的比率約為30%左右。通過分析發(fā)現(xiàn),目標(biāo)凸度重置現(xiàn)象是模型計(jì)算過程中,由于一些參數(shù)的設(shè)置不合理,造成了計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況存在偏差,使軋機(jī)的凸度調(diào)節(jié)能力未能完全發(fā)揮。為此,需要針對(duì)相應(yīng)鋼種進(jìn)行新的參數(shù)設(shè)計(jì),以減免由于模型計(jì)算不合理導(dǎo)致的目標(biāo)凸度重置問題,希望通過限制PDI目標(biāo)重置、提高前幾個(gè)機(jī)架的凸度控制能力來改善凸度控制精度。2.2熱膨脹模型優(yōu)化針對(duì)上述目標(biāo)凸度重置問題,從模型計(jì)算方面分析,需要對(duì)模型中關(guān)于凸度的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),以增加前3個(gè)機(jī)架的凸度調(diào)節(jié)能力。為了適應(yīng)所有規(guī)格鋼種的軋制并確保生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性,模型優(yōu)化從以下2個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì):1)優(yōu)化平坦度死區(qū)因子。通過調(diào)節(jié)3mm以下寬規(guī)格冷軋帶鋼的前3個(gè)機(jī)架的平坦度死區(qū)乘子,以適量放開前3個(gè)機(jī)架的凸度調(diào)節(jié)能力。2)優(yōu)化模型的熱膨脹計(jì)算系數(shù)。通過調(diào)節(jié)熱膨脹計(jì)算乘子來降低模型計(jì)算的熱膨脹值,間接地影響輥系熱凸度值的計(jì)算,這主要針對(duì)窄規(guī)格鋼種。因?yàn)樵撃Ｐ椭械恼?guī)格帶鋼的熱凸度計(jì)算結(jié)果往往遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值,這會(huì)導(dǎo)致整體輥系凸度的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)異常,進(jìn)而影響帶鋼凸度的設(shè)定結(jié)果,使得模型的目標(biāo)凸度在設(shè)定過程中發(fā)生改變以適應(yīng)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。3凸度優(yōu)化方法的實(shí)施效果分析3.1數(shù)據(jù)分析對(duì)厚度規(guī)格在3mm以下、寬度規(guī)格在1050mm以上的冷軋?jiān)线M(jìn)行擴(kuò)大平坦度死區(qū)因子的試驗(yàn)。選取試驗(yàn)前1個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)的寬規(guī)格鋼種的數(shù)據(jù)做為試驗(yàn)前的原始樣本,選取試驗(yàn)后1個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)的寬規(guī)格鋼種的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)樣本,分別對(duì)其進(jìn)行命中率的統(tǒng)計(jì)與對(duì)比。數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果表明,通過擴(kuò)大平坦度死區(qū)因子的試驗(yàn),寬規(guī)格冷軋基料的試驗(yàn)作用效果比較明顯,凸度命中率由試驗(yàn)前的90.87%提高到試驗(yàn)后的95.18%。同時(shí)該方案在優(yōu)化中進(jìn)行了實(shí)施應(yīng)用,對(duì)其應(yīng)用情況進(jìn)行了連續(xù)3個(gè)月的生產(chǎn)跟蹤,其跟蹤效果如圖2所示。通過應(yīng)用平坦度死區(qū)因子的優(yōu)化方案,能夠基本解決寬規(guī)格冷軋基料的目標(biāo)凸度被模型修改的問題。由圖2可見,對(duì)于寬規(guī)格鋼種,優(yōu)化后的凸度控制精度較試驗(yàn)前有了一定程度的提高,全長(zhǎng)命中率的控制相對(duì)比較穩(wěn)定,3個(gè)月以來一直維持在94%~95%。3.2熱膨脹系數(shù)的優(yōu)化效果3.2.1優(yōu)化試驗(yàn)在軋制窄薄規(guī)格的鋼種時(shí),在連續(xù)軋制時(shí)出現(xiàn)大量的目標(biāo)凸度重置現(xiàn)象,使凸度命中率突然下降。圖3(a)和(c)所示為軋制某窄薄規(guī)格的鋼種,當(dāng)軋制到第13塊時(shí)開始發(fā)生目標(biāo)凸度被模型修改,隨后使凸度命中率驟然下降至個(gè)位數(shù)的情況。該生產(chǎn)線軋制的窄薄規(guī)格鋼種,其規(guī)格大多窄而薄,厚度通常在3mm以下,寬度一般為800~900mm,尤其在批量連續(xù)軋制過程中,會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)目標(biāo)凸度被模型修改的現(xiàn)象,使凸度命中率的控制精度受到很大影響。這是由于模型在以其現(xiàn)有的設(shè)計(jì)算法進(jìn)行設(shè)定計(jì)算時(shí),尤其是窄規(guī)格帶鋼,其熱凸度的計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值,這會(huì)導(dǎo)致整體輥系凸度的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)異常,進(jìn)而影響輥縫凸度及帶鋼斷面凸度的設(shè)定結(jié)果,使得模型的目標(biāo)凸度在設(shè)定過程中發(fā)生重置以適應(yīng)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。考慮到對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性的影響,對(duì)窄薄規(guī)格鋼種的優(yōu)化是分2步進(jìn)行的,逐次優(yōu)化熱膨脹計(jì)算乘子。通過對(duì)模型熱膨脹計(jì)算乘子的調(diào)節(jié)來降低模型熱膨脹量的計(jì)算值,使模型計(jì)算的熱膨脹值逐漸接近實(shí)測(cè)值,從而間接地優(yōu)化了熱凸度計(jì)算值和輥系凸度計(jì)算值,有效地避免了凸度目標(biāo)被重置的反復(fù)發(fā)生。圖3(b)和(d)為試驗(yàn)后連續(xù)軋制的批量該鋼種的目標(biāo)凸度重置現(xiàn)象發(fā)生情況和對(duì)應(yīng)的凸度命中率情況,由圖可見,通過優(yōu)化,連續(xù)軋制的41塊該鋼種其凸度命中率均為100%。選取試驗(yàn)前1個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)某窄薄規(guī)格鋼種數(shù)據(jù)做為試驗(yàn)前的原始樣本,選取優(yōu)化后1個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)的該鋼種數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)樣本,對(duì)凸度全長(zhǎng)命中率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與對(duì)比。通過對(duì)熱膨脹計(jì)算系數(shù)的優(yōu)化,使模型凸度的計(jì)算精度不斷提高,該品種的窄薄規(guī)格帶鋼的凸度命中率有所提高,凸度命中率由優(yōu)化前的75.12%提高到最終優(yōu)化后的96.94%。3.2.2試驗(yàn)樣本的熱膨脹量模型分析熱輥形的測(cè)量采用磨床進(jìn)行。F4工作輥平均熱膨脹量的測(cè)量值為0.081mm,F5工作輥的平均熱膨脹量的測(cè)量值為0.044mm。隨機(jī)選取試驗(yàn)前連續(xù)軋制的窄薄規(guī)格某鋼種為試驗(yàn)前原始樣本,優(yōu)化后的該鋼種的連續(xù)軋制數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)樣本,將原始樣本的模型計(jì)算的熱膨脹量值和優(yōu)化后樣本的模型計(jì)算的熱膨脹量值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比。由表3可見,通過優(yōu)化模型的熱膨脹計(jì)算乘子,可以有效地降低模型的熱膨脹量計(jì)算值,使其更加接近實(shí)測(cè)值,從而間接地降低工作輥的熱凸度,對(duì)避免于目標(biāo)凸度重置起到積極作用。3.3研究樣本選取通過優(yōu)化措施的實(shí)施,對(duì)于寬、窄規(guī)格的所有鋼種,凸度命中率的控制精度均有一定程度的提高。對(duì)所有規(guī)格的鋼種,優(yōu)化前選取1個(gè)月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為原始樣本,原始樣本數(shù)13719塊,涉及鋼牌號(hào)91種;選取優(yōu)化方案全部實(shí)施后的1個(gè)月數(shù)據(jù)作為優(yōu)化后的對(duì)比樣本,對(duì)比樣本數(shù)12936塊,涉及鋼牌號(hào)81種。通過對(duì)優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與對(duì)比,所有規(guī)格產(chǎn)品的凸度命中率由優(yōu)化前的91.9%提高到優(yōu)化后的94.5%。4熱膨脹試驗(yàn)及優(yōu)化1)優(yōu)化平坦度死區(qū)因子可以有效地提高前3機(jī)架的凸度調(diào)節(jié)能力,能夠避免寬規(guī)格鋼種的目標(biāo)凸度重置問題的發(fā)生。2