济钢1 700热轧卷取模型的应用与完善

蔡立

（济南钢铁集团总公司，山东济南250101）

济钢1 700热轧卷取模型的应用与完善

蔡立

（济南钢铁集团总公司，山东济南250101）

详细介绍了济钢1 700ASP的卷取模型的系统组成和控制原理；结合济钢1 700 ASP现场实际情况，阐述了卷取模型的应用调试方法；并针对实际生产过程中出现的涉及到卷取模型的各种问题，给出了相应的解决思路和完善方案。

CSU卷取二级模型卷形控制热连轧

济钢1 700ASP（中薄板坯连铸连轧热扎生产线）是济钢“十五”发展规划的重点项目之一，是济钢建设国际先进、国内一流的板材精品基地的重要技术支撑。生产线年设计能力250万t，是由鞍钢总承包设计、安装、调试的，是国内第一条具有自主知识产权的ASP生产线。该生产线于2006年1月16日热负荷试车成功轧制第一卷带钢，同年8月份产量完成21.1万t，顺利达到设计生产能力。

大部分热轧生产线卷取部分的自动化控制完全集合在电气一级，卷取自动化控制部分相对于精轧控制部分来说比较直观、简化，没有自学习和迭代反复计算等大量数据的交互，在PLC环境下，可以实现编程控制。加之现有PAC控制器的数据库和过程控制等优点，使得卷取主令控制和液压控制可以在电气一级实现。

济钢1 700ASP的模型控制是由鞍钢技术人员在原三菱模型的基础上，消化吸收，最终自主研发的。卷取的自动化控制分二级和一级两部分。卷取模型（CSU）是根据板坯的钢种以及带钢的钢种、厚度、宽度来计算卷取区的各物理量，并且为卷取机、输出辊道和其他卷取区设备设定适当的值，以保证带钢的高效卷取和良好的卷取形状。控制参数由二级模型CSU计算后下发给一级，一级接受二级数据后实现其主令控制和液压AJC控制。

1 系统组成和时序

1.1 系统组成

济钢1 700ASP CSU计算与输出辊道和卷取机相关的速度超前率和滞后率、助卷辊和夹送辊的辊缝设定、卷筒的设定单位张力和最小设定单位张力、侧导板开口度、卸卷小车的等待位置，并确定AJC以及其他设定数据。图1表示卷取二级模型功能关联。

图1 功能关联图示

1.2 时序

（1）第一次卷取设定。当带钢头部在粗轧最后一道次到达粗轧机出口测温仪时，开始进行第一次卷取设定计算。

（2）第二次卷取设定。当带钢头部到达精轧机入口测温仪时，开始进行第二次卷取设定计算。

2 CSU模型计算

2.1 输入处理

从层别文件和常数文件中读取原始数据和操作工输入的数据，上述数据为接下来的设定计算准备了输入数据。

原始数据是指钢卷号、钢种、目标带钢尺寸等；计算数据是指LOT NO.各机架出口厚度（来源于精轧计算结果）；常数一般指设备常数等；层别数据（在读层别数据前，按钢种、厚度、宽度确定层别号）是指超前率、滞后率、极限数据、材料属性数据等；实际数据是指实际反馈的宽度辊缝等。

2.2 辊缝设定计算（见表1）

表1 CSU辊缝计算的设定项及目标部件

2.2.1 助卷辊辊缝

助卷辊可以准确地将带钢头部送到卷筒周围，并以适当压紧力将带钢压在卷筒周围，对带钢施加弯曲加工，使其变成容易卷取的形状，并以压尾部来防止带钢尾部上翘和松卷。助卷辊辊缝设定公式是：

式中：WrgSet（i）为第i号助卷辊辊缝设定值，mm；HcPri为钢卷目标厚度，mm；AwrLay（i）为第i号助卷辊辊缝系数，%，助卷辊辊缝系数是按钢种、厚度、宽度分类的层别数据。

2.2.2 夹送辊辊缝

夹送辊设置在卷取机入口侧，将带钢头部引入卷取机，同时当带钢尾部抛出精轧机后，在夹送辊与卷筒间形成一定的张力，并通过对夹送辊辊缝的调整，获得良好的卷形。夹送辊辊缝的设定公式为：

式中：PrgSet为夹送辊辊缝设定值，mm；HcPri为钢卷目标厚度，mm；AprLay为夹送辊辊缝补偿值，mm（夹送辊辊缝系数是按钢种、厚度、宽度分类的层别数据）。

2.3 卷筒力矩设定计算

当带钢头部缠绕到卷筒上之后，带钢以一个恒定的张力缠绕。卷取机张力控制时，主要考虑张力力矩、弯曲力矩、摩擦力矩、随卷径变化的转动惯量补偿和加减速时的动态补偿力矩。CSU张力计算的设定项和目标部件见表2。

表2 CSU张力计算的设定项和目标部件

2.3.1 卷筒最小设定单位张力

卷筒最小设定单位张力计算公式为：

式中：m_tens为卷取最小设定单位张力，kg/mm2；tskcon为张力基本增益（存储于常数文件）；tcp［i］con为张力计算参数（常数文件）；hsh为热尺目标厚度，mm；hsw为热尺目标宽度，mm；sgglay为张力钢种增益（存储于层别文件）。

2.3.2 卷取设定单位张力

卷取设定单位张力计算公式为：

式中：mdts为卷取设定单位张力，kg/mm2，tbiaslay为最小设定张力与设定张力的差值（层别文件），kg。

2.3.3 锥度补偿系数

锥度补偿系数计算公式为：

式中：ccl为各机架间带钢换算成出口厚度之后的长度，m；dist_stdcon为机架间距离（常数文件），mm；stand_countcon为机架数（常数文件）。

2.4 压力设定计算（见表3）

表3 CSU压力计算的设定项和目标部件

夹送辊压力计算公式为：

式中：prp为夹送辊压力，kN；csh为精轧实际冷态厚度，mm；wcpri为目标宽度（层别数据），mm；prprth[i]con为厚度计算阈值（常数数据），mm；prcplay为计算参数（层别数据）；prsplay为钢种参数（层别数据）；prwef[i]con为宽度有效系数；PR_Press_Gain为公式中的中间量。

3 卷取模型的不足和完善

此套模型在开产3年的使用过程中，运行情况良好，计算数据准确。但是随着公司产品的结构调整和市场对产品质量、产品外形的要求日趋严格，就需要卷取模型的数据计算更加精确、更加适合现场生产工艺，所以我们对卷取模型进行了一些修正完善，并且增加了一些新的计算程序，重新进行了编译。

3.1 侧导板压力控制程序开发

在原有自动化控制系统中，侧导板在执行完两次短行程压靠到带钢边缘之后，操作侧侧导板固定位置，传动侧侧导板由操作员手动夹持。

如此控制规程的优点是在实际生产过程中，操作员可以根据现场的卷形情况适当调整侧导板压力，以改善卷形；缺点也非常明显：卷形会因为不同班组的操作员的操作水平优劣而变化较大，尤其在生产管线钢等高级别产品时，侧导板不但要保持带钢对中中心线，还要承担一部分张力，生产过程中经常会出现侧导板整体向一侧偏离，侧导板开口度的波动也较大，严重影响产品质量。我们查阅资料，分析现场数据，根据侧导板承担总张力的比例确定侧导板压力，在二级模型中加入了侧导板恒压力计算，根据钢种、厚度、宽度分层别对侧导板压力进行计算、设定。

压力计算公式如下：

式中：sgp为侧导板压力计算值，10-1t；mdts为设定单位张力，kg/mm2；fric_coeffcon为侧导板与带钢之间的摩擦系数（常数文件）；sgpctlay为侧导板承担总张力的比例。

恒压力控制首先在中厚规格产品上投用，投用之后侧导板的位置较稳定，有效地控制了带钢的运行轨迹。图2，图3分别展示压力控制功能投用前、后的两侧侧导板的水平位移量。

3.2 夹送辊辊缝程序完善

生产初期，产品结构单一，随着产品结构的逐次推进，产品结构多样化，尺寸变化较大，又出现以下问题：夹送辊辊缝是通过减去一个设定的层别数apr来计算，而在同一个厚度层别内，产品目标厚度可以不同，那么被减去的参数apr所占带钢目标厚度的比例是不同的，尤其在接近同层别上下极限阈值时，当apr占带钢目标厚度较小时，辊缝设定过大，导致夹送辊夹持带钢不充分，弥补不了两侧辊缝偏差，而且夹送辊无法形成足够大的压力使带钢充分屈服弯曲，从而进一步导致带钢错层、跑偏。

图2 压力控制投用前的侧导板位移PDA

图3 压力控制投用后侧导板位移PDA

我们结合现场实际需要，将辊缝程序完善如下：

式中：prgset为夹送辊辊缝设定值，mm；hsh为带钢目标厚度热尺寸，mm；prgpercentlay为辊缝所占目标厚度的比例。

程序修改之后，辊缝值能更好地贴近现场要求，弥补夹送辊双侧辊缝偏差，落实夹送辊压力，使带钢充分屈服。实施半年多以来，与夹送辊控制相关的产品质量问题明显改善，排除产品结构相关因素，次品率基本稳定在0.6%。

图4表示自2009年7月调试投用侧导板压力控制之后的一年之内错层质量次品率的变化情况。

图4 错层问题次品率的变化趋势

4 结语

在济钢1 700ASP卷取模型的调试和应用过程中，遇到了很多困难，通过先学习Openvms系统程序调试方法，后掌握现场工艺要求，最后调试、完善卷取模型，使得卷取模型控制结果比较良好，降低并稳定了相关次品率，为我们提供了丰富的程序编译和现场工艺经验，也对其他使用这套模型的厂家的卷取模型控制提供了一定的指导意义。

［1］孙一康.带钢热连轧的模型与控制［M］.北京：冶金工业出版社，2002：85-122.

［2］唐荻.我国热连轧带钢生产技术进步20年［J］.轧钢，21（6）：10-14.

（编辑：胡玉香）

Abstract：The structure and controlling theory of the coiling model of Jigang 1 700 ASP were introduced in this paper.Then taking the actual into account,and talking howto use the model and how to perfect it.And in combination with actual situation,we expound the rationale of the LEVEL 2 coiling model and perfecting and application of coiling model of Jigang 1700 hot mill in the ASP mode.

Key words:CSU,LEVEL2 coiling model,coiling controling,hot milling

Perfection and Application of Coiling Model of Jigang 1 700 ASP Hot Mill

CAI Li
（Ji-nan Iron&Steel Group Co.,Ji-nan 250101,China）

TP273；TG335.11

A

2010-08-22

1672-1152（2011）01-0026-04

蔡立（1982-），男，在济钢热连轧厂自动化部从事热轧数学模型开发与维护工作，助理工程师。Tel：13964145498,E-mail:caili0714@163.com