1780mm熱軋帶鋼精軋過程設(shè)定系統(tǒng)

1、2006.6,徐建忠軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2006.6,,1780mm熱軋帶鋼精軋過程設(shè)定系統(tǒng),2006.6,,1. 精軋過程設(shè)定系統(tǒng)概述 1.1 FSU總體功能 1.2 FSU系統(tǒng)的組成 1.3 FSU觸發(fā)時(shí)序 1.4 FSU數(shù)據(jù)流圖2. 精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算 2.1 計(jì)算準(zhǔn)備處理 2.2 初始化設(shè)置 2.3 確保精軋入口溫度（FET）功能 2.4 壓下規(guī)程的計(jì)

2、算 2.5 確保終軋溫度（FDT）功能 2.6 軋機(jī)極限檢查 2.7 基準(zhǔn)值的確定,主要內(nèi)容,2006.6,,1.1 FSU總體功能　 FSU根據(jù)粗軋出口帶鋼溫度和從RT2出口到F1入口的運(yùn)行時(shí)間預(yù)測(cè)帶鋼精軋入口溫度，并通過調(diào)節(jié)中間輥道保溫罩開關(guān)模式與擺鋼時(shí)間來保證精軋入口溫度。 根據(jù)初始?jí)合乱?guī)程或者上次計(jì)算的壓下規(guī)程，計(jì)算各種物理量、速度、溫度、軋制力、扭矩和功率等參數(shù)。

3、 當(dāng)精軋出口帶鋼溫度超出目標(biāo)值時(shí)，F(xiàn)SU修正穿帶速度和噴水模式來保證精軋出口帶鋼溫度(精軋目標(biāo)溫度)。 FSU根據(jù)相應(yīng)的厚度壓下規(guī)程，計(jì)算最終的精軋?jiān)O(shè)定值。,1. 精軋過程設(shè)定系統(tǒng)概述,2006.6,1.2 FSU系統(tǒng)的組成,,2006.6,1.3 FSU觸發(fā)時(shí)序,,2006.6,,,1.4 FSU數(shù)據(jù)流圖,,2006.6,,2.1 計(jì)算準(zhǔn)備處理為精軋模型計(jì)算準(zhǔn)備如下數(shù)據(jù)：讀入PID數(shù)據(jù)：鋼卷號(hào)；鋼種；目標(biāo)厚度、寬度

4、和溫度等。系統(tǒng)常數(shù)：設(shè)備數(shù)據(jù)等。層別數(shù)據(jù)：極限值，材料性能數(shù)據(jù)等。帶鋼物理參數(shù)：帶鋼比熱、熱傳導(dǎo)率、比重和熱膨脹系數(shù)。操作工輸入數(shù)據(jù)：操作工干預(yù)模式或干預(yù)值等。來自其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：其它部分計(jì)算的數(shù)據(jù) (如RSU設(shè)定計(jì)算數(shù)據(jù)等),2. 精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算,2006.6,,2.2 初始化設(shè)置,設(shè)定過程初始化功能：根據(jù)層別數(shù)據(jù)、操作工輸入數(shù)據(jù)確定精軋?jiān)O(shè)定過程參

5、數(shù)初值。 1. 空過機(jī)架設(shè)置 如果層別數(shù)據(jù)有空過機(jī)架，但操作工沒指定空過機(jī)架，則強(qiáng)行指定空過機(jī)架。,2006.6,,2.2 初始化設(shè)置,2. 穿帶模式設(shè)定 穿帶模式有：0、1、2、3四個(gè)值 1) 穿帶模式=層別值 2) 如果層別數(shù)據(jù)中穿帶模式為1，操作工可更改穿帶模式 操作工輸入穿帶模式不為零，穿帶模式=操作工輸入值 操作工輸入穿帶模式為零，穿帶模式=2； 穿帶

6、模式＝3，F(xiàn)DT精軋出口溫度確保功能必要條件。,2006.6,,2.2 初始化設(shè)置,3.穿帶速度初始化定 (*1) 當(dāng)這個(gè)標(biāo)志為開時(shí)，“精軋出口溫度保證功能”修正穿帶速度。(*2) = “穿帶速度初值” * (1 + “穿帶速度上限比率)(*3) = “穿帶速度初值” * (1 - “穿帶速度下限比率),2006.6,,4.帶鋼厚度的設(shè)定,2.2 初始化設(shè)置,,2006.6,,5.負(fù)荷分配模式選擇 功率

7、/軋制力/壓下率—負(fù)荷分配方式(層別表值) 根據(jù)是否有空過機(jī)架，設(shè)定負(fù)荷分配模式。 (1) 沒有空過機(jī)架 負(fù)荷分配模式=層別值 1—功率模式、2—軋制力模式、3—壓下率模式 (2) 有空過機(jī)架 負(fù)荷分配模式=3,2.2 初始化設(shè)置,2006.6,,6.負(fù)荷分配初始化設(shè)定 層別文件中有3種負(fù)荷分配比。依照”功率/軋

8、制力/壓下”模式選擇其中一種，使用層別文件中的”負(fù)荷分配比”和操作工輸入”負(fù)荷分配比修正值”計(jì)算”目標(biāo)負(fù)荷分配比”。,2.2 初始化設(shè)置,2006.6,,7.機(jī)架間噴水模式,2.2 初始化設(shè)置,8.除鱗箱模式,2006.6,,9.保溫罩模式,2.2 初始化設(shè)置,10.帶鋼寬度,,2006.6,,11.允許值 對(duì)功率、軋制力和轉(zhuǎn)速需要計(jì)算允許值： 允許值 = 額定或最大值 * 超額率,2.2 初始化設(shè)置,2006.6,

9、,12.安全功能執(zhí)行標(biāo)志,2.2 初始化設(shè)置,13.精軋出口溫度極限,2006.6,,2.3 確保FET功能,根據(jù)帶鋼從RDT測(cè)溫儀到F1入口測(cè)溫儀的預(yù)設(shè)時(shí)間來計(jì)算帶鋼精軋入口溫度。通過控制保溫罩開閉和擺鋼時(shí)間保證精軋入口溫度達(dá)到目標(biāo)值。,2006.6,,2.3 確保FET功能,(1) 粗軋出口帶鋼溫度平均值計(jì)算粗軋出口帶鋼表面溫度由RT2測(cè)量，帶鋼平均溫度由下式計(jì)算。,,2006.6,,2.3 確保FET功能,(2) 運(yùn)行時(shí)間計(jì)算,

10、2006.6,,2.3 確保FET功能,1) R2末道次軋制所需時(shí)間 RDL =LS×HS×WS / (RDH×RDW) T1 = (RDL/1000.0 - 12.0) / VRR,2006.6,,2.3 確保FET功能,2) 中間坯加速到最大速度所需時(shí)間 T2 = | VDT - VRR| / ADT,2006.6,,2.3 確保FET功能,3) 中間坯以最大速度運(yùn)行時(shí)間

11、 T3 = ( (PFT0 - PRT2 ) - (RDL/1000- 12) - | VDT2 - VRR2 | /(2×ADT) - |HCS2 - VDT2 | / (2×ADT) ) / VDT,2006.6,,2.3 確保FET功能,4) 中間坯減速到精軋除鱗速度所需時(shí)間 T4 = | HCS - VDT| / ADT5) 中間輥道運(yùn)行

12、時(shí)間計(jì)算(從粗軋出口測(cè)溫儀到精軋入口測(cè)溫儀) GFT0 = T1 + T2 + T3 + T4,2006.6,,2.3 確保FET功能,(3) 精軋入口帶鋼平均溫度預(yù)測(cè)值(空冷),,2006.6,,2.3 確保FET功能,(4) 擺鋼時(shí)間設(shè)定 計(jì)算條件： “FET安全執(zhí)行標(biāo)志”為ON； “擺鋼設(shè)定標(biāo)志”為ON； “保溫罩模式”是”自動(dòng)”。當(dāng)粗軋出口溫度實(shí)測(cè)值比目標(biāo)值大很

13、多時(shí)(25度)，計(jì)算擺鋼時(shí)間。首先由計(jì)算溫度敏感參數(shù)，然后由下式計(jì)算擺鋼時(shí)間及運(yùn)行時(shí)間。 擺鋼時(shí)間 = (目標(biāo)RDT - 預(yù)測(cè)RDT) / 溫度敏感度運(yùn)行時(shí)間(新) = 運(yùn)行時(shí)間(舊) + 擺鋼時(shí)間精軋入口溫度預(yù)測(cè),,2006.6,,2.3 確保FET功能,溫度敏感參數(shù)計(jì)算模型,,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,壓下規(guī)程計(jì)算－精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算的核心計(jì)算每一機(jī)架軋制速度，軋制溫度以及軋制力、軋制力矩、電機(jī)功率等軋制過程力能

14、參數(shù) 。按給定的負(fù)荷（壓下量、軋制力或功率）分配率將精軋機(jī)組總壓下量分配給各個(gè)機(jī)架，確定各機(jī)架出口軋件厚度。,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(1) 軋制模式計(jì)算每一機(jī)架根據(jù)帶鋼厚度計(jì)算以下的參量(F1~F7)：①壓下率計(jì)算②前滑率計(jì)算③軋輥轉(zhuǎn)速根據(jù)初始穿帶速度及前滑計(jì)算每一機(jī)架軋輥轉(zhuǎn)速。當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)速計(jì)算值大于最大允許值時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速取最大允許值。,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)

15、程的計(jì)算,,(2) 運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算 從 FT0 到 FT7 的運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算如下物理量,,,備注：(*)—FT0 On 時(shí)，t0 = 0；ti (i = 1~8)按以下點(diǎn)計(jì)算：,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(2) 運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,區(qū)域 1運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算如下圖所示：,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,區(qū)域2~7運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算圖：

16、 區(qū)域 8運(yùn)行時(shí)間表計(jì)算圖：,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(3) 溫度計(jì)算 從FT0到FT7軋件的溫度變化，按(2)運(yùn)行時(shí)間表進(jìn)行區(qū)域劃分，邊界條件確定如下：,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(3) 溫度計(jì)算,,,,,,,,備注：※：噴嘴開啟—②；噴嘴關(guān)閉—①，上一區(qū)域出口溫度即下一區(qū)域入口溫度。,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,① 空冷區(qū) 空冷區(qū)出口

17、帶鋼溫降模型,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,②水冷區(qū)水冷區(qū)出口溫降按下式計(jì)算。水冷區(qū)有除鱗區(qū)、軋輥冷卻區(qū)和機(jī)架間噴水區(qū)，三個(gè)區(qū)域的對(duì)流換熱系數(shù)不同。,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,③帶鋼與軋輥接觸區(qū)變形區(qū)帶鋼溫度變化分為：帶鋼與軋輥接觸溫降、變形溫升和摩擦溫升三個(gè)部分。帶鋼與軋輥接觸溫降,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,變形溫升,,,,,,,,,2006.6,2.

18、4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,摩擦溫升,,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(4)設(shè)備負(fù)荷計(jì)算 軋制力計(jì)算 軋制力矩計(jì)算 功率計(jì)算,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,1)接觸弧長(zhǎng)2) 真應(yīng)變3) 平均變形速度,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,4)變形抗力,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,4)變形抗力,,,,,,,,,,2006.6,2.4 壓下規(guī)

19、程的計(jì)算,,5) 應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù),,,,,,,,,,,6）軋輥壓扁半徑,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,7) 軋制力,,,,,,,,,,,8) 軋制力矩,,,,9) 變形功率,,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,(5) 敏感度計(jì)算 敏感度是指軋制力或者功率的變化量與帶鋼出口厚度變化量的比值。對(duì)于軋制力或功率負(fù)荷分配比模式，每一機(jī)架的軋制力和功率敏感度計(jì)算如下： dy/dx = { f(x+d

20、x) - f(x) } / dx,2006.6,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,軋制力模式功率模式壓下量模式,負(fù)荷值: 軋制力、功率或壓下量,負(fù)荷分配比,(6) 壓下規(guī)程負(fù)荷分配模式,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(7) 軋制力與功率負(fù)荷分配模式,各機(jī)架的功率或軋制力與機(jī)架間出口厚度的關(guān)系：,,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(7) 軋制力與功率負(fù)荷分配模式,各機(jī)架的功率或軋制力與機(jī)架間出口厚度的輥系：,,,2006.

21、6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(8) 機(jī)架間帶鋼厚度修正量,目標(biāo)分配比 應(yīng)該使各機(jī)架的功率或軋制力滿足下述關(guān)系式：,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(8) 機(jī)架間帶鋼厚度修正量,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(8) 機(jī)架間帶鋼厚度修正量,,,2006.6,,2.4 壓下規(guī)程的計(jì)算,(8) 機(jī)架間帶鋼厚度修正量,,,,FFSU的第0位為1—不能保

22、持負(fù)荷分配平衡FFSU的第1位為1—不保持負(fù)荷分配平衡,2006.6,,2.5 確保FDT功能,主要任務(wù)：調(diào)節(jié)機(jī)架間噴嘴組態(tài)或穿帶速度，使帶鋼頭部溫度達(dá)到目標(biāo)溫度范圍,初始噴嘴組態(tài)及穿帶速度,,關(guān)閉一個(gè)噴嘴,打開一個(gè)噴嘴,,,過 低,過 高,結(jié) 束,,,,,噴嘴可調(diào)？,計(jì) 算 終 軋 溫 度,,噴嘴可調(diào)？,YES,降低穿帶速度,YES,,,NO,,,終軋溫度在目標(biāo)上下限范圍內(nèi),2006.6,,2.5 確保FDT功能,噴

23、嘴開啟順序：1 2 3 4 5 6 噴嘴關(guān)閉順序：1 2 3,修正穿帶速度：,修正噴嘴組態(tài)：,精軋?jiān)O(shè)定標(biāo)志位,FFSU的第2位為1—FDT無法保證或迭代次數(shù)超限FFSU的第3位為1—不執(zhí)行FDT確保功能,修正穿帶速度：,2006.6,,2.6 軋機(jī)極限校核,主要任務(wù)： 在壓下規(guī)程計(jì)算完成后，對(duì)軋制力、電機(jī)功率和軋輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢查，確保設(shè)

24、備安全。軋制力或功率超限 ：修改負(fù)荷分配比；轉(zhuǎn)速超限：按超限最嚴(yán)重的機(jī)架設(shè)置穿帶速度， 穿帶速度＝穿帶速度*軋輥轉(zhuǎn)速上限/額定轉(zhuǎn)速 按秒流量相等原則確定其它機(jī)架速度。FFSU的第4位為1—軋制力異常；FFSU的第5位為1—功率異常；FFSU的第6位為1—轉(zhuǎn)速異常；FFSU的第7位為1—調(diào)整穿帶速度。,2006.6,,2.7 基準(zhǔn)值的確