1 250 mm五机架六辊冷连轧工艺控制系统核心技术

简要介绍了自主设计制造、具有完全自主知识产权的1 250 mm五机架六辊冷连轧产线工艺及设备特点。重点阐述了冷连轧工艺控制系统的硬件配置、软件架构及核心技术。采用基于简易有限元的轧制力模型及基于成本函数的多目标负荷分配模型，实现了高精度的轧制规程计算。开发了原料板快速启车技术与板形多变量综合最优控制技术，实现了冷轧产品的尺寸精准控制。现场实际应用效果表明，机组稳定运行率达到99.8%以上，不同规格的产品厚度控制精度均达到±0.8%以内，板形控制精度均达到5I以内。     

吉帕钢冷轧板形及厚度精度控制技术研究

针对吉帕钢冷轧板形及厚度精度控制的生产难题,设计出一种三次多项式与正弦函数组合的新型辊型,并开发出基于十八辊单机架轧制和冷连轧的目标板形动态设定控制技术,实现了多种超薄规格吉帕钢的稳定冷轧,最高轧制速度达到800 m/min;开发出基于性能前馈的吉帕钢冷轧厚度精度控制方案,包括新型AGC性能前馈控制轧制技术以及厚度扩展性能前馈控制轧制技术,成功用于吉帕钢十八辊单机架轧制和冷连轧轧制,带钢头尾厚度偏差在2%以内的控制能力提升达到37%。     

冷连轧机控制系统及智能控制系统的开发

叙述了国内外冷连轧技术的发展过程,对冷连轧机产品的厚度和板形控制理论及方法作了详尽的论述,由于轧制工艺理论停留在静态水平,提高产品质量主要靠装备创新和复杂的控制系统来实现.我国建立的轧制动态理论等,可以在简化装备和控制系统的条件下提高产品质量,实现基于"工艺控制论”的冷连轧过程分层递阶智能控制.     

冷连轧过程中碎浪缺陷的有限元模拟

针对某1450冷连轧机组在轧制成品厚度低于0.6 mm的冷轧板时易出现不同于常规边浪缺陷的单边碎浪及双边碎浪的问题，结合现场生产实际和某典型规格产品工艺进行了非线性有限元轧制过程金属三维形变过程数值分析。首先，根据实际情况划分轧辊单元网格，并建立了连轧有限元模型。在此基础上，完成了典型规格产品1/2轧制有限元模型分析、冷轧各道次变形区有限元分析以及整个冷轧过程带钢的有限元分析。通过建立冷连轧过程中轧辊受力、变形以及带材变形情况模型，模拟了碎浪缺陷的形成过程，并研究了轧制工艺参数对轧制过程的影响。对仿真模拟实验结果进行了分析，得到与现场实际板形相同的双边碎浪板形缺陷。     

冷连轧过程中间辊横移模型研究与设定

中间辊横移对高速冷连轧过程的板形控制至关重要。针对某1 750 mm冷连轧机组的设备与带钢轧制的工艺特点,建立了UCM轧机的横刚度系数分布曲线,计算并分析了中间辊横移位置设定对成品带钢板形和横向厚度分布的影响规律。深入研究了带钢宽度、单位轧制力、工作辊辊径及工作辊热凸度等因素对最优中间辊横移位置的影响规律。通过大量统计分析和理论计算,利用Origin软件进行多元回归拟合,最终建立了冷连轧过程中间辊横移位置的设定计算模型。采用新模型设定中间辊横移位置,成品带钢的边部减薄量减小了22 μm,板形统计值提高了4.41%,板形标准差平均减小了1.51 IU,新模型对成品带钢边部减薄量和板形的控制均有不同程度的改善和提高。实践证明,该中间辊横移模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性,适合于工业生产实践。     

以板形控制为目标的冷连轧过程压下规程优化技术

针对在冷连轧升降速过程中由于热辊型变化和轧制压力不稳定导致的轧制波动幅度过大和板形的最终精度不足等问题,为了得到精度较高的出口板形,结合现场冷连轧机组的设备参数和机组相关工艺,通过对建立的冷连轧升降速过程板形模型、轧制力模型以及热辊型的变化机理进行定量分析,提出了一套以冷连轧机组升降速过程中出口板形最优为目标函数的各机...     

冷连轧过程弯辊力模型研究与开发

弯辊力设定对高速冷连轧过程的板形控制至关重要。针对某1 750 mm冷连轧机组的设备与工艺特点,计算并分析了弯辊力设定对成品带钢板形的影响规律。深入研究了带钢宽度、单位轧制力、中间辊横移量、带钢入口厚度、带钢凸度、轧辊辊径和轧辊凸度等因素对最优弯辊力的影响。通过大量统计分析和理论计算,利用Origin软件进行多元回归拟合,最终建立了冷连轧过程最优弯辊力的设定计算模型。采用新模型设定计算弯辊力的最大偏差小于3.14%,成品带钢的板形标准差平均值降至2.64 IU,新模型对成品带钢板形质量的控制有明显改善和提高。实践证明：该弯辊力模型具有较高的板形控制精度和较好的板形控制稳定性,适合于工业生产。     

基于多源数据和多模型融合的板形CPS系统研究与应用

宽厚板板形控制具有多变量、强耦合、非线性和遗传性等特点,过程输入条件、状态变量和控制目标之间的关系复杂,传统机理模型在提高中厚板板形控制精度方面效果不理想。为解决轧制力、轧辊磨损等参数设定精度差引起的板形控制精度低的问题,引入宽厚板生产过程数据融合机理模型的建模思想,利用机器学习算法的非线性拟合能力,构建了基于ELM的轧制力设定模型和基于GA-ANN的轧辊磨损模型,然后将轧制力预测结果和轧辊磨损预测结果作为板凸度预测的输入变量,同时引入基于机理模型的轧辊辊系变形模型及弯辊力模型计算结果作为输入量,构建了基于机理和数据驱动融合的板凸度CNN模型。在此基础上,开发了基于多源数据与多模型融合的板形智能控制CPS系统,板凸度的命中率由90.4%提升至96.5%以上,因板形问题导致的产品降级比例下降35.5%。     

热连轧带钢生产线计算机控制系统的研发与应用

针对全连续热轧带钢生产线，在开发核心的轧制数学模型的基础上，在过程控制级实现了高精度的模型设定和模型自学习功能，在基础自动化级实现了自动宽度控制和自动厚度控制，最终搭建了功能完备的两级计算机控制系统，实现了热轧产品的高精度控制。现场实际应用效果表明，自动化控制系统的稳定运行率达到了99%以上，针对不同的产品规格，厚度控制精度在±25 μm范围内，宽度控制精度在0~3 mm范围内达到99%以上，实现了产品的高精度控制。     

基于硬度辨识的冷连轧厚度控制模型

为了消除来料硬度波动对带钢厚度的影响,提高冷轧带钢厚度控制精度,建立了基于硬度辨识的冷连轧厚度控制模型,并在传统AGC基础上,提出了改进控制策略。离线仿真结果表明：改进的AGC与传统AGC相比,各机架出口厚度波动幅值明显减小,轧制过程更加稳定,而且板形偏差降低了5 IU。     

六辊冷轧机功效系数的研究

板形调控机构的功效系数是冷轧板形闭环反馈控制系统中最为关键的参数,直接影响到板形控制效果的好坏。针对有限元方法计算时间长和在线实验方法风险大、成本高等缺点,本文采用修正的影响函数法建立了六辊冷轧机的辊系弹性变形计算模型,通过求解轧后带钢横向平直度分布来确定各板形调控机构的功效系数,计算值与实测值的分布吻合得很好,轧辊弯辊功效系数的误差都小于1. 2%,轧辊倾斜功效系数的误差小于3. 5%。基于修正影响函数法建立的理论模型计算速度快,可以作为在线设定模型使用。     

铝带热连轧的工艺过程自动控制

热轧的自动化控制系统对轧制过程的稳定和带坯的精度起着十分重要的作用。目前国外在热连轧机上，已普遍采用以数学模型为基础的工艺过程控制系统（LEVEL2级）进行自动轧程表计算和轧机的设定值计算。论述了热连轧机自动化控制系统的组成，重点分析了LEVEL2级的功能及轧制策略和自动轧程表在带坯控制凸度和板形中的具体作用。     

HC冷轧机的板形控制实践

介绍了ＨＣ冷轧机板形控制系统、控制模型的建立及板形的控制和调节。武钢冷轧薄板厂通过在板形识别、信号处理、板形评价及控制策略等方面开展工作,最终形成了板形控制目标曲线,基本实现了板形闭环控制,使板形质量达到了较先进的水平。     

四辊平整机板形前馈模型的研究与应用

以某冷轧平整机为研究对象,在对其轧制过程进行分析的基础上,开发出一种板形前馈模型,即以轧制力变化为依据,根据其变化量编制模型,嵌入至PLC程序中,从而达到随着轧制力变化,弯辊力自动变化的目的,进而对控制板形起到积极的作用。实践表明,前馈功能能够有效避免由于轧制力的剧烈变化而出现的板形不良。     

基于神经网络集成学习的冷连轧板形预测

为了实现对冷连轧带钢出口板形的预测,基于粒子群算法对小波神经网络进行了优化,将优化后的网络作为基学习器,并通过bagging算法构建集成学习预测模型,进行冷连轧带钢板形的预测.以某1 450 mm冷连轧生产线数据作为样本,比较了该模型与未经优化的小波神经网络和单个学习器的预测效果.结果表明,集成学习模型预测的带钢出口板...     

基于弹塑性有限元的板形控制机理研究现状与展望

带钢冷连轧过程中的板形控制问题因具有多变量、多控制回路、非线性和强耦合等特征，是工业控制领域最为复杂的控制过程之一。精准的板形预测模型是提高板形控制水平的重要保证。当前，弹塑性有限元法能够耦合分析轧制过程中带钢的弹塑性变形、轧后的残余应力以及轧辊的弹性挠曲、弹性压扁，因此在带钢轧制领域有很广泛的应用。介绍了现代板形控制系统的工作原理，以及当前弹塑性有限元法关于板形控制问题分析的研究进展。同时，采用显式动态有限元建立了六辊UCM轧机的三维数值仿真模型，研究了不同板形调节机构对带钢板形的调控特性及其最优调节量，并采用实际轧制试验对模型进行了验证。结合带钢保持良好板形的几何条件，利用所建立的UCM轧机模型，分析了中间辊轴向横移、工作辊与中间辊弯辊对带钢横截面形状、凸度、边降及平直度的影响。最后，对有限元法应用于分析板形控制问题的方向进行了展望。     

1 700 mm平整机薄规格带钢板形缺陷控制研究与应用

为提高某厂1 700 mm罩退平整机板形控制能力,改善薄规格带钢的板形控制质量,以平整机辊型配置优化为基础,对平整轧制力、弯辊力、张力、延伸率等工艺参数进行了优化,并优化了罩退机组对上游产线的板形控制要求,在酸轧采用统一的双边浪板形目标曲线,形成了一整套针对薄规格带钢的板形控制工艺技术,并在生产中得到稳定应用。宽规格带钢板形一检不合格率由11.47%降至1.24%以内,中间规格带钢板形一检不合格率由4.91%降至0.74%以内,窄规格带钢局部浪一检不合格率由95.5%降至8.4%,支撑辊辊型不均匀磨损得到改善,服役吨位提高了30%。