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1、Jun1997WISCOTECHNOLOGY·51·õ自动化õ中厚板轧制中的加热õ轧制连续控制技术[日]岛田信太郎等(2)建立从加热炉装料到轧制结束的连1 前 言续钢材温度预测、控制系统;(3)为了提高钢材尺寸、形状的控制精随着自动化、省工序化工作的进展,对中度,实现预测模型的高精度化。厚板尺寸、形状的要求越来越严格了。由于钢2.2 加热õ轧制连续控制技术的概要结构件的大型化和使用环境的过于严酷,要加热õ轧制连续控制系统的功能概要见求生产出高韧性且具有均质材料特性的钢图1(略)。这个系统由加热炉自动燃烧控制系板。目前,对钢板质量的要求在不断地增高,
2、统(以下称为ACC)、组合了粗轧机和精轧机为了确保对用户的竞争力,因而明显地要求的连续道次程序、调整控制系统以及以温度降低钢板的价格。预测模型为主的高精度预测模型构成。为了满足用户的要求,在日本神户制钢轧制工序的负荷平衡最佳化是通过预测公司轧板厂,除了通过提高成材率、生产率来轧制所需时间及将这种预测时间合适地分配达到降低成本外,还以确立通过加热õ轧制技给各工序来实现的。所需时间的预测是利用术的自动化来提高质量为目的,实施了包括新开发的输送程序机,用连续道次程序实施加热炉改造以及引进、更新加热õ轧制过程计的。如图2所示,在粗轧结束后通过改变输往算机控
3、制的轧板厂改造。精轧机的板厚(以下称为输送板厚),各个工在本文中,对在这次改造工作中新开发序所需时间发生变化,因而在连续道次程序的加热õ轧制连续控制技术的概要以及通过中进行输送厚度的最佳化,实现负荷平衡的实机应用这种技术所获得的成果作一介绍。合理化。而通过将这些轧制工序的负荷预测反馈给ACC,进行板坯的最佳加热控制。2 加热õ轧制连续控制技术连续温度控制系统由加热炉ACC和轧制温度预测系统构成,通过将加热温度向轧2.1 基本方针制线反馈,从加热开始实现轧制的连续温度怎样有效地操作对于提高中厚板轧制工预测。而在温度预测中,轧制时间预测是必不序中的生产
4、率是很重要的问题。为了提高质可少的,利用上述的输送程序机非常精确地量,必须管理和控制从加热到轧制工序的加实施轧制时间的预测。工过程和温度。调整控制系统,用物理意义的形式将作因此,在下列方针的基础上建立了连续为尺寸、形状控制基本技术的钢板凸度模型、控制加热õ轧制工序的系统:负荷模型等定型化,实现高精度调整。(1)为了提高轧机生产线的生产率,开发2.3 连续温度控制系统使加热和轧制工序中的负荷平衡最佳化的功2.3.1 板坯温度控制系统能;图3所示为加热炉ACC系统的处理流©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,
5、Ltd.Allrightsreserved.1997年6月武 钢 技 术·52·1997年第6期(第35卷õ总第200期)以板坯实际计算温度和炉内温度(下面称为炉温)为基础预测出钢时刻的加热温度和偏热,以预测加热温度和预测偏热为基础,根据是否符合目标值来判断板坯是否烧好。在板坯温度预测模型中适宜用加权余差法定型化的模型。作为控制对象的炉温,则要按上述烧钢判断结果对每块不能出炉的板坯逐一用(1)式求出。T[5T目标出炉ö5TGi,5T偏热ö5TGi]õTGi=T[T目标出炉2T预测出炉,T目标偏热2T预测偏热](1)式中 i——炉温的控制区,1～nT
6、Gi——第i区设定炉温图2 轧机平衡最佳化的概念为了同时满足加热温度和偏热,不仅要改变该板坯所在的控制区的炉温,还要改变程。在板坯的温度控制中,由于板坯表面必须其下一个控制区的炉温,求出各控制区的最均匀加热,所以控制板坯中心部位的温度(以佳解。在AI(人工智能)中实施对每块板坯求下称为加热温度)是板坯表面最高温度与最出的炉温进行加权,求出设定炉温。低温度之差(以下称为偏热)。板坯的实际计另外,本系统对于所决定的炉温求出每算温度,是以来自板坯三个方向的输入热量块板坯烧钢所需的在炉时间,具有使出炉顺作为边界条件的(图4略)对板坯长度方向和序最佳化的功能
7、,防止了因加热炉烧钢制约宽度方向的各二维断面用差分计算求出。在而带来的整个轧制线生产率降低的问题。这种差分计算中,采用ADI法(交换方向隐实际操作中的加热炉ACC的应用举例含法),以求提高精度和降低计算负荷量。见图5(略)。结果表明,虽然板坯厚度变化了,但加热温度和偏热仍然能够控制在目标范围内。本系统在实机应用以来,适用率均达到90%以上。2.3.2 轧制温度预测系统在轧制工序的温度预测中,以通过ACC计算出的出炉温度作为初期温度,通过(2)式所示的模型进行温度预测。这种模型在板厚方向的传热方程式的弱表达式定型化后适用。k(1)T(t,x)=T0(
8、x)+2{Ui(t)i=1(i)n(2)[1-xöqu(t)]+Ui(t)}+(1)n(2)V(t)[1-xöqv(t)]
