提高热轧带钢辊缝模型精度的措施

　　1 引言

　　在轧件进入精轧机组之前，过程自动化控制系统需要预先根据一系列的数学模型对各架轧机进行优化设定计算[1]。其中，根据辊缝模型所确定的空载辊缝设定值精度不仅决定了带钢的头部厚度控制水平，而且还关系到穿带过程的稳定性。

　　在轧制过程中，轧机工作机座在轧制力和弯辊力的作用下会产生一定量的弹性变形(即轧机弹跳)，并且轴承油膜厚度、轧辊磨损量和热膨胀量都会不断变化，而对其进行精确建模以及实时计算都较困难。实践中通常将其简化处理或者忽略不计，但所带来的误差使辊缝零点漂移，需通过在线自学习功能进行修正。由于自学习算法是通过辨别前一轧件的模型误差来估计和补偿后续轧件的设定误差，因此，无法处理前后轧制工况变化较大时所引起的模型误差突变，从而造成停轧、换规格或换辊后首块钢的厚度控制精度下降，且这3种工况通常是同时出现并相互影响。本文通过应用辊系变形预报模型、轧辊热膨胀预报模型以及辊缝零点初始值修正算法等措施，可全面主动预报并补偿这些工况变化所产生的模型误差突变量，从而提高空载辊缝的设定精度。

　　2在线辊系变形解析模型的应用

　　传统模型一般采用通过压靠试验得到的弹跳曲线来确定轧机弹性变形量，并只对带钢宽度影响进行近似补偿[2-4]。由于轧制工况变化频繁，且与压靠试验相比差别很大，传统模型对换规格轧制时的轧机弹跳预报有较大的局限性。为了能够更精确地计算特定工况下的轧机弹跳，需要将其分成两部分计算：辊系的弹性变形和轧机牌坊及其他部分的弹性变形。其中，轧机牌坊的弹性变形只与轧制力有关，并且其特性在投产后基本不会发生改变，仍然可通过压靠方法确定，而辊系弹性变形与轧制力、弯辊力、带钢宽度、压下量、轧辊直径、辊型等诸多因素有关，且其变形量占总弹跳的一半以上，需要根据实际参数进行理论计算。目前，辊系变形的计算分析主要采用影响函数法[5,6]，但其应用受到了计算速度的限制。

　　本文采用一种适合在线控制的辊系变形快速

　　计算模型[7]。该模型以影响函数法为基础，通过对其迭代算法进行改进，提高了计算效率。具体方法是，将辊间压扁量的分布转化为中心压扁量和压扁差两个因素，由于辊间压力的大小控制中心压扁量，辊间压力的分布形状控制压扁差，因此，在每次迭代过程中，可根据辊间压力与压扁量的关系，由辊系静力平衡条件求出中心压扁量，并通过修正各单元的压扁差来满足辊系变形协调条件，从而实现采用一层迭代同时达到两种稳定条件。实际应用表明，该模型计算时间小于20ms，完全能满足在线控制的要求。