天鐵精軋過程模型優(yōu)化

王文舉（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

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天鐵精軋過程模型優(yōu)化

王文舉
（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

［摘要］介紹了天鐵精軋過程模型的數(shù)據(jù)流向、精軋規(guī)程多次計算的特點及軋制規(guī)程的計算步驟。通過優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，在跟蹤程序中對精軋計算模型的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)了精軋過程模型的優(yōu)化，保證了帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］精軋；模型；軋鋼過程模型；優(yōu)化

1　引言

天鐵熱軋自2007年7月底投產(chǎn)至今，已能夠順利生產(chǎn)出多個鋼種大部分規(guī)格的鋼卷，產(chǎn)品各項考核的質(zhì)量指標(biāo)命中率均保持在較高的水平，其中VAI軋鋼過程模型發(fā)揮了十分重要的作用。

過程模型整個系統(tǒng)的硬件使用的是2臺冗錯服務(wù)器，每臺冗錯服務(wù)器使用兩套相同的硬件系統(tǒng)同時在線，一主用一備用，當(dāng)其中主用的某個硬件出現(xiàn)問題后能夠最快切換到備用，這樣就能夠保證服務(wù)器長時間穩(wěn)定運行。其中一臺冗錯服務(wù)器上安裝了ORACLE 9i數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，過程模型會讀取數(shù)據(jù)庫中的軋制策略表來計算軋制規(guī)程，最終的設(shè)定結(jié)果也要寫入設(shè)定表中，供操作畫面讀取。

這套軋鋼過程模型的具體應(yīng)用程序分別安裝在2臺服務(wù)器上，共計31個。按其作用可分為3類：第一類是用于通訊，負(fù)責(zé)過程模型與外部通訊；第二類用于粗軋、精軋、層流等不同區(qū)域的過程跟蹤，它們是模型數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站；第三類是各區(qū)域的計算模型和子模型程序，這些程序負(fù)責(zé)計算具體的軋制規(guī)程數(shù)據(jù)。以一塊板坯為例，當(dāng)從加熱爐中加熱完畢最終出爐后，這塊鋼坯的溫度和實時位置等信息將由現(xiàn)場的檢測元件通過基礎(chǔ)自動化設(shè)備（TCS和TDC）發(fā)送電文到過程模型，這時通訊程序會把這些數(shù)據(jù)分區(qū)域發(fā)送到各自區(qū)域的過程跟蹤程序，各區(qū)域的過程跟蹤程序會在一些特殊的位置觸發(fā)區(qū)域計算模型，使用最新的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計算，并將計算完成的軋制規(guī)程設(shè)定數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊程序，最終通訊程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)傳輸回基礎(chǔ)自動化設(shè)備指導(dǎo)軋鋼。

2　精軋過程模型說明

2.1精軋過程模型數(shù)據(jù)流向

如圖1所示，精軋過程模型包括7個子程序，由FMOAppl程序統(tǒng)一管理，它負(fù)責(zé)接收、處理和分派相應(yīng)的子程序來進(jìn)行計算請求和自學(xué)習(xí)請求。其中，F(xiàn)MOSUPCalc（精軋預(yù)計算程序）用于鋼卷的裝鋼計算和出鋼計算，F(xiàn)MOSUCalc（精軋計算程序）用于鋼卷分別到達(dá)粗軋末道次和飛剪時的計算，F(xiàn)MOAda（精軋自學(xué)習(xí)程序）用于穿帶自適應(yīng)計算、加速重計算和模型的自學(xué)習(xí)。精軋兩個計算程序還要將實時的軋制數(shù)據(jù)傳送至TCW和PRF兩個子模塊，其中TCW子程序用于計算軋輥的磨損和熱凸度，PRF子程序用于計算軋輥和帶鋼的凸度和平直度，在每次換輥后，F(xiàn)MORollChange子程序會將新的軋輥數(shù)據(jù)反饋給TCW和PRF。

圖1　精軋過程模型數(shù)據(jù)流向圖

2.2精軋規(guī)程多次計算的不同特點

以一塊板坯為例，從加熱爐裝鋼一直到離開精軋機(jī)組，精軋過程模型會計算4次規(guī)程：裝鋼計算、出鋼計算、粗軋末道次計算和飛剪前計算。前兩次由FMOSUPCalc（精軋預(yù)計算程序）計算，后兩次由FMOSUCalc（精軋計算程序）負(fù)責(zé)，這幾次計算的主要區(qū)別在于中間坯溫度值選取的不同。在板坯裝爐和出爐兩個時刻，預(yù)計算程序中使用的中間坯溫度值是一個固定的經(jīng)驗值，所以這兩次計算的結(jié)果都不是很準(zhǔn)確，很可能與現(xiàn)場的實際情況有不小的出入。而當(dāng)帶鋼進(jìn)入粗軋的最后道次時，粗軋出口高溫計會檢測到中間坯頭部溫度數(shù)據(jù)，精軋過程模型將使用中間坯頭部實測溫度進(jìn)行規(guī)程計算，此時的計算結(jié)果由于使用了實際測量值而明顯優(yōu)于前面的預(yù)計算結(jié)果。飛剪計算是中間坯頭部到達(dá)飛剪前的熱金屬檢測器而觸發(fā)的模型計算，這次計算會有中間坯在整個帶鋼長度方向上的多個溫度值作為依據(jù)，根據(jù)停留時間計算溫降，以此來計算出最為精確的規(guī)程。

2.3軋制規(guī)程的計算步驟

準(zhǔn)備一套精確的精軋軋制規(guī)程。這一軋制規(guī)程一定要滿足兩個條件：首先，不能超出一定的物理約束條件（如最大軋制力、轉(zhuǎn)矩等）；其次，要讓精軋機(jī)組能夠軋制出厚度、溫度和凸度平直度等都符合目標(biāo)值的帶鋼。每一塊帶鋼的精軋軋制規(guī)程的計算都要經(jīng)過以下幾個步驟：

首先，讀取數(shù)據(jù)庫中的精軋軋制策略表及操作人員預(yù)先給定的強(qiáng)制值表。軋制策略表主要包括各個機(jī)架的負(fù)荷分配表和機(jī)架間冷卻水流量表。根據(jù)負(fù)荷分配表精軋模型可以確定出各個機(jī)架的壓下量和各個機(jī)架的入口、出口厚度。

然后計算各機(jī)架的速度，其主要思想是把最末機(jī)架F7的出口速度看作關(guān)于入口機(jī)架F1穿帶速度v1的函數(shù)。根據(jù)穿帶速度v1的最大值和最小值兩個極限，計算對應(yīng)的出口溫度的最大值和最小值。如果帶鋼的終軋目標(biāo)溫度在二者之間，必能找到一個合適的速度v1使得帶鋼頭部出口溫度滿足目標(biāo)溫度，否則，需要調(diào)整機(jī)架間冷卻水的開關(guān)方案。

第三步是計算加速度。用上面得到的v1計算帶鋼尾部出口溫度。如果是勻速軋制，此出口溫度一定低于目標(biāo)溫度，為了保證幾百米長的帶鋼頭尾溫度能夠趨于一致，必須計算出一個合適的加速度，以使尾部出口溫度能夠達(dá)到目標(biāo)溫度，這就是升速計算。在實際生產(chǎn)中，這個加速度計算每6 s進(jìn)行一次，精軋過程模型使用精軋出口高溫計的實時讀數(shù)不斷修正加速度，有力地保證了終軋溫度的高命中率。

第四步是計算各機(jī)架的具體設(shè)定，包括軋制力、轉(zhuǎn)矩，由于軋鋼形變引起的溫度變化等。

最后是板形計算。此時精軋過程模型會調(diào)用外部的熱凸度磨損模型和板形控制（凸度平直度）模型的計算結(jié)果，再根據(jù)操作畫面上選定的不同串輥方式計算出串輥量和彎輥力。至此精軋軋制規(guī)程計算完畢。

3　精軋過程模型的調(diào)優(yōu)

天鐵熱軋過程模型的各項功能在調(diào)試完畢后，外方僅提供了負(fù)責(zé)模型各區(qū)域跟蹤的程序代碼，最核心的軋鋼計算模型代碼則沒有提供，不可避免地給后期工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化工作帶來了一些麻煩。不能修改模型的源代碼，還要完成軋鋼工藝的各項要求，只能在模型的外圍找出解決方法。調(diào)優(yōu)的途徑主要有兩條：一是數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化；二是在跟蹤程序中對精軋計算模型的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行一些調(diào)整，最終達(dá)到優(yōu)化模型的目的。

3.1數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

精軋模型規(guī)程計算要使用到數(shù)據(jù)庫中的幾個策略表，每個策略表開始時僅有一套初始數(shù)據(jù)，這一套數(shù)據(jù)無法滿足同鋼種多個規(guī)格甚至多個鋼種多個規(guī)格的軋制需要，數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化工作勢在必行。以機(jī)架負(fù)荷分配表為例，在軋制一定數(shù)量的鋼卷后，工藝人員會根據(jù)實際生產(chǎn)狀況對這套初始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整完善，以達(dá)到穩(wěn)定軋制。這時如果更換鋼種或規(guī)格軋制，肯定要重新對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，這樣會丟失之前的數(shù)據(jù)。因此在這個負(fù)荷分配表中，可以添加多套數(shù)據(jù)，以應(yīng)對不同鋼種不同規(guī)格的軋制。這樣在實際生產(chǎn)中，不同規(guī)格的軋制數(shù)據(jù)可以實時調(diào)整而不互相干涉。

3.2程序調(diào)整

帶鋼厚度曲線、終軋溫度曲線和日志見圖2。

圖2　帶鋼厚度曲線、終軋溫度曲線和日志

在軋制中等厚度規(guī)格和薄規(guī)格帶鋼時，各項指標(biāo)正常。但是在軋制較厚規(guī)格帶鋼時，出現(xiàn)了一些問題，精軋模型設(shè)定的軋制力超過了實際的軋制力，有時F1軋制力甚至偏差400 t左右，設(shè)定偏大的軋制力使得F1預(yù)擺輥縫偏小，最終造成帶鋼頭部20 m左右經(jīng)常出現(xiàn)偏薄的現(xiàn)象，越厚的帶鋼，頭部偏薄的趨勢越明顯。

圖2（a）、（b）為同一塊帶鋼精軋出口厚度和溫度的曲線，可以明顯看出帶鋼的頭部20 m以內(nèi)終軋溫度偏高，而厚度偏薄，以此反推中間坯頭部的溫度也應(yīng)該比其他部位溫度偏高。但在圖2（c）的精軋過程跟蹤程序日志中發(fā)現(xiàn)了與此相矛盾的情況。圖2（c）是同一帶鋼的為飛剪計算準(zhǔn)備的實際數(shù)據(jù)，圖中選中的區(qū)域顯示了該帶鋼的不同位置的溫度值，可以看到頭部的溫度值不是最高的，這是由于溫度測量等其他原因造成的，由此決定對頭部的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正補償。程序修改以后，厚規(guī)格軋制時帶鋼頭部厚度命中率有了明顯的好轉(zhuǎn)，隨后幾個月里還對這個補償值進(jìn)行了多次修改，一直使用至今。

4　結(jié)束語

軋鋼過程模型能否穩(wěn)定高效地運行，對帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的好壞起到十分重要的作用。天鐵熱軋投產(chǎn)以來，整體上各項指標(biāo)都圓滿完成，要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，就要求技術(shù)人員不斷挖掘潛力完善工藝，針對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題找出原因并解決問題。

Optimization of Tiantie Finish Rolling Process Model

WANG Wen-ju
（Hot Rolling Plate Mill，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractThe paper introduces the data flow direction of Tiantie finish rolling process model，the characteristics of multiple calculations for finish rolling process and calculation steps for rolling process. The input data for calculating finish rolling model were adjusted by the optimization of data base in tracking program. Finish rolling process model was optimized. The quality of steel strip was guaranteed.

Key wordsfinish rolling；model；rolling process model；optimization

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.012

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：王文舉（1982—），男，本科，工程師，主要從事軋鋼過程模型維護(hù)工作。