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宝钢1880热轧模型技术研发张健民宝钢股份研究院自动化所摘要：1880 三热轧是宝钢最新的热轧生产线，宝钢自主开发了三热轧过程机系统本文简要介绍了宝钢1880三热轧L2过程机的自主开发情况，主要包括1880总体介绍、L2过程机系统的 自主设计、L2关键的模型控制系统1880模型控制系统已成功投运，表明宝钢已形成热轧模 型技术的自主开发能力关键词：宝钢，1880热轧，模型Research and Development of 1880 Hot Mill Model in BaosteelZhang JianminResearch Institute, Automation Research Department, Baoshan Iron & Steel Corp. LtdAbstract：The 1880mm third hot mill is the latest product line in Baosteel, which process control system is developed by Baosteel self. Some things of self-development of L2 system are introduced in this paper, which include of the general process, the design of L2 process control system and some key models control. 1880 model control system is successfully running in manufacture field now, which indicate that Baosteel has boosted the capacity in hot mill model technology.Kew words：Baosteel, 1880 Hot Rolling, Models453,1502.1热轧设备特点019,0<-24^7500%^T/H x 3 F'CESCE tSS160138,600#1#2#3#4FF'F'F'HoldingHeat145,75034,800FSCropOC82fiOn8 on Do onoo(B (E图1 1880热轧设备系统1 前言在以板带为主的钢铁企业中热轧处于 承上启下的瓶颈位置，它具有高产、高速、 高温特点。

热轧过程控制系统是整个热轧自 动控制系统的核心，热轧模型技术又是热轧 过程控制中最核心的技术热轧模型控制系 统以满足热轧产品的尺寸高精度要求、表面 质量要求及带钢机械性能要求为最终目标， 以稳定性及实时响应性为宗旨的一个控制 系统宝钢 1880 三热轧定位于建成国际上最 具竞争力的热轧生产线，将具有世界最先进 的生产设备和生产技术指标1880新增硅钢 和高强钢产品的生产，硅钢和高强钢提出很2 1880 热轧总体介绍多新的模型要求，硅钢生产对于温度控制的 要求极其严格，取向硅钢本身需要特殊的加 热炉加热生产；高强钢对层冷的冷却速度、 冷却方式提出新的要求相对宝钢其他两条 轧线，1880大量新增设备(全蓄热式加热炉、 BH、新的加强层流冷却设备)提出一系列 新的控制模型要求为满足这些要求，宝钢 自主开发三热轧 L2 过程控制系统，并在模 型过程中大量采用了一系列的新技术本文简要介绍了宝钢 1880 三热轧的自 主开发情况，主要包括1880总体介绍、L2 过程机系统的自主设计、L2关键的模型控 制系统1880模型控制系统已成功投运，表 明宝钢已形成热轧模型技术的自主开发能 力宝钢 1880 三热轧定位于建成国际上最 具竞争力的热轧生产线，三热轧采用常规半 连续式热轧带钢轧机，轧机的宽度为 1880mm。

主要设备：4座步进梁式加热炉， 其中三座为蓄热式加热炉，一座为高温硅钢 加热炉；2 除磷箱（粗轧、精轧各一个）、1 架定宽大侧压机；2 架粗轧机， R1 为不带立 辊的两辊可逆轧机， R2 为带立辊的四辊可 逆轧机；中间辊道包括 10 组可升降的保温 罩、EH边部加热炉器、BH中间坯加热器； 7架精轧机，F1〜F4采用PC交叉轧机，工 作辊采用正负弯辊，F5〜F7采用平辊可窜 动的轧机，工作辊采用负弯辊；精轧后设有 输出辊道和加强型层流冷却系统； 2 台液压 式三助卷辊地下卷取机；卷取结束后进行打 捆、喷印及称重；运输链和钢卷小车等运输 系统；钢卷采用卧式方式运送2.2 过程机系统设计1880 三热轧定位于世界最高端的热轧 产品和产品控制精度，三热轧生产线即要生 产普通的碳钢、合金钢，又要同时生产难度 大的硅钢（包括取向硅钢、中低牌号和高牌 号无取向硅钢）和热轧高强钢硅钢生产对 于温度控制的要求极其严格，取向硅钢本身 需要特殊的加热炉加热生产；高强钢对层冷 的冷却速度、冷却方式提出新的要求，同时 带钢在精轧区域的强度达到抗拉强度达到 800MPA ， 卷 取 时 的 抗 拉 强 度 达 到 1200MPA。

热轧 L2 系统是热轧生产过程控制和生 产管理的核心为满足热轧产品控制方面的 要求，宝钢自主开发热轧过程计算机系统， 系统综合考虑生产工艺的连贯性、分布位置 和控制要求，在计算机软件设计方面采用了 最先进的面向对象的设计方法，实现热轧过 程全线自动控制2.2.1 产品的尺寸高精度控制（1） 高精度的粗轧宽度控制技术：基 于粗轧短行程、粗轧宽度控制、精轧自然宽 展等模型，形成高精度的L2设定模型2） 精轧高精度的厚度控制技术：基 于高精度轧制力相关模型、轧制辊缝模型、 温度模型，保证高精度的头部设定；对于部 分头部异常带钢，采用头部动态调整技术； 高精度 AGC 控制技术，保证带钢全长高精 度厚度控制3）热轧板形控制技术：基于轧辊热 凸度模型、磨损模型、热膨胀模型、辊系变 形模型等，保证热轧凸度和平直度控制2.2.2 热轧带钢内部质量的控制带钢加热控制技术：主要模型包括加热 炉板坯温度跟踪模型、炉气分布模型、 ACC 优化设定模型、在炉时间预测模型等，模型 功能实现板坯加热质量和节能控制终轧温度控制技术：基于差分模型开发 全线一体化分布式温度模型，包括空冷、各 种水冷、接触热传导、轧制温升、温度相变 等几类模型的多种解决方案。

模型范围覆盖 粗轧、精轧，并于加热炉分布模型、层冷温 度模型形成无缝接口卷取温度控制技术：采用分布式温度模 型，开发二段式冷却、均匀冷却、复杂卷取 温度曲线冷却等多种冷却控制模式，实现带 钢的前冷、后冷、反馈控制和前馈控制多种 控制功能2.2.3 稳定轧制技术头尾穿带过程的稳定轧制技术：主要技 术包括高精度的温度、轧制力、辊缝模型， 头、尾动态补偿控制热轧带钢张力控制：保持轧制过程秒流 量平衡带钢均匀加热及冷却技术：高精度的加 热炉模型技术和带钢全长温度控制技术3 热轧关键模型的技术开发3.1 加热炉自动燃烧控制模型开发加热炉自动燃烧控制系统是热轧生产 的重要环节之一加热炉自动燃烧控制的目 的是使加热炉内板坯按轧制节奏移动，到达 出炉位置时加热到目标出炉温度和目标均 热度，并且尽可能节能加热炉系统是整个轧线上的一个子系 统，而自动燃烧控制系统又是加热炉过程控 制中的一个子系统FLS系统、加热炉自动燃烧控制系统、加热炉DCS系统、加热炉设 备及被加热炉带钢在纵向构成多层复合控 制系统，在横行方面通过轧制节奏、RT4温 度进行联系加热炉控制系统在纵向方向上 一层总是下一层的设定，而下一层则将实际 值反馈到上层，从而构成一个多层次、非线 性、大滞后的复杂控制系统。

加热炉自动燃 烧控制系统中核心是加热炉的模型，其中关 键模型包括：•加热炉温度跟踪模型的自适应学习模型• 加热炉炉气温度分布计算模型• 加热炉燃烧控制策略• 加热炉优化设定模型• 加热炉优化设定的 RULEBASE 专家系统• 加热炉休止设定模型• 在炉时间计算模型■加热炉自动烧钢模型系统必要炉炉温综合优温计算~化系统~，带钢目标出炉温度、钢种等信息各段炉I温设定加热炉炉温控制〔DCS）系统燃气、空气控制，炉压控制 U加热炉装钢、抽RT4测量带 钢温度!带钢在炉时F. _间计算模型_ ” 带钢温度跟踪各段实测炉温.加热炉炉体、烧嘴等设备系统 加热炉内被加热板坯钢，轧线信息加热炉阀4炉压等轧线其他系统FLS系统（轧制计划）提高基于差分模型，温度控制实现高质量的前馈和反馈控制图 3 1880 轧制温度控制3.3 带钢厚度控制热轧板带厚度控制系统在整个生产过 程十分重要,厚度控制包括带钢的头部厚度 控制和带钢的全长厚度控制两部分，其中带 钢的头部厚度控制由L2模型来保证，带钢 头部厚度的高精度控制，一方面可以保证带 钢的顺利穿带和轧制稳定，另一方面为带钢 全长的厚度控制提供良好的基础带钢头部 厚度控制的关键在于带钢轧制力模型和辊 缝模型的计算精度。

1880 三热轧模型对轧制 力模型采用式〔1）的传统计算模型，模型 工作的重点工作放在了模型参数的优化和 模型自学习方面辊缝模型是影响带钢厚度 的另外一个重要因素，辊缝模型中考虑轧件 弹跳、支撑辊油膜的变化、轧辊热膨胀和磨 损、轧制速度等因素的影响1）F = W - 图 2 加热炉模型控制 3.2 轧线温度控制热轧生产中温度是一个极为重要的工 艺参数，准确地预报各个环节的温度变化是 实现热连轧机计算机控制的重要前提热轧 温度模型包括各道次除鳞冷却及轧辊水冷、 空冷、轧制变形区的变形热和与轧辊接触热 损等传统热轧生产中使用的温度模型除了 层流冷却外基本是一种平均温度计算模型， 这种模型无法计算厚带钢的内部温度分布 图3 为宝钢1880 三热轧轧制温度控制原理 图，1880 三热轧热轧温度从加热炉开始到精 轧 F7 机架出口采用统一分布式差分模 型，模型的物性参数和边界热交还模型参数 分钢种细化、优化调整，模型设定精度大大d - Km - Qf Km £式中：F—-—轧制力；W——宽度；ld——压扁接触弧长；Km———材料变形抗力；QF—外摩擦影响系数KS———轧制力机架遗传系数3.4 层冷二段式冷却模型开发层冷的核心模型也采用差分模型，在该 模型基础上，为满足高强钢的生产需要，开 发二段式冷却控制模式。

二段式冷却控制将 传统的层冷冷却控制分成两段，该控制模式 的控制目标包括：目标卷取温度、中间目标 温度、冷却速率和中间空冷时间为完成该种模式的控制，在控制上将带钢分为两个冷 却区域和一个空冷区：第一冷却区：通过头部设定和动态的终 轧温度测温前馈控制，在满足冷却速率的情 况下，达到中间目标温度空冷区：达到空冷时间要求第二冷却区：通过头部设定、动态的终 轧温度测温前馈控制、中间测量温前馈控 制，卷取温度反馈控制达到目标卷取温度速度制度- 带钢分段跟踪实时控制实时控制, 1't 711.1自适应数学模型fdt i'i I I i'i 11 ii 亍i i」i i i」i传感器传感器主冷区前馈传感器层冷中间温度精轧末机架主冷区速度制度带钢分段跟踪。