具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图2中，本申请的技术方案，利用F1、F2、F3穿带时头部实绩测量的轧制力 数据，识别带钢全长轧制力设定偏差，预测带钢头部厚度偏差量，开发出带钢精轧 穿带过程中的控制调节技术，藉此来解决带钢轧制力设定整体偏差带来的带钢头部 厚度异常问题。

本申请的技术方案，在传统控制原理的基础上，增加了精轧穿带过程中的多种 控制量动态再设定功能：控制系统在前三个机架穿带结束采集实绩轧制力测量数据 后，综合三个机架的偏差情况，进一步判定设定与实绩偏差方向，同时结合精轧目 标厚度，对未穿带机架进行厚度负荷再分配，在新负荷分配基础上，对精轧全线进 行流量平衡与速度级联调整，很好的解决了设定整体偏差带来的带钢头部厚度偏差 大的现象。

具体的，对本发明技术方案详述如下：

一、技术原理：

L2厚度控制各种设定均是解决带钢头部厚度偏差情况，对于全长方向的厚度不均匀不予考虑。本技术方案充分利用前机架测量得到的带钢头部实绩轧制力数据， 判定设定整体偏差方向与幅度，利用控制参数重新计算与设定实现精轧穿带过程中 带钢头部厚度的动态控制。其模型原理如下：

(1)轧制力偏差方向性判：

单机架通过实绩轧制力F_sj与设定轧制力F_set比，计算出偏差系数f_corr，判断实绩偏向：

式中，F_sj为机架穿带时L1采集实绩轧制力；F_set为机架模型预设定轧制力；f_corr为实绩轧制力与设定轧制力比例系数。

分别计算F1、F2、F3(即前述的第一至第三机架，下同)三个机架轧制力系数， 识别偏差方向，再组合多机架综合判断整体设定偏差，当F1、F2、F3偏差方向相 同时，判断为设定轧制力存在整体方向偏差；否则当F2、F3同向，且偏差系数均 大于6％时，判断为设定轧制力存在整体偏差；否则当F1、F3同向，且偏差系数均 大于6％，判断为设定轧制力存在整体偏差。

(2)方向性轧制力调整系数计算：

具备轧制力整体方向性偏差时，计算方向性调整系数Δf_corr，用于重新优化计算后机架轧制力。

整体方向性轧制力调整系数Δf_corr计算方法如下：

Δf_corr＝f1_corr*c1+f2_corr*c2+f3_corr*c3 (2)

式中，Δf_corr为整体方向性轧制力系数，f1_corr为F1机架轧制力偏差系数，f2_corr为F2机架轧制力偏差系数，f3_corr为F3机架轧制力偏差系数，c1为F1机架权重，c2 为F2机架权重，c3为F3机架权重。

由于方向性偏差存在误判的可能，为了防止过调，在方向性系数计算时，增加 限幅与衰减操作。

方向性系数修正：

Δf_corr＝1±abs(Δf_corr-1)*alpha (3)

式中，Δf_corr为调整系数，alpha为衰减系数，当Δf_corr>0时式中±取正号，Δf_corr<1时取负号。

(3)计算F1-F4轧制力偏差引起的弹跳偏差：

实绩轧制力与设定不一致，轧辊轧制时弹跳量也随之波动，所以需要根据轧制 力偏差量，使用弹跳方程计算弹跳引起的厚度偏差。

在计算弹跳偏差时，由于F4机架没有实绩轧制力，所以采用设定轧制力乘以方 向性修正系数代替。

式中，ΔGap(i)为弹跳偏差量，F(i)_sj为实绩轧制力，F(i)_set为设定轧制力，Stiffness(i)为轧机刚度，i为机架号(1、2、3、4)。

(4)后机架压下负荷再分配：

后机架是指F5、F6、F7机架(即前述的第五至第七机架，下同)，由于F4机架 存在轧制力差引起弹跳偏差，所有后机架入口厚度有变化，必须进行重新负荷分配， 抵消入口厚度差异带来的影响。

eps(i)＝h(i-1)-h(i)/h(i-1) (5)

式中，eps(i)为各机架新压下率，h(i)为各机架出口厚度，h(i-1)为各机架入口厚度，i为机架号。

(5)后机架F5-F7辊缝设定再计算：

在计算主要目的时调整压下，达到目标厚度要求，所以再不改变预设定机架水、穿带速度的基础上按预计算流程重新计算F5、F6、F7机架的轧制力与辊缝。

轧制力采用如下公式计算：

F＝k_m·w·l_d·Q_p·K_F (6)

式中，F——轧制力，w——宽度，l_d——压扁接触弧长，k_m——材料变形抗力，Q_p——外摩擦影响系数，K_F——轧制力学习系数。

辊缝采用如下公式计算：

S_SET＝h+S_Z-S_M+S_OIL+S_B+S_WRS+S_WRC-S_RW+S_RH+S_ZSET (7)

式中，S_SET为辊缝计算值，h为机架目标出口厚度，S_Z为零调轧制力时的辊缝， S_M为轧制力引起的弹跳，S_OIL为油膜厚度偏差，S_B为弯辊力引起的弹跳，S_WRS为窜 辊引起的位置补偿量，S_WRC为工作辊原始凸度补偿，S_RW为工作辊磨损，S_RH为工作 辊热膨胀偏差，S_ZSET为零调时辊缝设定值。

(6)机架间流量平衡修正：

由于各机架入口、出口厚度变化，导致机架间流量失衡，F5、F6、F7机架经过 重新负荷分配，不存在流量失衡情况，但F1-F4机架需要根据各机架新出口厚度， 级联修正轧辊转。

F1-F4各机架新出口厚度计算：

H(i)_new＝H(i)_old+ΔGap(i) (8)

式中，H(i)_new为各机架新出口厚度，H(i)_old为各机架预设定出口厚度，ΔGap(i)为各机架弹跳偏差，i为机架号。

F1-F4各机架新轧辊转速计算：

V(i)_new＝V(i)_old*H(i)_old/H(i)_new (9)

式中，V(i)_new为各机架新转速，V(i)_old为各机架预设定转速，H(i)_old为各机架预设定出口厚度，H(i)_new为各机架新出口厚度，i为机架号。

二、技术方案：

如图3中所示，本专利利用F1、F2、F3机架测量的头部轧制力实绩数据，识别 带钢设定与实绩偏差幅度，开发出带钢穿带过程中的控制参数再设定技术，解决了 带钢预设定整体偏差带来的厚度偏差量大问题。

其具体技术步骤如下：

2.1轧制力实测值及数据处理：

精轧道次穿带完成后，实际测量到带钢头部实绩轧制力数据由L1发到L2，L2 对于测量数据进行基本处理，判定数据是否有效，对于异常数据进行滤波处理。

L1采集实绩数据：

2.2实绩轧制力与设定的偏差计算：

比较前三机架实绩值轧制力与设定轧制力的分布，计算F1-F3机架的实绩偏差 比例。

2.3设定的偏差方向性判断：

根据前三机架实绩偏差比例，判定是否具备方向性偏差特性与偏差方向。

2.4方向性轧制力调整系数计算：

根据偏差方向与偏差幅度计算轧制力计算方向性调整系数。

2.5基于前机架实绩为后机架负荷再分配：

根据偏差系数计算F4机架的预计偏差，进一步计算F4机架的辊缝差，得到F5 机架的入口厚度。结合精轧目标厚度，对F5、F6、F7机架进行负荷再分配。

2.6基于机架间秒流量平衡级联修正各机架转速：

所述的基于机架间秒流量平衡级联修正各机架转速，包括对后机架F5-F7辊缝 设定的再计算，即，在不改变预设定机架水、穿带速度的基础上，按预计算流程重 新计算F5、F6、F7的轧制力与辊缝。

2.7整理调整后的新控制参数：各机架转速、各机架辊缝等，并将设定值下发 到L1控制执行：

入口修正数据结构体：

实施例：

入口厚度：45.71mm

穿带带钢速度：11m/s

目标宽度：1265mm 冷态

目标厚度：3.53mm 冷态

预设定数据：

1、轧制力实测值及数据处理：

要求L1收集头部0.2s轧制力实绩值，剔除头部2个实绩点，去除最大最小值， 计算剩余点的平均轧制力。

L1返回F1、F2、F3机架的实绩轧制力分别为19038.3KN、17488.8KN、17178.5KN。

2、轧制力实绩偏差比例计算：

计算F1、F2、F3机架的实绩轧制力偏差比例：

F1-F3三个机架实绩轧制力偏差比例分别是-0.21、-0.09826、-0.08166。

3、轧制力偏差方向性判断：

三个机架实绩轧制力均小于0，偏差方向一致，且偏差比例绝对值均大于6％， 故判定为轧制力存在方向性偏差。

4、方向性轧制力调整系数计算：

权重系数c1设为0.2，c2设为0.3，c3设为0.4，衰减系数alpha取值0.63。

Δf_corr＝1+(-0.21*0.2-0.09826*0.3-0.08166*0.4)*0.6＝0.934

轧制力方向性调整系数通过F1、F2、F3机架的轧制力偏差加权计算得到0.934。

5、计算F1-F4机架轧制力偏差引起的弹跳偏差：

预测F(4)_sj＝0.934*16008.3＝14951.7

弹跳偏差：

精轧前4机架F1至F4的弹跳偏差计算结果分别为：-0.8448、-0.3176、-0.2046、 -0.1921，单位mm。

6、修正F5机架的入口厚度，为F5-F7机架压下负荷再分配：

以F4机架出口厚度为输入，精轧目标厚度为输出，重新分配压下率：

通过轧制力模型对后机架F5、F6、F7轧制力重新计算，得到新负荷下的轧制力：

F(5)＝12559(KN)

F(6)＝9191(KN)

F(7)＝7825(KN)

使用轧制力调整系数进行乘法计算：

F(5)_adj＝12559*0.934＝11730(KN)

F(6)_adj＝9191*0.934＝8584(KN)

F(7)_adj＝7825*0.934＝7309(KN)

至此，完成后机架负荷分配与轧制力计算。

7、后机架F5-F7辊缝设定再计算：

使用修正后的轧制力，通过辊缝模型对后机架F5、F6、F7辊缝重新计算：

Gap(5)_adj＝2.972(mm)

Gap(6)_adj＝2.337(mm)

Gap(7)_adj＝2.055(mm)

至此，完成后机架辊缝计算，辊缝值随负荷分配变化而有所调整。

8、基于机架间秒流量平衡级联修正各机架转速：

F1、F2、F3机架根据实际轧制力所对应弹跳偏差ΔGap，计算实际流量厚度：

eps(5)＝0.2632

eps(6)＝0.18967

eps(7)＝0.13737

H(1)_new＝24.919+(-0.8448)＝24.0742(mm)

H(2)_new＝15.1798+(-0.3176)＝14.8622(mm)

H(3)_new＝9.95581+(-0.2546)＝9.7012(mm)

F4机架根据预测弹跳偏差ΔGap(4)，计算流量厚度：

H(4)_new＝7.02141+(-0.1921)＝6.829(mm)

F5、F6、F7机架根据重新负荷分配，设定流量厚度：

H(5)_new＝5.17339(mm)

H(6)_new＝4.19214(mm)

H(7)_new＝3.61626(mm)

以出口带钢速度不变为原则，根据流量平衡计算F1-F4机架转速(线速度)：

V(1)_new＝1.44011*24.919/20.791＝1.491(m/s)

V(2)_new＝2.38645*15.1798/14.8622＝2.437(m/s)

V(3)_new＝3.67312*9.95581/9.70123＝3.77(m/s)

V(4)_new＝5.24077*7.02141/6.86075＝5.388(m/s)

F5-F7机架的转速根据负荷分配，调整计算输出：

V(5)_new＝7.191(m/s)

V(6)_new＝8.989(m/s)

V(7)_new＝10.474(m/s)

至此，根据机架间秒流量平衡原则，所有机架转速重新修正完毕。

9、整理调整后的新控制参数，下发到L1控制执行：

至此，穿带过程厚度控制模型所有计算完成，有如下控制数据需要下发到L1执行：精轧所有机架转速；后机架F5-F7的轧制力、出口厚度、辊缝。

10、结论：

现有在线控制模型仅在F7机架进行微量辊缝调整，在厚度控制上难以起到有效控制。本申请技术方案中的模型基于精轧全线进行流量平衡，通过对后部3组机架 F5、F6和F7进行厚度偏差修正，修正幅度大，调整能力强。

本实施例中经穿带厚度控制模型修正，生产结束后F4-F7头部实绩轧制力如下：

F_sj(4)＝15149(KN)

F_sj(5)＝11260(KN)

F_sj(6)＝8465(KN)

F_sj(7)＝7453(KN)

实绩出口厚度为3.633(mm)，假设未使用本技术方案进行厚度修正，实绩轧制 力偏差按修正系数0.934计算，轧制力偏差量为：

ΔF(7)＝F_set(7)*(1-Δf_corr)＝7999.61*(1-0.934)＝528(KN)

在F7机架，528KN轧制力差，将造成大约0.1mm弹跳偏差，本案例带钢将偏 薄约0.1mm。

由上可知，本申请的技术方案，利用精轧穿带过程中的前3个机架实绩轧制力 测量数据，动态识别预设定偏差，预测带钢出口厚度偏差，采用全线压下负荷重新 分配、轧机转速、辊缝动态再计算方式，重新对精轧所有机架进行控制参数再设定 的方法，尽可能在后续道次中修正预计算整体偏差带来的厚度异常情况，从而显著 提高热轧厚度控制精度。

本发明可广泛用于精轧工段的带钢厚度控制领域。