冷连轧带钢生产的动态变规格技术

冷连轧带钢生产的动态变规格技术

动态变规格FGC(FlyingGaugeChange)是全连续冷连轧带钢生产的一项关键技术，是在轧制过程中进行带钢的规格变化，即在连轧机组不停机的条件下，通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整，实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。动态变规格可以将不同规格的原料带钢轧制成不同规格的成品带钢，也可以将不同规格的原料带钢轧制成同种规格的成品带钢，还可以将同种规格的带钢分卷轧制成不同规格的成品带钢。该转换是通过对五个机架的辊缝和速度的动态调节来实现的。为减少带钢厚度的超差长度，这种调整要在尽量短的时间内完成，调整控制不当易造成较大的厚度超差甚至断带。

冷连轧机组利用动态变规格技术实现全连续轧制后，消除了穿带、甩尾过程，缩短了加减速过程的时间，从而可以提高轧机生产率，改善带钢的质量。特别是带钢的头、尾部的厚度偏差和板形偏差得到较好的控制，进而减少了带钢的切损，提高了成材率。由于在变规格过程中需要在极短的时间内对辊缝和速度进行多次调整以及冷连轧过程控制的特点，无法进行反馈控制，只能按照模型的设定计算值进行前馈控制。动态变规格设定和控制模型的基本任务就是解决带钢在规格变化过程中，辊缝和辊速如何进行变化。

在冷连轧过程中，某个轧制因素的变化受到多个轧制因素的影响，也就是说为了实现对某个轧制因素的控制，可以通过控制其相关的某个或几个因素的变化规律实现。因此，存在着多个方案可供选择。由于变规格过程中，冷连轧机组同时轧制两种规格的带钢，根据控制目的的不同，辊缝和辊速的调整方式有两种：顺流调节和逆流调节。顺流调节是有利于变规格后带钢规格的控制方式。当变规格点到达某机架时，除调节该机架辊缝与辊速以使冷连轧入口的机架过渡到新的轧制规程外，还要顺着轧制方向改变冷连轧机出口的机架的辊缝和辊速。采用顺流调节，第一机架的辊缝和辊速只改变一次，有利于第一机架与轧机入口活套间张力稳定。但顺着轧制方向多次改变冷连轧机出口的机架辊速，不利于变规格前带钢的轧制时张力的稳定。相反地，逆流调节是有利于变规格前带钢规格的控制方式。当变规格点到达某机架时，除调节该机架辊缝与辊速以使冷连轧机出口的机架维持前一卷的轧制规程外，还要逆着轧制方向改变冷连轧机入口的机架的辊缝和辊速，使之切换到后一卷带钢新轧制规程上来。采用逆流调节时最大的特点，当冷连轧机入口的机架辊缝和辊速调整时，冷连轧机出口的机架维持前一卷带钢的轧制规程不变。出于保证成品机架稳定轧制的考虑，现在通常采用逆流调节方式实现变规格过程的控制。对动态变规格过程控制的目的是改变冷连轧机的设定参数，对轧机的执行机构（辊缝和辊速）作相应的调整，跟踪轧机入口侧带钢厚度、宽度、品种的变化。

为了适应带钢规格的变化，变规格过程控制主要由变规格机架的辊缝控制、变规格机架的速度控制和级联机架的速度控制三部分组成。除速度的级联关系外，动态变规格过程中要实现厚度的变化，还要对过渡过程的辊缝和速度进行控制，计算出辊缝和辊速进行调节的设定值。目前，常用的辊缝和速度设定值的计算方法有两种：线性化法和直接计算法。直接计算法是指通过求解轧制力、弹跳、辊速、前滑等一系列轧制工艺参数的参数模型直接计算出动态变规格各过渡阶段各机架辊缝和辊速的全量值，进而计算出辊缝和辊速的增量调整值。比较而言，直接计算法更适合冷连轧在线过程的控制，而线性化法是冷连轧轧制过程进行闭环调节动态控制基础。