中国中厚板生产

表0首钢’ 0 # #液压压下系统主要参数
最大负荷力 压下速度 系统频响 系统压力 油缸内泄漏 系统最大流量 < + * 控制周期 + * 定位精度 . * 控制周期 1 / ): ／ " % 9 9 8 4 ; < = ’ # ) + > ／ " 4 0 9 ? 9 @ A ／ 0 1 / 1 ? 9 @ A 49 8 # 7 # 49 9 "9 8
表5 建设中的中厚板轧机
序号 5 , . + % 5 5 5 , 公司 宝钢 沙钢 河南永兴 河北文丰 辽宁北台 河北唐山 天津 轧机参数 . 6 6 6单机架 . 6 6 6单机架 , . 6 6单机架 , 6 6 6双机架 , . 6 6双机架 , . 6 6双机架 , . 6 6双机架 序号 $ 7 8 * 5 6 5 $ 公司 江西新余 湖南华菱 首钢秦皇岛 南钢 安阳 韶钢 轧机参数 , * 6 6双机架 , * 6 6双机架 7 , 6 6双机架 , . 6 6炉卷轧机 , . 6 6炉卷轧机 , . 6 6炉卷轧机
表/ 首钢’ 0 # #轧机主电机及传动系统参数
电机型式 交流调速同步电动机 额定功率 1 # # # 2 3 可重复" 4 # # & 额 定 负 载 连 续 工 作， 0 # &额定负载 过载能力 （ 、 短期重复） 5 # 6 动态速降 ! # 7 " 0 & 8 静态精度 速度响应 电流响应 不大于正负# 7 # 4 & 小于1 # 9 8 小于4 # 9 8
表$ 控制冷却系统的应用情况
序号 5 $ , 7 . 8 + * % 5 6 公司 ／ 轧机 济钢$ . 6 6 鞍钢$ . 6 6 鞍钢7 , 6 6 首钢, . 6 6 南钢$ . 6 6 酒钢, 6 6 6 新余$ . 6 6 武钢$ * 6 6 秦皇岛, 7 6 6 营口$ + 6 6 控制冷却系统 水幕 直管层流 9 形管层流 直管层流 直管层流 气雾 9 形管层流 9 形管层流 水幕 直管层流
图$ 预报轧制力的 % &神经网络
基础自动化系统采用了相对 " （图 ( ） 。在前几道次采用相对 0 1 与绝对 " 0 1 并用的综合厚度控制系统 还对轴承油膜厚度、 轧辊偏心、 轧辊热膨胀及磨损、 轧件宽度、 轧件头部及尾部等项进行 " 0 1。采用 " 0 1 时， 动态补偿。
图( 综合 " 0 1 系统控制系统
. 2 ,
为了实现平面形状控制， 依据高精度预测模型确定的轧件平面形状， 设计成形轧制或展宽轧制最后一道 次的轧件纵剖面的形状， 并采用多点厚度高精度动态设定控制， 进行轧机传动速度控制系统与轧机压下系统 ） ， 即进行 " 实现轧件的多点高精度厚度设定， 保证最终得 协调和配合 （图! # $ 系统与 " % & 系统的协调配合， 到需要的轧件纵向断面尺寸。
图. 主轧机投入使用
（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室）
根据最大轧制力1 设计伺服缸的缸径达. 有效行程) 中心 +， #+ +， & " &
设计导向装置的简洁形式。为了满足平面形状控制 !" 最高压下速度达 $ ／ ， 要求每台 #轧制的要求， %& & ’ 液压缸流量 () ／ ， 这些指标达到了此前中国之最。 $ * + , . / & 0 1 经过生产实践的考验， 轧机与液压系统各项性能指标稳定， 达到设计要求， 能够满足 2! 3 4 技术对轧机 的需要， 自动化控制水平也大幅度提高。表5是建设中的中厚板轧机， 它们中间绝大多数属于强力型轧机。
图! 中厚板平面形压下与速度的协调控制
开发的首钢 ’ 轧机过程控制系统 投 入 率 为 ( ) ) 中厚板轧机计算机控制系统已经在现场得到应用， 实现全线轧件跟踪和全自动轧钢， 改进产品质量， 优 * * + * ,。取得了大幅度提高中厚板生产线自动化水平， 化工艺过程的良好效果。开发的高精度、 智能化系列数学模型， 用于 ’ 板形控 ( ) ) 中厚板轧机的厚度控制、 制、 平面形状控制和组织性能控制， 控制效果令人满意。 异板差达到 ! ! ) . . 产品同板差达到" ! ) + ) / . .， 减少切损， 提高成材率1 " ! ) + ) . .。在中国首次实现 0" %轧制， ,以上。 ! " # $ % 技术 利用现代化的轧制和冷却设备， 一般首先以 2 （ 为中心， 进行了碳锰钢控轧控冷 ’ 3 ( ’ 3 ( 0 # 4级碳锰钢） 条件下工艺制度的理论和实验研究。在此基础上， 对2 进行微合金钢的控制轧 ’ 3 (降碳和添加微合金元素， 制和控制冷却技术的研究。同时依据超级钢的研究成果， 进行 2 （ 升级为 2 1 ’ ( 1 ’ ( 0 # 4级碳锰钢） ’ 3 ( 的研 究， 为量大面广的普碳钢和微合金钢中厚板的控制轧制和控制冷却奠定理论和实践的基础。 （ ） 2 ’ 3 (系列钢板的 50 $ # 工艺的研究 所占比例最大， 涵盖的品种规格范围也最多。针对 2 ， 通过热 2 ’ 3 (系列钢用于中厚板生产历史长， ’ 3 ( 模拟实验、 热轧和冷却试验系统研究了变形工艺制度和冷却制度对 2 应变积累、 相变等过 ’ 3 ( 静态再结晶、 程的影响， 得到了细化’ 级碳锰钢 （ ） 的铁素体晶粒、 提高其性能的一些基本原则， 从而建立了 3 ( 0 # 4 2 ’ 3 ( 的合理的轧制和冷却制度在首钢先后研制开发生产了 高强船板 " 、 。钢 2 ’ 3 ( 2 ’ 3 ( $、 7、 8 桥梁板， ’ 1 " ’ ! 6 材的平均晶粒度已由改造前的! 最高达到+ 3 ’级提高到目前的*级， 1级。材料性能大幅度提高。 在’ （2 ） 的基础上， 通过适当降低碳含量、 添加一定数量的 9 、 3 ( 0 # 4级碳锰钢 ’ 3 ( : ;、 5 <等微合金元素， 利用 50 不同使用性能的新品种。可以选择某些典型钢种 （例如 $ # 技术可以进一步开发不同钢材级别、 ） 为代表， 研究 9 3 0 = 9 : ( 1 :和 9 : ?5 <微合金化处理钢的工艺优化。 6和 >
图’ 首钢’ 0 # #轧机的计算机控制系统
5 " ;
轧机过程控制系统采用了独立开发的轧制与冷却的数学模型。针对目前控轧控冷过程残余应变对变形 抗力计算精度影响较大的现象， 建立在线残余应变计算模型； 针对中厚板多道次可逆且温度测量可靠性较低 等特点， 设法消除温度累积误差对轧制力计算精度的影响， 提出合理轧制力模型的自学习算法； 针对中厚板 轧制过程轧件宽度变化范围大、 工作辊与支撑辊辊径变化大、 工作辊与支撑辊凸度变化大及轧制力变化大等 特点， 基于轧辊弹弹跳模型的精度；研究中厚板轧制过程的板凸度和平直度变化特点， 建立适合在线控制的 中厚板板凸度计算模型， 并分析板形与板凸度的关系， 建立两者的转化模型； 针对中厚板平面形状控制的难 点， 开发高精度的模型多点设定技术， 实现压下系统与轧机传动系统的协调控制， 实现 !" 以达到平 # 轧制， 面形状的高精度控制。 为了提高轧制力预报精度， 首钢 ’ ( ) ) 轧机首 次在中厚板轧机上采用 % & 神经元网络对中厚板轧 制力进行预报。通过轧件尺寸、 化学成分、 轧制工 艺参数、 设备参数等输入变量， 在实测数据的基础 上预报轧制力。通过比较可知， 神经网络的预报精 度优于传统的数学模型， 轧制力预报的相对误差 从* ) + * , -降低到. + / ’ -。 控制冷却过程控制模型研制方面， 系统考虑不 同钢种热物理参数和不同厚度规格的热传导规律， 可以适应轧制品种、 规格频繁变化的实际情况， 保 证温度的控制精度和温度的均匀性； 研究控制冷却 时钢板横向、 纵向、 厚向温度变化趋势， 建立数学模 型， 大大提高了冷却的均匀性， 确保钢板的平直。
首钢, 开发出减缓冷却速率的稀疏冷却方法， 从而得到不同的冷却速 . 6 6轧机采用的直管式冷却系统， 率， 满足不同规格、 不同材质的钢板的冷却要求。为了满足一些钢种的冷却要求， 设计采用特殊冷却模式， 例 如前段快冷、 后段快冷、 前后快冷等冷却模式， 并已经在产品开发过程中发挥作用。 此外还开发了大流量快冷与高分辨率精调组合式冷却系统。在控冷区入口和出口侧， 采用大口径出水 管， 目的是得到大流量， 使轧件能够获得快的冷却速度。在控冷区的中间部分， 减小出水管的孔径， 提高每组 集管降温能力的分辨率， 以精确控制轧件温度。 8 $ +
图$ 加速冷却装置在工作中
对头尾对应的区段采取减小水量或遮蔽措施， 使头尾部的终冷温度和其它部分一致。对于头尾存在的温度 梯度， 采用辊道适当加速的方法进行控制。为了保证冷却过程中横向温度分布均匀性， 采取横向水量凸度和 边部遮蔽的方法进行控制。遮蔽调宽装置采用链传动完全适应现场工况， 易于保养维护， 调节灵活可靠。
! 加速冷却装置 中国中厚板轧机长期以来存在的一大问题是未装备 轧后水冷设备或水冷能力不足， 被讥为世界上最 “干旱” 的轧机。过去为了得到需要的材料性能， 常用的方法是 增加材料的合金含量。近年中国开发了 9 型管层流、 高 密度直管层流、 水幕冷却等各种形式的控制冷却装置和 相应的高精度数学模型， 以及自动控制系统， 具有高速冷 却、 良好的冷却均匀性及冷却过程的自动化控制能力等。 提高钢板冷却均匀性是确保钢板质量的重要内容。 为了确保钢板的厚度方向质量均匀， 采用了钢板上下表 面冷却均匀的控制技术， 提出了合理确定上下表面水量 控制的经验公式。为了保证钢板长度方向上冷却均匀，
该系统冷却均匀性控制性能优良， 经过冷却的钢板， 板形良好， 整张钢板的温度均匀一致。同板温差在 （ 实测钢板的平均终冷温度控制在 ! ! " # $以内的点数 % # &， " # $ 的点数达 % ’ & 以上。在 () * + 技术应用 和钢种开发中起到了重要的支撑作用。 ! 高精度尺寸形状控制系统 新近建设的轧机采用交,交变频电气传动系统和高响应性的液压压下系统， 为高精度的控制提供了重 要的前提条件。首钢中厚板轧机采用了中厚板轧机二级计算机控制系统。过程控制计算机的主要功能包 括： 在全轧制线上对轧件进行跟踪； 对全轧制线工艺参数进行初始设定计算、 修正计算和自适应计算； 对轧制 规程负荷分配和规程优化。基础自动化计算机接收来自过程控制计算机的指令信息， 对各个区段上的具体 设备进行直接数字闭环控制。轧机区基础自动化的主要任务包括轧区辊道控制、 电动压下位置自动控制 （） 、 液压压下厚度自动控制 （） 、 清零、 刚度测试、 偏心补偿、 数据通讯等； 控冷区基础自动化的主要任 + * . * 务是根据过程机的指令来对冷却水阀门组态进行直接控制。