第二,板形/板厚设定计算解耦补偿策略。在对板形/板厚进行设定时,要以一定的策略为依据,对两者之间的耦合影响关系进行补偿。为了对各道次板形/板厚控制执行内环设定值的计算精度进行保障,可以使用板形/板厚分步计算解耦补偿策略。要在对两者的耦合影响关系进行充分的考虑设定厚度,才能保障弯辊力和压下设定的精度达到相应的要求。
第三,集成多种变形抗力数学模型。运用一定的数学模型能够确定冷轧中的变形抗力计算,大多情况下采用的是多项式模型或者指出模型,在本系统中运用的是指数模型。针对冷轧铝带、电工钢、不锈钢、冷轧普碳钢等不同材料,也应该选择不同的变形抗力模型。由于采用的工艺润滑介质不同、轧制的金属材质不同,轧件变形抗力模型具有较大的差异。因此本系统的变形抗力模型能够针对不同的工艺条件和金属,尽量提高模型的计算精度。设计人员可以根据实际需要,选择合适的变形抗力数学模型。
第四,集成多种目标的负荷分配模型。冷轧设定计算的基础是负荷的分配,负荷分配的合理性会对扎制设备的调整、产品的质量和扎制过程的状态特性产生直接的影响。以不同的生产线特点为依据,本模型系统融合了蚁群算法和遗传算法,不仅能够将轧制规格和材质的多目标优化压下规程数据结果提供给用户,而且可以对负荷分配制度进行人工干预。为了保障系统能够正常工作,本系统中具有功率轧制力矩的校核、张力校核、轧制力校核等功能。
2 高精度冷轧自动控制系统的新技术及实现
2.1 板形/板厚解耦控制策略
在高精度冷轧自动控制系统的基础自动化系统中,运用了板形/板厚解耦控制策略。对轧机有载辊缝的控制是板形控制和厚度控制的核心。在调节和控制一块带钢的板形和厚度时,难免会出现冲突,对板形调节和厚度控制的精度和效果都造成了一定的影响。从本质上来说,弯辊力/辊缝、板形/板厚属于对变量的控制,因此本系统中将二者耦合起来,从而实现耦合控制。这样一来运用只需运用控制器的动态补偿将板形/板厚系统变为分别控制的系统,使二者的耦合被消除。
2.2 卷芯偏心补偿策略
穿带启动、加工精度、设备老化等因素会对冷轧开卷机、卷取机的运行造成一定的影响,可能会造成卷芯偏心的问题。卷芯偏心会对产品质量造成直接的影响,这是由于扎制过程中开卷机、卷取机大偏心,就会造成入口或出口带钢张力的波动。随着卷径的增大,波动的幅度和周期都会不断减小。哪怕卷径波动比较轻微,也会影响张力,降低产品的质量水平。在实际操作过程中经常出现卷芯的局部凸起或者偏心的现象,因此本系统使用了卷芯偏心补偿策略,以改善这一状况。卷芯偏心补偿策略能够对芯偏心引起的张力周期性变化进行傅里叶变换分析,然后对卷取和开卷的转矩进行补偿,从而尽可能地降低卷取和开卷过程中的张力波动和厚度波动,对轧制的稳定性进行提高,保障产品的质量。
2.3 超薄规格动态压下技术
在薄规格带钢产品的生产过程中,要保障产品的质量,就必须稳定地启动连轧机组。在实际工作中,如果带材的规格低于0.3毫米,在启动轧制时可能就会出现问题。在启动连轧机组时可能会出现张力的剧烈波动,进而造成失张、断带的情况出现,无法生产薄规格带钢。究其原因,这是薄规格张力控制允许偏差小、低速轧制精度低等因素共同造成的,要在非稳定的状态下进行薄规格带钢的生产非常困难。针对这种情况,本系统运用了超薄规格冷轧带材的动态压下技术。超薄规格冷轧带材的动态压下技术具体指的是在进行超薄规格带钢生产时,对过程控制系统下的两组轧制力设定值进行重新设定。一组设定值的目标是保障稳定启动厚度,另一组的目标是保障最终的厚度。如果带钢具有较大的目标厚度,那么在启动轧制并到达一定的厚度之后,就可以逐渐改变各机架的新的轧制力。例如要原料厚度为1.6毫米,要将其轧制为厚度为0.35毫米、0.2毫米的两组成品,且具有相同的比变形率。此时可以先按照0.35毫米的规格进行轧制,待厚度达到标准,并获得稳定的张力之后,再逐渐向0.2毫米的目标厚度过渡。该方法降低了薄规格带钢轧制的失败率,提高了薄规格产品轧制的稳定性。