CN109550794A - 一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，通过调整粗调喷水来纠正预测的终轧温度控制误差，利用精轧入口高温计检测数据对各机架间冷却水嘴开口度进行前馈调整；由精轧入口处的带钢当前样本段驱动，通过调整粗调喷水来控制终轧温度，调整量P是以多种变量为PID控制函数的多变量输入的PID控制函数的输出量。本发明根据产品的最终性能和轧制稳定性都和精轧出口温度有比较大的相关性，投用精轧出口温度前馈控制功能，可有效提升精轧出口温度控制精度水平，有效保证终轧产品性能及轧制稳定性。

Description

一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢温度测量技术领域，特别涉及一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法。

背景技术

现有的钢铁厂的1700ASP线主要设备包括：2座步进式加热炉、炉后高压水除鳞箱、1架带有前立辊的四辊粗轧机、废料推出装置、保温罩、热卷箱、切头飞剪、精轧前高压水除鳞箱、7架精轧机、带钢层流冷却装置、2台卷取机、钢卷运输系统等。精轧机入口、出口均配备IMS高温检测计，精轧机最大轧制速度可达17.86m/s，穿带速度在6m/s—12m/s之间。原有FDT温度控制采用自动加速控制模式与操作员手动调整机架间冷却水相结合。加速模式采用恒加速度，分为1加速，2加速，机架间喷水模式采用手动，操作员根据精轧出口温度实际值根据经验手动动态调整机架间流水阀。

存在问题：原有技术采用恒定加速度控制，并由操作员手动调整机架间冷却水阀，致使控制精度较差，FDT命中率不高，一般可达到90％左右，严重影响热轧产品使用性能，同时由于温度控制不准导致精轧模型设定偏差大，致使封锁量及废钢产生较多。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，根据产品的最终性能和轧制稳定性都和精轧出口温度有比较大的相关性，投用精轧出口温度前馈控制功能，可有效提升精轧出口温度控制精度水平，有效保证终轧产品性能及轧制稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，热轧精轧出口温度的控制包括喷水控制；所述的喷水控制包括粗调喷水控制和精调喷水控制，粗调喷水控制作为前馈预测控制；精调喷水控制作为反馈纠错控制；

精调喷水靠近轧机出口，配置精调喷水的数目N；粗调喷水的数目M为总喷水的数A减去精调喷水的数N；

所述的前馈预测控制方法为通过调整粗调喷水来纠正预测的终轧温度控制误差，利用精轧入口高温计检测数据对各机架间冷却水嘴开口度进行前馈调整；

所述的粗调喷水的前馈预测控制具体为：

1)、由精轧入口处的带钢当前样本段驱动，通过调整粗调喷水来控制终轧温度，调整量P是以如下各量为PID控制函数的多变量输入的PID控制函数的输出量；

所述的PID控制函数的多变量输入包括：带钢当前样本段的预测终轧温度T1i、目标终轧温度T2i、上次请求的粗调喷水的状态A、轧机速度S、带钢厚度D、带钢材料号c、影响因子k、冷却水的温度Tl、终轧温度误差趋势Tx；

2)、前馈控制预测冷却到精轧出口温度需要机架间冷却水，当带钢到达卷取机时，将带钢进行分段，计算每段所需要的主冷段机架间喷水的流量Q，并将此流量Q传送给自动化系统执行，直至带钢尾部离开精轧第一个机架时结束。

所述的预测的终轧温度T1i是根据精轧入口高温计的测量温度或者精轧除鳞入口处的带钢预测温度和斜率来计算的，T1i＝Ka*Tw，或T1i＝Kb*Ty，Tw为精轧入口温度，Ty为精轧除鳞入口处的带钢预测温度，Ka和Kb均为经验常数；

所述的终轧温度误差趋势Tx使用PID控制方法，由反馈喷水控制使用的测量的终轧温度误差驱动；从最初的样本计算得来的总的期望温度调整量被应用在粗调喷水的调整上，总的喷水调整量会在各粗调喷水调整实施后依次递减；

上述过程一直持续到调整结束或者耗尽粗调喷水的调节能力；当样本段头部到达需要调整的喷水时，喷水动作请求即由程序发送；下一个前馈喷水控制的样本是当精轧出口高温计采样事件发生时轧机入口的样本段；

精轧温度控制周期性地计算所需调节粗调喷水的数量和流量，并传送给自动化系统执行。

所述的喷水控制还包括误差调整方法：对由于轧钢过程中的温度误差衰减造成的误差进行调整；

1)轧件通过轧机时，监测带钢从精轧入口到出口被处理的过程中温差的变化；

2)对喷水的调整要考虑到温差衰减这一现象，对该现象的考虑体现为一个影响因子的使用从而调整前馈粗调区喷水量，即喷水修正误差＝预测或测量的衰减误差/影响因子。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在精轧出口温度控制中采用前馈控制，该技术用高温计采集的数据在每个控制循环中进行终轧温度的前馈预测计算。预测计算使用了中间辊道上的轧件温度数据或精轧入口的测量温度，当前的轧机速度和轧机状态(喷水的流量等)。该预测计算为当前轧件在精轧机组入口前的除鳞点处完成。计算结果并不用于加速度温度控制，而是用于机架间喷水温度计算预测误差使用。它与二级跟踪以及一级的控制模块都有关联。精轧温度控制被设计为可运行时配置的过程。这个过程解决来自所有轧件的设定，前馈控制和反馈的请求，控制的范围包括从精轧机首机架前的除鳞箱到末机架出口传感器。

2、通过引入精轧温度前馈控制计算，可使精轧出口温度在高加速升速轧制的情况下，通过预先设定的精轧机架间的喷水流量，保证精轧出口温度呈一条直线，保证带钢头尾温度一致；有效提高了精轧出口温度FDT的控制精度。

附图说明

图1是精轧机温度控制引入前馈控制的温度曲线对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，热轧精轧出口温度的控制包括喷水控制；所述的喷水控制包括粗调喷水控制和精调喷水控制，粗调喷水控制作为前馈预测控制；精调喷水控制作为反馈纠错控制；

精调喷水靠近轧机出口，配置精调喷水的数目N；粗调喷水的数目M为总喷水的数A减去精调喷水的数N；

所述的前馈预测控制方法为通过调整粗调喷水来纠正预测的终轧温度控制误差，利用精轧入口高温计检测数据对F1-F2，F2-F3，F3-F4，F4-F5四个机架间冷却水嘴开口度进行前馈调整。

所述的粗调喷水的前馈预测控制具体为：

1)、由精轧入口处的带钢当前样本段驱动，通过调整粗调喷水来控制终轧温度，调整量P是以如下各量为PID控制函数的多变量输入的PID控制函数的输出量；

所述的PID控制函数的多变量输入包括：带钢当前样本段的预测终轧温度T1i、目标终轧温度T2i、上次请求的粗调喷水的状态A、轧机速度S、带钢厚度D、带钢材料号c、影响因子k、冷却水的温度Tl、终轧温度误差趋势Tx；

3)、前馈控制预测冷却到精轧出口温度需要机架间冷却水，当带钢到达卷取机时，将带钢进行分段，计算每段所需要的主冷段机架间喷水的流量Q，并将此流量Q传送给自动化系统执行，直至带钢尾部离开精轧第一个机架时结束。

所述的预测的终轧温度T1i是根据精轧入口高温计的测量温度或者精轧除鳞入口处的带钢预测温度和斜率来计算的，T1i＝Ka*Tw，或T1i＝Kb*Ty，Tw为精轧入口温度，Ty为精轧除鳞入口处的带钢预测温度，Ka和Kb均为经验常数；

所述的终轧温度误差趋势Tx使用PID控制方法，由反馈喷水控制使用的测量的终轧温度误差驱动；从最初的样本计算得来的总的期望温度调整量被应用在粗调喷水的调整上(如果使用反向控制，从第一个离精轧出口最近的粗调喷水开始)，总的喷水调整量会在各粗调喷水调整实施后依次递减；

上述过程一直持续到调整结束或者耗尽粗调喷水的调节能力；当样本段头部到达需要调整的喷水时，喷水动作请求即由程序发送；下一个前馈喷水控制的样本是当精轧出口高温计采样事件发生时轧机入口的样本段；

精轧温度控制周期性地计算需要调节粗调喷水和精调喷水的数量和流量，并传送给自动化系统执行。

轧件通过轧机时，存在温差衰减这一物理现象。可以通过监测带钢从精轧入口到出口被处理的过程中温差(例如加热炉水梁黑印导致的温差)的变化来观察该现象。例如，如果在精轧入口时的黑印温差为30℃，同样的黑印温差在精轧出口处测量则大约为20℃。因此，精轧出口的温差相对于入口的温差衰减了1/3左右。为此，所述的喷水控制还包括误差调整方法：对由于轧钢过程中的温度误差衰减造成的误差进行调整；

1)轧件通过轧机时，监测带钢从精轧入口到出口被处理的过程中温差的变化；

2)对喷水的调整要考虑到温差衰减这一现象，对该现象的考虑体现为一个影响因子的使用从而调整前馈粗调区喷水量，即喷水修正误差＝预测或测量的衰减误差/影响因子。

如图1所示，通过引入精轧温度前馈控制计算，可使精轧出口温度在高加速升速轧制的情况下，通过预先设定的精轧机架间的喷水流量，保证精轧出口温度呈一条直线，保证带钢头尾温度一致；有效提高了精轧出口温度FDT的控制精度。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，热轧精轧出口温度的控制包括喷水控制；所述的喷水控制包括粗调喷水控制和精调喷水控制，粗调喷水控制作为前馈预测控制；精调喷水控制作为反馈纠错控制；

精调喷水靠近轧机出口，配置精调喷水的数目N；粗调喷水的数目M为总喷水的数A减去精调喷水的数N；

其特征在于，所述的前馈预测控制方法为通过调整粗调喷水来纠正预测的终轧温度控制误差，利用精轧入口高温计检测数据对各机架间冷却水嘴开口度进行前馈调整；

所述的粗调喷水的前馈预测控制具体为：

1)由精轧入口处的带钢当前样本段驱动，通过调整粗调喷水来控制终轧温度，调整量P是以如下各量为PID控制函数的多变量输入的PID控制函数的输出量；

所述的PID控制函数的多变量输入包括：带钢当前样本段的预测终轧温度T1i、目标终轧温度T2i、上次请求的粗调喷水的状态A、轧机速度S、带钢厚度D、带钢材料号c、冷却水的温度Tl、终轧温度误差趋势Tx；

2)前馈控制预测冷却到精轧出口温度需要机架间冷却水，当带钢到达卷取机时，将带钢进行分段，计算每段所需要的主冷段机架间喷水的流量Q，并将此流量Q传送给自动化系统执行，直至带钢尾部离开精轧第一个机架时结束；

上述过程一直持续到调整结束或者耗尽粗调喷水的调节能力；当样本段头部到达需要调整的喷水时，喷水动作请求即由程序发送；下一个前馈喷水控制的样本是当精轧出口高温计采样事件发生时轧机入口的样本段；

3)精轧温度控制周期性地计算所需调节粗调喷水的数量和流量，并传送给自动化系统执行。

2.根据权利要求1所述的一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，其特征在于，所述的预测的终轧温度T1i是根据精轧入口高温计的测量温度或者精轧除鳞入口处的带钢预测温度和斜率来计算的，T1i＝Ka*Tw，或T1i＝Kb*Ty，Tw为精轧入口温度，Ty为精轧除鳞入口处的带钢预测温度，Ka和Kb均为经验常数；

所述的终轧温度误差趋势Tx使用PID控制方法，由反馈喷水控制使用的测量的终轧温度误差驱动；从最初的样本计算得来的总的期望温度调整量被应用在粗调喷水的调整上，总的喷水调整量会在各粗调喷水调整实施后依次递减。

3.根据权利要求1所述的一种用于热轧精轧出口温度的前馈控制方法，其特征在于，所述的喷水控制还包括误差调整方法：对由于轧钢过程中的温度误差衰减造成的误差进行调整；

1)轧件通过轧机时，监测带钢从精轧入口到出口被处理的过程中温差的变化；

2)对喷水的调整要考虑到温差衰减这一现象，对该现象的考虑体现为一个影响因子的使用从而调整前馈粗调区喷水量，即喷水修正误差＝预测或测量的衰减误差/影响因子。