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1、 江西九江钢厂有限公司 以新代旧综合利用技术改造工程 3500mm中厚板项目 过程控制系统 详细设计规格书 第二章 轧机过程控制系统 (控制部分) 中冶京诚工程技术有限公司 2008年11月 九江钢厂技改工程3500mm中厚板项目 “三电”详细设计规格书 目 录 1. 模型系统概述 1 1.1. 设计特点 1 1.2. 主要功能 2 1.3. 控制流程 2 1.4. 系统组成 7 2. 轧机控制功能 10 2.1. 轧制规程设定计算 10 2.1.1. 程序流程图及调用子函数说明
2、10 2.1.2. 主要数学模型 13 2.2. 道次再计算 23 2.3. 自学习计算 26 2.4. 板形控制功能 29 2.4.1. 平直度与凸度的关系 29 2.4.2. 板形形成机理 30 2.4.3. 板凸度方程 32 2.4.4. 机械凸度的计算 34 2.4.5. 板形控制策略 35 3. 系统支持功能 40 3.1. 系统数据流 40 3.2. 共享区管理 41 3.2.1. INSTALL程序 41 3.2.2. UNINSTALL程序 42 3.3. 进程管理 43 3.3.1. PROCESS程序 43 3.3.2. STOP程序 44
3、 3.4. 内存共享区 44 3.4.1. SYSCOM共享数据区定义 45 3.4.2. SRTCOM共享数据区 45 3.4.3. PROCOM共享数据区 47 3.4.4. COMMON进程 47 3.5. 模型表数据区 48 3.6. MODELTOOL进程—模型表维护工具 50 3.7. ALARM进程—系统诊断与报警 51 3.8. MONITOR进程—系统管理功能 54 3.9. 系统通信 54 3.9.1. RMSERVER进程 54 3.9.2. FMSERVER进程 60 3.9.3. HMISERVER进程 64 3.9.4. MODCLIEN
4、T进程 70 4. 共享区数据附表 75 4.1. SRTCOM数据区 75 4.1.1. SRTCOM数据列表 75 4.1.2. PDI数据列表 78 4.1.3. PASSTYPE数据列表 79 4.1.4. PHASETYPE数据列表 82 4.1.5. PASSSETTYPE数据列表 83 4.1.6. MEATYPE数据列表 85 4.1.7. PASMEATYPE数据列表 86 4.1.8. RECALTYPE数据列表 87 4.1.9. LEARNTYPE数据列表 87 4.1.10. STEELCOF数据列表 88 4.2. SYSCOM数据区 89
5、 4.2.1. SYSCOM数据列表 89 4.2.2. STEELTYPE数据列表 97 4.2.3. FAMILYTYPE数据列表 97 4.3. PROCOM数据区 98 4.3.1. PROCOM数据列表 98 4.3.2. ALARMTYPE数据列表 98 合同号 修改日期 版本 页号 2008年11月10日 A ii/101 1. 模型系统概述 1.1. 设计特点 （1） 模型计算采用集成化设计理念，将粗轧和精轧两个工艺过程看成一个整体，统一考虑成形、宽展和延伸三个轧制阶段的轧制过程，同时计算粗轧和精轧的轧制规程，使粗轧和精轧的生产节奏基本均衡。
6、2） 模型计算采用最少道次原则，充分发挥每架轧机的能力，力求用最短时间完成轧制过程。 （3） 负荷分配充分考虑对板形的影响，在延伸阶段采用良好板形约束条件，通过控制后3个道次的轧制力实现对板形的控制。 （4） 精轧机设计有一定的板形控制功能，利用弯辊力设定计算功能，最大程度的控制精轧的板凸度和平直度。 （5） 根据钢种的性能要求设计有常规轧制、控轧控冷和热机轧制3种轧制方式，具有较宽的生产范围，适应各种高强韧性钢种的生产。采用交叉轧制提高热机轧制的产量。 （6） 为了方便操作，设计了轧制负荷修正功能。操作工可根据实际情况调整精轧道次间的负荷分配系数，改变各道次的变形量。 （7） 粗
7、轧转钢策略既可以自动计算，又可以人工给定，转钢位置既可以设在机前，也可以设在机后，方便实际应用。 （8） 模型考虑了单机架轧制的模式，使得当某一架轧机发生故障而不能投入运行时，可以利用另一架轧机来保证基本的生产需求。 （9） 采用多进程的系统结构设计，将不同的任务设计成独立进程，进程之间不会相互影响，方便系统调试与生产维护。 （10） 进程间采用全局共享区的方法实现数据共享和快速通讯。 1.2. 主要功能 （1） 轧制策略计算 （2） 轧制规程设定计算 （3） 道次规程修改计算 （4） 轧制规程的自学习计算 （5） 控轧控冷与热机轧制 （6） 板形设定计算 1.3. 控制
8、流程 （1） PDI数据确认与请求设定计算 板坯由吊车或热送辊道送到上料辊道后，对板坯的原始数据（PDI）进行确认，并将板坯重量输入过程机。准确无误后，操作工可请求对该板坯的轧制过程进行模拟计算，目的是为了确认板坯尺寸是否合理，能否满足转钢的要求。板坯确认完毕后方可运到加热炉入口进行装炉加热。 （2） 加热炉内板坯跟踪 为了保证板坯在炉内的跟踪功能，装炉时需将板坯号等原始数据发送到加热炉控制系统，加热炉按板坯号进行炉内跟踪。板坯出炉时，加热炉控制系统必须将此板坯号返回轧线过程计算机，使轧线过程机能找到该板坯的PDI数据，用于后续阶段的轧制过程。 （3） 板坯出炉及第1次设定计算 板
9、坯出炉后，利用板坯PDI数据、出炉温度和各种设备限制条件，启动第1次设定计算。进行相应轧制规程分配，并根据轧制规程计算相应的设定数据和控制参数。在这些设定数据中，最重要的是轧制节奏控制参数（辊道速度、间隙时间、炉内运行速度），轧制节奏控制功能根据这些控制参数进行多坯热机轧制模式的选择以及坯料出炉时间的判断，确定最佳的出炉时刻。 （4） 第2次设定计算 板坯进入粗轧机前时进行第2次设定计算，目的是修正第1次预设定计算的偏差，得出合理的轧制规程和相应的设定数据。由于第1次预设定计算所使用的PDI数据是理想状态下的数据，这些数据与实际数据可能存在偏差。当板坯到达粗轧机前，可以得到推床实测板坯宽度
10、和高温计实测板坯温度，然后综合考虑实测宽度、温度值与PDI数据提供的数据，经过合理性判断和相应处理后得出合理的板坯宽度和开轧温度，根据这些值再重新计算轧制规程。基础自动化用第2次设定计算的规程进行轧钢，每轧制完一个道次将下一个道次的规程发送到基础自动化。 （5） 道次修正计算 为了提高钢板的厚度设定精度，在每轧制完一个道次后启动道次修正计算功能。模型根据前面道次实测轧制数据与预计算设定值的偏差来对模型参数和后面道次的设定结果进行修正，以保证后续道次的设定精度。 （6） 模型自学习计算 成品道次轧制完后，获得本块钢的所有实测数据，包括精轧出口实测厚度与温度，启动模型的自学习计算功能。利用
11、每个道次的实测力能数据、成品数据和预计算数据，反馈计算模型误差，用平滑指数法？计算弹跳模型、轧制力模型、硬度模型和板形模型的修正系数，用于后续轧件的规程计算。 （7） 板形设定计算 由于板形设定计算需要用到规程计算的结果，因此每次规程计算完成后，都要启动板形设定计算程序，计算弯辊力设定基准值，以便与规程数据一并发送到基础自动化。 （8） 控轧控冷和热机轧制 这些功能属于规程计算程序的一个部分，由于工艺不同需要在PDI数据中给出标志，按标志进行相应的计算和控制。 合同号 修改日期 版本 页号 2008年11月10日 A 5/101 表1.1 轧制功能时序表 计算功能
12、触发事件 请求计算 1.入炉前请求模拟计算，检查板坯尺寸 2.检修后请求模拟计算，检查设备 3.操作员要求追加道次后，检查规程 4.操作员修改道次负荷分配系数后，检查规程 规程设定计算 1.板坯出炉后，进行1次设定计算 2.轧机入口测得温度、宽度后进行第2次设定计算 道次修正计算 1.每道次轧制结束得到轧件实测数据后启动 2.长时间待温后要求重新轧制 自学习计算 轧制结束，测得成品厚度、温度信号后启动 控轧控冷与热机轧制 在PDI数据中给出相应的标志位 板形设定计算 每次规程计算结束后启动板形设定计算 九江钢厂技改工程3500mm中厚板项目 “三电
13、基本设计规格书 自学习 快冷设定 前馈 1次设定 2次设定 请求计算 后计算 规程设定计算 规程修正计算 板形设定计算 PDI数据 自学习计算 模型数据表 再计算 快冷设定计算前馈计算计算 快冷自学习计算 快冷修正 轧制策略计算 模型数据表 。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 再计算 图1.1 控制时序图
14、 合同号 修改日期 版本 页号 2008年11月10日 A 6/101 九江钢厂技改工程3500mm中厚板项目 “三电”详细设计规格书 1.4. 系统组成 该模型系统是以多进程的思想来设计和建立的，一个进程就是一个独立运行在操作系统上的任务。这样设计的优点在于当某一个进程在运行中发生错误而退出时不会干扰到其他的进程的运行，以确保整个模型系统在运行时的独立性和稳定性。 根据中厚板轧制的特点，将模型系统划分为模型计算功能和辅助功能两大部分。辅助功能由12个进程组成，模型计算功能由4个进程组成。这样整个模型系统
15、一共含有有16个进程。它们之间互相协调工作，以完成不同的任务。 模型系统中，辅助功能是为模型计算功能服务的，它为模型计算功能中的各个计算进程提供了一个运行的环境和平台。 辅助功能中各个进程的详细说明见表1.2。 模型计算功能中各个进程的详细说明见表1.3。 表1.2 模型计算功能详细说明表 模型计算功能 主程序(.exe) 进程名 功能说明 1．SETUPCAL 规程设定计算 计算轧制策略和轧制规程，为L1提供基准值 2．PASRECAL 道次修正计算 每道次轧制完毕启动，实施规程再计算，修正后续道次的轧制规程，提高设定精度 3．ADAPTCAL 自学习计算
16、利用实测数据进行模型系数的自学习，不断提高整个模型的设定精度。 4．PROFILE 板形设定计算 根据设定的轧制规程，计算钢板凸度和弯辊力基准值，最大程度保证钢板板形良好 表1.3 模型辅助功能详细说明表 模型辅助功能 主程序(.exe) 功能 说明 1．INSTALL 共享区管理 创建COMMON进程和ALARM进程来建立内存共享区，实现系统进程间的资源共享和快速通讯 3．UNINSTALL 停止COMMON进程和ALARM进程的运行，最终停止整个模型控制系统 3．COMMON 开辟内存共享区并将数据文件载入内存，供各进程共同访问 4．PROCESS 进程管
17、理 管理各个进程的启动和进程资源 5．STOP 管理各个进程停止和进程资源 6．ALARM 系统诊断 对生产过程中出现的重要信息和问题给予及时的报警和提示 7．MODELTOOL 模型表管理 建立、修改/查询和管理模型表文件 8．MONITOR 系统监控 对整个模型系统的I/O信息实施监控，保证系统的正常运行 9．MODCLIENT 系统通讯 负责发送各次设定计算和再计算参考值到L1 10．HMISERVER 负责轧机换辊/调平/调零等操作后数据的更新 11．RMSERVER 负责粗轧实测数据处理及触发1，2次设定计算和粗轧再计算 12．FMSERVER
18、 负责精轧实测数据处理及触发精轧再计算及自学习计算 整个模型系统的详细结构如图1.2所示。 PROFILE PASRECAL SETUPCAL ADAPTCAL INSTALL UNINSTALL STOP PROCESS MODELTOOL ALARM MONITOR MODCLIENT HMISERVER RMSERVER FMSERVER L2 control part COMMON 图1.2 模型控制系统结构图 共享区管理 模型表管理 系统监控 系统诊断 共享区建立 进程管理 模型计算功能 系统通讯 合同号 修改日期
19、 版本 页号 2008年11月10日 A 98/101 2. 轧机控制功能 2.1. 轧制规程设定计算 轧制规程的设定计算功能是模型的主体功能，它是在轧件进入轧机以前进行的预报计算。针对这点，本模型系统专门设计了SETUPCAL进程来完成轧件的轧制规程计算。SETUPCAL进程在以下三种情况下被触发： l 第1次设定计算——板坯出炉时 l 第2次设定计算——粗轧机入口侧推钢前高温计采集到板坯表面温度是 l 操作工的请求设定计算——在任何时刻操作工均可触发 轧机设定计算模型采用集成化设计理念，将粗轧和精轧两个工艺过程看成一个整体，统一考虑成形、宽展和延伸三个轧制阶段的轧制过程，
20、同时计算两架轧机的轧制规程，在设备极限和工艺条件的约束下，计算每道次的最大允许变形量，力求用最少的道次完成轧制过程，使粗轧和精轧的生产节奏能得到有效的控制。 SETUPCAL进程在计算轧制规程时，充分考虑了以下四个方面的工艺制度： l 道次制度：轧制阶段、轧制道次、道次变形量 l 速度制度：各道次咬入速度、最大轧制速度、抛钢速度 l 温度制度：各道次的轧制温度 l 压下制度：各道次压下量、轧机弹跳和辊缝 2.1.1. 程序流程图及调用子函数说明 该进程的程序流程如图2.1所示，调用子程序说明如表2.1所示。 SETUPCAL INITPRO - MAPSYS do unt
21、il shutdown MAPSRT Shutdown WaitForSingleObject 一直等待，直到事件SETUPCAL被触发 - 创建事件SETUPCAL PreCal - SearchStlCof - PDILimCheck - RollingStg - RunSch - GeneralInit - PhaInit - SchSizig - PhaInit - SchBroading - PhaInit - SchTrans - PhaInit - SchORFinish - PhaInit - SchCRFinish If(TMCP)
22、 - PasInitial - PasParaCal - ThickRoundg - MaxReduCal - PasInitial - PasParaCal 循环直到道次i出口厚度小于阶段目标厚度 - PhaseEnd 置阶段总道次n=i, i=0 i = i+1，循环直到i=n - ScalingStrategy - RolSpdInit - RolSpdCalc - EntryPasCalc - PasTimeCal - PasTmpCal - ResStrainCal - RadTmpDrp - ScalingTmpDrp - ForceCal
23、 - TorqueCal - FlowStressCal - SimRolSpd - ArcLenCalc - ForwardSlipCal - ForceCal - WidRis - ArcLenCalc - GapCal - TorqueCal - ExitPasCalc - RolCntTmpDrp - DefHeatTmpRis - RadTmpDrp - PasInitial - PasParaCal - PasDhCal 轧制总道次n初始化 n道次出口厚度大于终轧厚度，n=n+1 - ThickRound & i=0 - PasInitia
24、l - PasParaCal i = i+1，循环直到i=n - PhaseEnd - PhaEndTmpCal - PasSet 图2.1 SETUPCAL程序流程图 Y N Y N CLOSEMAPSRT 表2.1 SETUPCAL调用子程序说明表 子程序 说明 INITPRO SETUPCAL进程初始化 MAPSYS 连接到SYSCOM共享区 WaitForSingleObject 等待事件对象SETUPCAL被触发，使程序继续往下执行 MAPSRT 连接到SRTCOM共享区中对应轧件的地址空间 Precal 设定计算主程序 Sear
25、chStlCof 根据钢种寻找钢种表和钢族表中相应的模型系数，供设定计算使用 GeneralInit 设定计算参数初始化 PDILimCheck 检查PDI数据的合理性，判断该规格板坯是否可以进行轧制 RollingStg 轧制策略的确定(所需轧制阶段数，转钢位置) RunSch 计算轧制规程主函数 PhaInit 初始化各阶段规程计算所需入口数据 SchSIzing 计算定尺阶段轧制规程 SchBroading 计算展宽阶段轧制规程 SchTrans 计算过渡阶段轧制规程(轧制到中间坯厚度) SchORFinish 计算常规轧制延伸阶段轧制规程(钢板无待
26、温，直接进入精轧机轧制) SchCRFinish 计算控制轧制延伸阶段轧制规程(钢板需要在中间辊道上进行待温) PasInitial 各道次入口数据初始化 MaxReduCal 计算最大许可道次压下量 PasParaCal 各道次轧制规程数据的计算 ScalingStrategy 确定除鳞道次 RolSpdInit 轧制速度初始化(咬钢速度/稳定轧制速度/抛钢速度) RolSpdCalc 计算本道次可以使用的最大轧制速度 EntryPasCalc 计算各道次入口数据的轧制时间，入口温度，残余应变） PasTimeCal 计算各道次纯轧时间和道次间隔时间 P
27、asTmpCal 计算各道次入口温度 RadTmpDrp 计算热辐射和热对流导致的温降 ScalingTmpDrp 计算高压水除鳞温降 ResStrainCal 计算各道次残余应变 ForceCal 计算各道次轧制力 FlowStressCal 计算各道次变形抗力 ArcLenCalc 计算接触弧长 ForwardSlipCal 计算前滑值 TorqueCal 计算各道次轧制力矩 SimRolSpd 校核各道次最大轧制速度是否合适 WidRise 计算各道次宽展系数 GapCal 根据弹跳方程计算各道次辊缝值 ExitPasCalc 各道次出口
28、参数计算 RolCntTmpDrp 计算轧件与轧辊热传导导致的温降 DefHeadTmpRis 计算轧制过程中变形热导致的温度升高值 ThickRound 分配各阶段计算的出口厚度与目标厚度差值到阶段中各道次上 PhaseEnd 各阶段计算结束后参数的处理 CLOSEMAPSRT 关闭SRTCOM共享区，释放系统资源 2.1.2. 主要数学模型 在计算过程中采用的数学模型包括力能参数计算、温度计算、辊缝计算、时间计算4个方面的模型。 （1）力能参数计算模型包括： 1） 轧制力计算 轧制力模型是设定计算中最基本的模型，是压下规程计算和辊缝设定的依据，同时板形控制的计
29、算也离不开它。热轧中使用最广泛的是SIM’S计算公式。 式中： —轧制力，[kN] —平均变形抗力，[MPa] —轧件宽度，[mm] —轧辊压扁半径，[mm] —压下量，[mm] —轧制力影响函数，[1] 2） 变形抗力计算 变形抗力是轧制力模型中一个极其重要的物理参数，它的计算精度直接影响轧制力模型的计算精度。公式可以表示为： 式中： —变形率影响函数，与T和无关 —变形速率影响函数 —轧件硬度，与钢板的温度T有关 3） 轧辊压扁计算 当单位轧制压力较高时，处在变形区的轧辊表面将被压扁，使接触弧长度l加大，导致单位轧制压力的增加(如图2.2所示)。
30、 R’ R l’ l 图2.2 轧辊压扁示意图 这一压扁所带来的影响，在计算精轧机组轧制力时必须考虑。计算轧辊弹性压扁时，采用以下公式： 式中： —轧制力，[kN] —轧辊半径，[mm] —压下量，[mm] —轧件宽度，[mm] ？ —轧件波松比 —轧件弹性模量 4） 轧制力矩计算 轧制力矩模型采用如下公式所示： 式中： —轧制力矩，[kN.m]; —轧制力，[kN]； —接触弧长，[m]； —力臂系数； —轧制力矩自学习系数。 5） 前滑计算模型 根据秒流量相等定律 这里 式中： —轧件
31、中性点n的速度（轧辊线速度），[mm/s] —中性点处轧件的厚度，[mm] —轧件出口速度，[mm/s] —轧件入口厚度，[mm] —轧件出口厚度，[mm] —轧辊压扁半径，[mm] —中性角 —前滑值 一般来说很小，所以 根据流量公式有： 根据SIMS公式 （2）温度计算模型 轧制过程中，钢板温度的计算是很重要的，它直接影响到钢板变形过程中的变形抗力大小。所以在计算钢板的温度时必须充分考虑到各种影响因素，使钢板温度的计算趋于合理。 钢板温度主要由以下几个方面共同确定： l 热辐射温降计算 l 热传导温降计算 l 高压水除鳞温降计算 l 轧
32、制变形功导致的温度上升计算 1） 热辐射温降计算 根据STEPHON BOLTZMAN定律可以得出轧件与空气之间的热辐射关系 因此，辐射散失的热量为： 式中： —BOLTZMAN常数，[W/mm2/K4] —辐射率，[1] —轧件温度，[K] —空气温度，[K] —热流密度，[W/mm2] —辐射热量，[J] —散热面积，，[mm2] —散热时间，[s] 采用微分形式，其热量为： 由于散热造成的温降为dT，其热量为： 式中： —板重量，[kg] —轧件厚度，[mm] —钢板密度，[kg/mm3] —轧件比热，[J/kg/K] 因此辐射温降
33、为： 2） 热传导温降计算 轧件与轧辊间的热传导可以看成是两个不同温度的半无限体之间的相互接触而产生的热传导。并且因为轧件与轧辊之间的接触是不完全接触，所以他们之间存在接触热阻。 根据理论推导 式中： —轧辊热扩散率，；[Jm2/K/s] —轧件热扩散率，；[Jm2/K/s] —接触时间，[s] —轧件平均温度，[K] —轧辊温度，[K] —接触热阻，[K.m2.s.J] —轧制时轧件的平均厚度，[mm] —轧辊热传导率，[J/m/s/K] —轧辊密度，[kg/m3] —轧辊比热，[J/kg/K] —轧件热传导率，[J/m/s/K] —轧件密度，[k
34、g/m3] —轧件比热，[J/kg/K] 3） 高压水除鳞温降计算 由于高压水的压力很大，可以假定在轧件的被冲击区域，轧件表面温度在瞬时间降到与高压水在钢板表面形成的水膜温度(140℃)相同。 根据这些条件，热流密度可以表示为 单位面积的热量损失可以表示成 假定轧件速度等于V，高压水冲击宽度为B，有效率为，则平均温度降可以表示成 式中： —轧件平均温度降，[K] —轧件初始平均温度，[K] —高压水膜的温度, =413K —轧件厚度，[m] —轧件热传导率，[J/m/s/K] —轧件密度，[kg/m3] —轧件比热，[J/kg/K] —冲击宽度，[m]
35、 —轧件速度，[m/s] —除鳞有效系数，[1] 4） 轧制变形功导致的温度上升计算 轧制过程中，轧件塑性变形所产生的热量会导致轧件温度的升高。根据轧件单位体积的变形功： 可以得出轧件的温升为： 式中： —轧件单位体积变形功，[J/mm3] —轧件平均变形抗力，[MPa] —变形率，[1] —轧制力变形区影响函数 （3）辊缝计算模型包括： 1） 轧机弹跳计算 在轧制过程中，由于轧机的弹跳，使轧件的出口厚度等于轧辊的理论空载辊缝再加上轧机的弹跳值(如图2.3所示)。 h S H 0.5*F/K 图2.3 轧机弹跳现象 按照虎克定律，轧机弹性变形与
36、应力成正比，轧机弹跳量应为F/K。 考虑到各种补偿后，最终得出修正后的轧机弹跳方程： 式中： —轧件的出口厚度，[mm] —初始设定辊缝，[mm] —轧制力，[kN] —轧机调零压力，[kN] —轧机刚度，[kN/mm] —轧件宽度补偿量，[mm] —轧辊热膨胀和磨损补偿量，[mm] —辊缝零点自适应值，[mm] 2） 宽度补偿计算 在实际轧制过程中，所轧板坯的宽度比轧辊辊身长度要短，从而造成轧机刚度的降低。将板宽与轧机弹跳的关系用下式表示： 式中： —工作辊长度与板宽差值，[mm] —模型系数，[1] —轧制力，[kN] 3） 辊缝计算 在轧制过程中
37、轧机辊缝受很多因素的影响，大致来说可以归结为几个主要因素：1）轧机自然刚度；2）轧辊直径；3）轧辊凸度；4）轧制力；5）轧件宽度； 6）轧辊磨损和热膨胀 考虑上述因素及轧机辊缝自适应项，可以得出如下辊缝方程： 式中： —轧件出口厚度，[mm] —初始设定辊缝，[mm] —轧制力为F时轧机弹跳量，[mm] —调零压力为F0时轧机弹跳量，[mm] —轧件宽度补偿量，[mm] —轧辊热膨胀和磨损补偿量，[mm] —辊缝零点自适应值，[mm] 2.2. 道次再计算 PASRECAL进程是专门用于负责轧制过程中道次间的再计算，目的是为了提高厚度设定精度。计算过程与设定计算
38、功能基本一样。再计算功能在以下两种种情况下被触发： l 每轧制完一个道次，重新计算后续道次的基准值。 l 钢板长时间待温后，重新计算后续道次的规程 每当轧制完一个道次后，便获得该道次的实测数据，如实测轧制力、压下位置、轧制电流、轧件厚度等，通过计算实测值与设定值之比获得模型的计算误差，将此误差应用到模型计算中，及时进行规程的修正计算，修改后续道次的压下位置基准值，并用新的规程进行后续道次的轧制，达到用实测数据在线修正设定精度的目的。 该进程的程序流程如图2.4所示，调用子程序说明如表2.2所示。 PASRECAL INITPRO - MAPSYS do until shutdo
39、wn MAPSRT WaitForSingleObject 一直等待，直到事件PASRECAL被触发 - 创建事件PASRECAL 图2.4 PASRECAL程序流程图 RecalcMain - RecalInit - PasMeaData - RecalExtThk - ForwardSlipCal - PasTmpRecal - ForceCal - HardRecal - TorqueCal - HardLrn - RollerWearCal - RollerExpaCal - NextPasCalc - TorqLrn - PhaNumCalc
40、 - PasNumCalc - RolCntTmpDrp - DefHeatTmpRis - RadTmpDrp - ScalingTmpDrp - AnalyseResut - WidRis - ResStrainCal - RunSch CLOSEMAPSRT Shutdown 表2.2 PASRECAL进程调用子程序说明表 子程序 说明 INITPRO PASRECAL进程初始化 MAPSYS 连接到SYSCOM共享区 WaitForSingleObject 等待事件对象PASRECAL被触发，使程序继续往下执行 MAPSRT 连接到SRTC
41、OM共享区中对应轧件的地址空间 RecalcMain 道次再计算主函数 RecalInit 道次再计算参数初始化 PhaNumCalc 计算当前实测道次所属的阶段数 PasNumCalc 计算当前道次在阶段中的相对道次数 AnalyseResult 分析当前所轧制道次的结果数据并对相关参数进行优化 PasMeaData 对道次实测数据进行有效性分析 RecalExtThk 根据实测辊缝和轧制力，通过弹跳方程重新计算当前道次出口厚度 ForwardSlipCal 重新计算当前道次的前滑值 WidRis 重新计算当前道次的钢板宽展系数 PasTmpRecal
42、 重新计算当前道次入口温度和出口温度 RolCntTmpDrp 计算轧件与轧辊热传导导致的钢板温降 RadTmpDrp 计算热辐射和对流导致的钢板温降 DefHeatTmpRis 计算轧制过程中变形热导致的钢板温度升高值 ScalingTmpDrp 计算高压水除鳞导致的钢板温降 ResStrainCal 重新计算当前道次的残余应变 ForceCal 根据再计算的数据从新计算当前道次的轧制力 HardRecal 根据在计算的轧制力反算当前道次钢板的硬度值 TorqueCal 根据再计算的数据从新计算当前道次的轧制力矩 TorqLrn 轧制力矩自学习（为什么此处
43、也有自学习） HardLrn 钢板硬度系数自学习 RollerWearCal 计算轧辊的磨损量 RollerExpaCal 计算轧辊的热膨胀 NextPasCalc 后续道次轧制规程的再计算 RunSch 轧制规程计算主函数(与SETUPCAL进程中相同) CLOSEMAPSRT 关闭SRTCOM共享区 2.3. 自学习计算 自学习计算是本块轧件对后续轧件设定修正。精轧末道次轧完后，启动自学习计算功能。自学习计算是设定计算的逆过程，根据精轧出口实测厚度，宽度、温度以及各道次的实测数据，回归计算模型参数和模型误差，用指数平滑法计算模型的修正系数，并保存到模型数据区中，
44、待下块钢坯轧制时便可采用新的修正系数，从而达到提高后续轧件设定精度的目的。 本系统采用3个自学习项： l 钢种硬度系数自学习(轧制力自学习) l 轧制力矩修正系数自学习 l 辊缝修正量自学习 自学习计算功能在以下情况下被触发： l 精轧末道次轧完，测厚仪实测到轧件中部1/4处厚度后，启动自学习计算功能。 ADAPTCAL进程的程序流程如图2.5所示，调用子程序说明如表2.3所示。 ADAPTCAL INITPRO - MAPSYS MAPSRT WaitForSingleObject 一直等待，直到事件ADAPTCAL被触发 - 创建事件ADAPTCAL 图2.5
45、 ADAPTCAL程序流程图 SelfLrnMain - SelfLrnInit - HardCofSelfLrn CLOSEMAPSRT do until shutdown Shutdown - TorqCofSelfLrn - GapSelfLrn - SaveDataToFile 表2.3 ADAPTCAL进程调用子程序说明表 子程序 说明 INITPRO ADAPTCAL进程初始化 MAPSYS 连接到SYSCOM共享区 WaitForSingleObject 等待事件对象ADAPTCAL被触发，使程序继续往下执行 MAPSRT 连接到SRT
46、COM共享区中对应轧件的地址空间 SelfLrnMain 自学习主函数 SelfLrnInit 自学习过程参数初始化 HardCofSelfLrn 钢种硬度系数自学习 TorqCofSelfLrn 轧制力矩修正系数自学习 GapSelfLrn 辊缝修正值自学习 SaveDataToFile 将自学习结果存储到文件供后续轧件轧制时使用 CLOSEMAPSRT 关闭SRTCOM共享区 2.4. 板形控制功能 2.4.1. 平直度与凸度的关系 板形控制包括平直度和凸度两个指标。平直度和凸度不良都是由不均匀变形引起的，二者之间有内在关系。根据外国专家Shole
47、t,Townsand,Sommer的研究，发现轧件的不均匀变形有临界值，不均匀变形在临界值内不会起浪，超过临界值才会产生不良的形状。其方程为： (1) (2) 式中： C1、h1—轧机出口凸度与出口厚度 C2、h2 —轧机入口凸度和入口厚度 w — 轧件宽度 a、b — 系数，与钢种有关；低碳钢时：a=b=1.86 （1）式为不产生两边浪的边界条件，（2）式为不产生中间浪的边界条件。当实际凸度不超过临界值上下限时，不会破坏钢板的平直度，当实际凸度超过临界值
48、上限时会两边浪，当实际凸度超过临界值下限时会产生中间浪。如下图。 凸度 凸度下限 中浪区 厚度或 道次 凸度上限 边浪区 宽度影响 图2.6 板形限制示意图 在生产过程中，只要将每个道次的实际凸度控制在上下临界值范围以内，就能保持钢板有良好的平直度和凸度。 2.4.2. 板形形成机理 轧制过程中带钢板形的变化，归根结底是板形的两个基本指标：凸度和平直度之间的相互转化、协调作用的结果。在热轧生产过程中对于板形控制的实质也集中在对各道次间带钢凸度和平直度的控制上。 以往认为延伸率沿宽度处处相同板形就是良好的，即 (3)
49、 由此可得 (4) 式中： —来料中部厚度与边部厚度之差 —轧后中部厚度与边部厚度之差 —来料平均厚度 —轧后平均厚度 上述条件未考虑金属在变形区内横向流动和来料板形的影响。轧制时金属在横向各个部位的变形量是不均匀的，它直接影响延伸率的变化。例如对等厚的来料轧制时，实际测定表明，边部的波浪并没有按不考虑宽展预计的那么大，因为边部有一部分金属横向流动。因此，必须考虑横向流动才能正确进行板形分析。 在来料和轧后的断面上，分别取出宽度进行分析，由体积不变定律有： (5) 式中： —变形区
50、出口金属的横向位移量 —来料厚度 —对应的轧后厚度 —轧前长度 —轧后对应长度 上式两边取增量可得： ＋＝ (6) 由上式整理可得 (7) 一般只计算中部与边部之差，故、、和用平均值近似代替，而沿板宽的平均值很小，可得 (8) 保持板材平直度的条件是或故得： (9) 或者 (10) 由此可见，在热轧生产中，无需遵守严格的比例凸度相似原则。带钢出口的板形状况除了和带钢入口和出口的比例凸度有关外，带钢入口的平直度以及带钢
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