热连轧精轧机组温度模型的改进

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.017 第24卷第5期 北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 热连轧精轧机组温度模型的改进 宋勇)唐获) 赵志毅》 杨晓臻) 朱建勤) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)宝山钢铁股份公司热轧部，上海 摘要从实际生产数据人手，研究了温度模型设定精度的现状及设定精度与各影响因素之 间的关系，同时还消化了原来的温度模型程序并将其移植到微机上.经大量的离线统计回归分 析，提出了一个行之有效的温度模型改进方案.该改进方案的思路同样适合其他热轧生产线. 关键词热轧带钢：温度模型；过程控制：终轧温度；精轧机组 分类号TG331 在带钢热连轧生产过程中，终轧温度是一 及影响因素，随机抽出1999年上半年中的6个 个十分重要的因素，它直接影响到热轧带钢产 轧制计划共393块带钢的精轧工程记录并加以 品质量)然而，实际生产中影响终轧温度的因 统计分析. 素繁多而复杂，既要保证带钢头部及全长的终 1.1带钢厚度 轧温度在要求的范围内，又要保证较高的产量， 在图】中，温度模型的计算偏差是指模型 难度比较大.现代热连轧生产线采用计算机控 预计的带钢头部终轧温度值与当带钢头部经过 制，带钢的终轧温度可以比较精确地估计，同时 ℉7后测温仪时的实测值之差.由此可见，精轧 还能利用实测值反馈调节，显著提高了终轧温 机组温度模型的设定精度与带钢厚度有关，其 度的控制水平.带钢终轧温度计算机控制的核 规律是随着带钢的厚度规格减薄，带钢头部终 心部分是其所采用的温度模型.温度模型的计 轧温度计算偏差的区间向正方向偏移且偏差越 算精度直接关系到计算机自动控制的水平，它 来越大 是提高终轧温度命中率的重要措施， 12带钢钢种 热轧薄规格带钢可以大幅度降低制造成 在所统计的393块带钢中，厚度规格约为 本，产生很大的经济效益2，)，目前薄规格轧制比 2.0mm(1.98-2.02mm)的带钢包含有10个钢种 例不断上升.生产实践发现，在轧制薄规格产品 (以质量号表示)，共有142块，如表1所示. 时，带钢头部终轧温度控制精度不理想.为了提 分析表明，造成表1中这种情况的主要原 高终轧温度命中率，本文从分析实际生产数据 因是不同钢种的热物性参数有差异.如果在温 入手，研究影响温度模型设定精度的各种因素， 降计算的数学模型中没有准确地反映这种差 提出一个符合生产条件且行之有效的温度模型 异，以及自适应功能也不能有效地在线调节，则 改进方案 计算出来的终轧温度值偏差较大.轧制薄规格 带钢的钢种以低硬度组钢居多，而低硬度组钢 1 现状及影响因素分析 的碳含量及合金元素含量低，导热性好，因此 认为，钢种因素是薄规格带钢温度模型计算偏 为了深入研究温度模型的设定精度的现状 差区间向正方向偏移的原因之一（见图） 表】同一厚度不同钢种情况下的温降模型预报精度 Table 1 Prediction precision of the temperature model in the same thickness and different steel trade 质量号 119136147 148179192 193194195226 数量/块 20 1 7 5 52 1 8 7 36 温度偏差/℃ 9.8 12.827.917.255.714.7 16.8 17.7 21.845.2 收稿日期20010509宋勇男，27岁、硕士

第 2 4 卷 第 5 期 2 0 0 2 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S e ic n e e a n d eT e h n o l o yg B e iJ in g V 6】 . 2 4 N o . 5 O Ct 。 2 0 0 2 热连轧精轧机组温度模型 的改进 宋 勇 ` , 唐 获 ” 赵志 毅 ` , 杨 晓臻 2 , 朱建勤 2 , 1 )北 京科技大学高效轧制国家工程研究 中心 , 北京 10 0 0 8 3 2) 宝山钢铁股份公司热轧部 , 上海 摘 要 从 实 际生产 数据人 手 , 研 究 了温度模 型设定 精度 的现状 及设 定精度 与各 影 响因素 之 间 的关系 , 同时还消 化 了原 来的温 度模 型程序 并将 其移植 到微机 上 . 经 大量 的离 线统计 回归 分 析 , 提 出 了一 个行 之有效 的 温度模 型改 进方 案 . 该改进 方案 的思路同样 适合其他热 轧生 产线 . 关键 词 热 轧带 钢 ; 温度 模 型 ; 过程 控制 ; 终轧 温度 ; 精轧 机组 分 类号 T G 3 31 在带钢 热连轧生产过程 中 , 终 轧温度是一 个 十分重要 的 因素 , 它直接影 响到热轧带钢产 品质量 `, , . 然而 , 实际生产 中影 响终轧温度 的因 素繁多而复杂 , 既要保证带钢头 部及全长 的终 轧温度在要求 的范 围内 , 又要保证较高 的产 量 , 难度 比较大 . 现代 热连轧生产线 采用计算机控 制 , 带钢 的终轧温度可 以 比较精确地估计 , 同时 还能利用 实测 值反馈 调节 , 显著 提高 了终轧 温 度 的控制水平 . 带钢终轧温度计 算机控制 的核 心 部分是其所采 用 的 温度模 型 . 温度模 型 的计 算精度直接关 系到计 算机 自动控制 的 水平 , 它 是提高终轧温度命 中率的 重要措施 . 热 轧薄 规格 带 钢 可 以 大 幅度 降低 制 造 成 本 , 产生很大的经济效益z[, ” , 目前薄规格轧制 比 例不 断上 升 . 生产实践发现 , 在轧制薄规格产 品 时 , 带钢头部终轧温度控制精度不理想 . 为 了提 高终轧温度命中率 , 本 文从 分析实际 生 产数据 人手 , 研究影响温度模型 设定精度 的各种 因素 , 提 出一个符合 生 产条件且行之有效 的温度模型 改进方 案 . 1 现状及影响因素分析 为了深人研究温度模型 的设定精度 的现状 及 影响 因素 , 随机抽 出 19 9 年上半年 中的 6 个 轧制计 划共 3 93 块带钢 的精轧工程记 录并加 以 统计分析 . L l 带钢 厚度 在 图 1 中 , 温度模 型 的计算偏差是指模 型 预计的带钢头部终轧温度值与 当带钢头部经过 F7 后 测温仪时 的实测值 之差 . 由此 可 见 , 精 轧 机组温度模 型 的 设定精度 与带钢厚度有关 , 其 规律是 随着 带钢 的厚度规格 减薄 , 带钢 头部终 轧温度计算偏差 的区 间向正方 向偏移且偏差越 来越大 . L Z 带钢钢 种 在所统计 的 3 93 块带 钢 中 , 厚度规格 约为 2 . 0 ~ (l . 98 一 2 . 02 m m ) 的 带钢包含有 10 个钢种 ( 以质量 号表示 ) , 共有 14 2 块 , 如表 1 所 示 . 分析 表明 , 造成表 1 中这种情况 的 主要原 因是 不 同钢种 的热物性参 数有差异 . 如果在温 降计算 的 数 学模 型 中没 有准 确地 反 映这种 差 异 , 以及 自适应功能也不能有效地在线调节 , 则 计算 出来的终轧 温度值偏差较大 . 轧制薄规格 带钢 的钢种 以低硬度组 钢居多 , 而低硬度组钢 的碳 含量及合金元 素含量低 , 导热性好 砰, , 因此 认 为 , 钢种 因 素是薄规格带钢 温度模型 计算偏 差 区 间 向正方 向偏 移 的原 因之一 (见图 .l) 表 1 同一厚 度不 同钢 种情 况下 的温 降模型 预报 精度 aT b l e 1 P er d i e ti o n P er c i s ot n o f t h e t e m P e r a t u er m o d e l i n t h e s a m e t h i c kn e s s a n d d i fe er n t s t e e l t r a d e 质量号 1 1 9 13 6 14 7 14 8 17 9 1 9 2 1 9 3 1 9 4 19 5 2 2 6 数量 /块 2 0 1 7 5 5 5 2 1 8 7 3 6 温度偏差 /℃ 9 . 8 12 . 8 2 7 . 9 17 2 5 5 . 7 1 4 . 7 1 6 . 8 1 7 . 7 2 1 8 4 5 . 2 收稿 日期 2 001 刁 5一9 宋 勇 男 , 27 岁 , 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 05. 017

548. 北京科技大学学 报 2002年第5期 30a 50 厚度：>4.52mm (b) 40 厚度：2.52~3.12mm 201 30 10f 20 0 10 0 -10 -10 -20 ◆ -20 1013 161922 0 20 40 60 80 100 70 80 (c) (d) 厚度：1.58mm 50 % 厚度：1.98-2.26mm 40 40 30 20 0 10 10 15 20 25 0 40 80 120 160 带钢号 带钢号 图1原精轧机组温度模型的设定精度.△：为温度偏差 Fig.1 Setup accuracy of the original temperature model for a finishing mill group 13带钢在中间辊道及机架间的温降历史 离线计算结束后，不是将计算值传送到基础自 终轧温度的计算误差是由中间辊道上温降 动化一级，而是在屏幕上显示出来供分析参考 的计算误差和每个机架间温降的计算误差叠加 同时为了方便分析研究，还可输出一些重要的 而成的总效果.工程记录数据表明，轧制规格为 中间计算结果. 为1.58~5.52mm带钢的中间坯厚度差别不大， 通过离线计算结果与工程记录中的在线模 并且大多数带钢在正常情况下中间辊道上的温 型计算结果及实测结果的比较，验证了离线软 降为7090℃.另一方面，从前面的分析可知，规 件的准确性和可靠性 格大于4.52mm的带钢头部终轧温度预报精度 较高，因此可以认为当轧制薄规格带钢时，温度 轧制策略 模型计算中间辊道上温降的精度也较高，终轧 传系数 温度及其他 温度预报精度低是由计算每个机架间温降时的 精轧工程记录 参数计算模块 累积误差而造成的 设定值传送 温度模型的程序模块 2离线计算 基础自动化 分析与结果输出 在消化了原有温度模型的基础之上，根据 其数学模型和功能设计了一个在微机上实现带 轧线设备 钢头部终轧温度设定计算的离线软件.该软件 图2温度模型的在线及离线计算框图 一方面可以验证是否正确理解和消化了原有模 Fig.2 Inline and offline calculating flow chart of the tem- 型，另一方面可以对原模型进行离线改进和调 perature model 试，减少在线试验的风险 3 改进方案 图2是实现温度模型离线计算的框图.为 改进方案分为两步：排除掉次要因素和找 了实现离线计算不但需要将温度模型的程序模 出主要因素 块分离出来，而且还要考虑好上下接口问题.比 3.1排除次要因素 如，温度模型在计算时需要轧制策略传来的一 可以借助所编制的终轧温度离线计算软件 些已知数据（目标终轧温度、R4出口温度、带钢 排除掉一些次要因素.比如，一般中间辊道运行 的材料特性、负荷计划、机架间冷却等)以及从 时间的最大误差只有2~3s,而从离线计算结果 公共数据区取得最新的遗传系数，当离线计算 中可知带钢头部在中间辊道上的温降速率大约 时这些数据可以借助精轧工程记录来获得.当 为1~2℃/s.因此，模型里的中间辊道运行时间

一 5 4 8 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 2 年 第 5 期 . 厚度 : 2 . 5 2 “ 3 . 12 m m 二 扩 、 声: ’. ’,. ’., . ’ . : 八 , ’., b() . *’.x’. 00 . CUO 八1 -43251 0 屯l。 、沪甸V 厚 度 : > .4 52 m m 二 . . 今 一 . 一 一. 一. 一. `卜了、fwesl . a e . l n0 ,J2 . .1 护, 、 荀 一 10 习0 0 2 0 4 0 6 0 丽 . l 9 厚度 : l . 5 8 m m 厚度: 1 . 9 8 一2 . 26 m m ` · : { . ` …: 介 夕万二执必共 叮 ’ 0 CU 沪 42 \V甸 今 今 今 今 今 今 今 今 今 奋 今 今 今 今 今 今 今 今 份 今 .卜`,1 0 ù、 à 4 护、、V 00 , jZ , 1 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 0 4 0 8 0 12 0 带钢 号 带 钢号 图 1 原 精轧 机组温 度模型的设 定精 度 . 山 为 温度偏 差 F ig . 1 S e t u P a e e u r a cy o f t h e o ir g i n a l t e m P e r a t u 代 m o d e l fo r a if n is h i n g m 川 g or u P 戳 ō巍遍面。斗 围图四 1 . 3 带钢在中间辊道及机架间的温降历史 终轧温度的计算误差是 由中间辊道上温降 的计算误差和 每个机架 间温降 的计算误差叠加 而成 的总效果 . 工程记录数据表 明 , 轧制规格为 为 1 . 58 一 5 . 52 ~ 带 钢的 中间坯厚度差别不大 , 并且大多数带钢在正 常情况下 中间辊道上 的温 降为 70 一90 ℃ . 另一方面 , 从前面的分析可 知 , 规 格大 于 .4 52 ~ 的带钢 头部终 轧温度 预报精度 较高 , 因此可 以认为当轧制薄规格带钢时 , 温度 模 型计算 中间辊道上温降 的精度也较 高 , 终轧 温度预报精度低是 由计算每个机架 间温降时的 累积误差 而造成的 . 离线计算结束后 , 不是将计算 值传送到基础 自 动化一级 , 而是在屏幕上显示 出来供分析参考 . 同时为 了方便 分析研究 , 还可 输 出一些重要 的 中间计算结果 . 通过离线计算结果 与工程记 录中的在线模 型 计算结果及 实测 结果 的比较 , 验证 了离线软 件 的准确性 和 可靠 性 . 2 离线计算 在消化 了原有 温度模 型 的基础之上 , 根据 其数学模 型 和功能设计 了一个在微机上实现带 钢头部终轧 温度设 定计算 的离线软件 . 该 软件 一方面可 以验证是否正确理解 和 消化 了原有模 型 , 另 一方 面可 以对原模型 进行离线 改进 和调 试 , 减少 在线试验 的 风险 . 图 2 是实现温度模 型离线计算 的框 图 . 为 了实现离线计算不但需要将温度模型 的 程序模 块分离出来 , 而且还要考虑好上下接 口 问题 . 比 如 , 温度模 型 在计算时需要轧制策 略传来 的一 些 已知数据 ( 目标终 轧温度 、 4R 出 口 温度 、 带钢 的材料特性 、 负荷计划 、 机架 间冷却等 ) 以及从 公共数据 区取得最新 的遗 传系数 , 当离线计算 时这些数据可 以借 助精 轧工程记录 来获得 当 图 2 温度 模型 的在线 及离 线计算 框图 F i g . 2 I n li n e a n d o m i n e e a cl u l a t i n g fl ow c h a rt o f t h e t e m - P e r a t u er m o d e l 3 改进方案 改进方案分为两 步: 排 除掉 次要 因素和 找 出主 要 因素 . .3 1 排 除次要 因素 可 以借 助所 编制 的终 轧温度离线计算软件 排除掉一些次要 因素 . 比如 , 一般 中间辊道运行 时间的最大误差只 有 2一 3 5 , 而从 离线计算 结果 中可知带钢头部在中间辊道 上的温降速率大约 为 1~2 ℃ s/ . 因 此 , 模型 里 的中间辊 道运行时间

Vol.24 宋勇等：热连轧精轧机组温度模型的改进 ·549· 计算误差不是温度模型计算误差的主要来源. 个传热数学模型的计算误差 在原温度模型中，环境温度为一固定值 表2变形功温升和带钢与轧辊接触引起的温降对比 20℃.在相同的计算条件下，只将环境温度由 Table 2 Temperature change results from deformation 20℃改到30℃，利用模拟软件计算带钢头部终 and contact with rolls 轧温度，结果温度升高的量还不到1℃，由此可 变形温升 接触温降 抵消后的 带钢号 见，在正常情况下，环境温度的变化对终轧温度 总和/℃ 总和/℃ 偏差/℃ 的影响不大 3628001 +109.15 -112.99 -3.84 现场调研发现，除了轧辊冷却水量加大以 3628025 +125.15 -120.78 +4.37 3628050 +117.91 -119.84 -1.93 外，精轧机组的冷却系统自投产以来没有做过 3628052 +121.49 -120.66 +0.83 大的改动.在原温度模型中，机组工作辊的温度 3628057 +144.27 -148.04 -3.77 设为一固定值45℃，该值是投产时就设定好的. 从理论上来讲，工作辊的温度会随着冷却水量 另一方面，带钢在穿带时基本上不投放冷 却水，薄规格时更是如此，因此冷却水所引起的 加大以及在服役周期内的不同时刻而不同.为 了确定工作辊的温度变化对终轧温度的影响程 温降事实上并不大，利用模拟软件来获得这些 度，在相同的计算条件下，只是将轧辊温度由 中间结果，表3给出了一些例子.因此也可以认 45℃改到65℃（现场要求轧辊温度不能高于 为温降模型的误差与其关系不大， 70℃)，利用模拟软件计算带钢头部终轧温度，发 通过以上的分析，最后剩下的一个传热数 现温度只升高1~2℃.因此，可以不考虑设备状 学模型是机架间辐射温降的计算： 1.0 态的变化所导致的终轧温度误差 △1=(t6+273)7 /1.0-a1+273の-1.0) (1) 32确定主要因素 1000-V% 通过上面的分析，排除掉了一些可忽略的 其中，△1为从前一机架出口处到后一机架入口处 次要因素，从而可以将重点放在用来计算各个 之间的温降；为前一机架出口处温度；为后一 传热环节的数学模型上. 机架入口处温度；α为综合辐射系数，它与带钢 研究表明，生产中可以假设带钢在轧制过 的厚度级有关：1为机架间距离；V为体积流量. 程中变形功引起的温升和与轧辊接触引起的温 辐射温降是热连轧过程中的主要温降，离 降能够大致相互抵消现有的精轧温度模型 线软件的中间计算结果也证明了这点，因此温 所计算出来的结果也说明是大致相互抵消的. 度模型的误差主要是来自这部分温降的计算误 如表2所示，工程记录中没有记录这些中间计 差.本文引人了一个辐射修正系数，通过它来修 算结果，可以利用离线软件来获得.因此，两者 正公式(1)中的综合辐射系数，以提高辐射温降 的总体误差很小，可以不必去分别追究它们每 数学模型的计算精度. 表3各机架间的冷却水温降 Table 2 Temperature drop result from cooling water between mills 各机架间的冷却水温降 带钢号 温降总和 F1-F2 F2-F3 F3-F4 F4-F5 F5-F6 F6-F7 F7-MH 3628001 -16.21 -2.69 -2.44 -1.17 -2.25 -2.07 -2.29 -2.3 3628025 -16.7 -2.76 -2.51 -2.23 -2.32 -2.13 -2.37 -2.37 3628050 -17.09 -2.84 -2.58. -2.28 -2.37 -2.18 -2.42 -2.42 3628052 -16.94 -2.81 -2.55 -2.26 -2.35 -2.16 -2.39 -2.4 3628057 -18.85 -3.14 -2.85 -2.52 -2.62 -2.4 -2.66 -2.66 3.3辐射修正系数 根据前面的讨论，可以将终轧温度的设定 由于辐射修正系数的取值应与钢种及厚度 误差都归结于综合辐射系数的取值上，因此该 有关，并且综合辐射系数本身的物理意义也不 修正系数的取值应该是正好使温降模型的预报 是非常明确，它是现场许多不确定因素的综合 终轧温度等于实测温度.这样，每次计算都可以 效果，因此要从理论上来推导计算该修正系数 通过逐步逼近的方法就能找到修正系数的合适 是不可能的 取值.在对大量带钢数据进行这种计算以后，再

M 〕 l 一 2 4 宋 勇等 : 热 连 轧精 轧机组 温度 模型 的改进 . 5 4 9 - 计算误差不是 温度模型 计算误差 的主 要来 源 . 在 原温 度 模 型 中 , 环境 温 度 为 一 固 定 值 2 0℃ . 在 相 同的计算条件下 , 只将 环境温度 由 2 0℃ 改到 30 ℃ , 利用 模拟软件计算 带钢头部终 轧温度 , 结果温度升 高的 量还不到 1℃ , 由此可 见 , 在正常情况下 , 环境温度 的变化对终轧温度 的影 响不 大 . 现场调研发现 , 除 了轧辊冷却水 量加大 以 外 , 精轧机组 的冷却 系统 自投产 以来 没有做过 大 的改动 . 在原温度模型 中 , 机组工作辊 的温度 设为一 固定值 45 ℃ , 该值是投产 时就设定好 的 . 从理论上来讲 , 工作辊 的温度会 随着冷却水量 加大 以及在服役周期 内的不 同时刻而 不同 . 为 了确定工作辊 的温度变化对终轧温度 的影响程 度 , 在相 同的计算 条件下 , 只 是将 轧辊温度 由 45 ℃ 改 到 65 ℃ (现 场 要求 轧 辊温 度 不 能高 于 70 ℃ ) , 利用模拟软件计算带钢头部终轧温度 , 发 现温度只 升高 1一2 ℃ . 因此 , 可 以不考 虑设 备状 态 的变化所导致 的终轧温度误差 . .3 2 确定主要因素 通过上面 的分析 , 排除掉 了一些 可 忽略 的 次要 因素 , 从 而可 以 将重点放在用 来计 算各个 传热环节 的数学模 型 上 . 研究表 明 , 生产 中可 以假设带 钢在轧制过 程 中变形功引起的温升和 与轧辊 接触引起 的温 降能够大致相互抵 消 ` 5,e] . 现有 的精 轧温度模型 所计算 出来 的结 果也说 明是大致 相互抵 消 的 . 如表 2 所示 , 工 程记录 中没有记 录这 些 中间 计 算结果 , 可 以利用离线 软件来获得 . 因此 , 两者 的总 体误差很小 , 可 以不必去分别追 究它们每 个 传热数学模型 的计算 误差 . 表 2 变 形功温 升和 带钢 与轧辊 接触 引起 的温 降对 比 aT b l e 2 eT m P e r a t u r e e h a n g e r e s u lt s fr o m d e fe r m a t i o n a n d e o n t a e t w it h r o l s 带钢号 变形温升 总和/℃ + 10 9 . 15 + 12 5 . 15 + 1 1 7 . 9 1 + 12 1 . 4 9 + 14 4 . 2 7 接触温降 总和 /℃ 一 1 1 2 . 9 9 一 12 0 . 7 8 一 1 1 9 . 8 4 一 12 0 . 6 6 一 14 8 . 0 4 抵消后的 偏差 /℃ 3 6 2 8 0 0 1 3 6 2 8 0 2 5 3 6 2 8 0 5 0 3 6 2 8 0 5 2 3 6 2 8 0 5 7 一 3 8 4 + 4 . 3 7 一 1 . 9 3 + 0 . 8 3 一 3 . 7 7 另 一方面 , 带钢在穿带时基本上不 投放冷 却水 , 薄规格时更是如此 , 因此冷却水所引起的 温降事实上 并不大 , 利用模拟软件来获 得这些 中间 结果 , 表 3 给出 了一些 例子 . 因 此也可 以认 为温降模型 的误差 与其关系不 大 . 通过 以 上 的分析 , 最后剩下 的一个 传热数 学模 型 是机架 间辐 射温降 的计算 : △t = ( 0t + 2 7 3 ) · 1 . 0 , 八 、 万下需平 一 ` ’ ” , 气` , 其 中 , △t为从前一机架出 口 处 到后一机架人 口 处 之间 的 温降;t0 为前 一机架 出口 处温度 ; t l为后一 机架人 口 处温度 ; a 为综合辐 射系数 , 它与带钢 的 厚度级有关 ;l 为 机架 间距离 ; 叭 为体积流量 . 辐射 温降是热连轧过程 中的主要温降l7] , 离 线软件 的中间计算 结果 也证 明了这点 , 因 此温 度模 型 的误 差主要 是来 自这部分温降的计算误 差 . 本 文引人 了一 个辐射修正 系数 , 通过它来修 正公 式 ( l) 中 的综合辐射 系数 , 以提高辐 射温降 数学模型 的计算精 度 . 表 3 各机 架 间的冷却 水温 降 aT b l e 2 eT m P e ar t u er d or P er s u l t fr o m e o o li n g wa et r b e 全“ ℃ e n m il l s 带钢 号 温降总和 各机架间的冷却水温降 3 6 2 8 0 0 1 3 6 2 8 0 2 5 3 6 2 8 0 5 0 3 6 2 8 0 5 2 3 6 2 8 0 5 7 一 1 6 . 2 1 一 16 . 7 一 1 7 . 0 9 一 1 6 . 9 4 一 1 8 . 8 5 F I 一 FZ 一 2 . 6 9 一 2 . 7 6 一 2 . 8 4 一 2 . 8 1 一 3 . 1 4 F Z 一 F 3 一 2 . 4 4 一 2 5 1 一 2 . 5 8 一 2 . 5 5 一 2 . 8 5 F 3 一 F4 一 1 . 17 一 2 . 2 3 一 2 . 2 8 一 2 . 2 6 一 2 . 5 2 F4 一 F S 一 2 . 2 5 一 2 . 3 2 一 2 . 3 7 一 2 . 3 5 一 2 . 6 2 F S 一 F 6 一 2 . 0 7 一 2 . 1 3 一 2 . 1 8 一 2 . 16 一 2 , 4 F 6 一 F 7 一 2 . 2 9 一 2 . 3 7 一 2 . 4 2 一 2 . 3 9 一 2 . 6 6 F 7 一 M H 一 2 . 3 一 2 3 7 一 2 . 4 2 一 2 . 4 一 2 . 6 6 3 3 辐射修正系数 由于 辐射修正系数的 取值应与钢种及厚度 有关 , 并且综 合辐射系数本身 的物理意义也不 是非常 明确 , 它是现场许 多不确 定因 素 的综合 效果 , 因此要从理论上 来推导计 算该修正 系数 是不可 能 的 . 根据前面 的讨论 , 可以将 终轧温度 的设定 误差都归结 于综合 辐射 系数 的取值 上 , 因此该 修正系数的 取值应该是正好使温降模 型 的预报 终轧温度等于 实测 温度 . 这样 , 每次计算都 可 以 通过逐步逼近 的方 法就能找到修正 系数 的合适 取值 . 在对大量带钢数据进行这种计算 以后 , 再

·550· 北京科技大学学报 2002年第5期 按厚度级和质量号分类并分别取平均值 4 试验结果 值得注意的是，由于事先并不清楚辐射修 改进后的辐射温降数学模型中的综合辐射 正系数与带钢厚度级的关系，而在计算每一块 系数可按下面的公式计算： 带钢轧制过程中的辐射温降时要涉及到8个厚 a(i,)=a'A(i,) (2) 度级别，即8个不同的修正系数值.如果将这8 其中，a(i,)为修正以后的钢种为i,厚度级为j的 个未知数全部代进去计算，则无法求解.为此， 带钢所对应的综合辐射系数；α'为原始模型所采 将采用迭代算法来求解修正系数与带钢厚度级 用的综合辐射系数值；A(,)表示钢种为i,厚度 的关系 级为j的带钢所对应的辐射修正系数 由于以上计算过程的计算量非常大，为此 用改进后的模型来重新计算一次带钢的终 专门编写了一个计算该修正系数的程序，只要 轧温度，并将原始模型的计算结果偏差同改进 指定一个或多个工程记录文件，该程序将会自 后的模型的计算结果偏差进行对比，来分析改 动分析这些工程记录文件中包含的所有带钢数 进方案的实施效果.表4列出的数据反映了对 据，然后按照以上算法计算出修正系数 几种典型的规格和钢种的改进效果.从中可看 表4改进方案的效果分析 Table 4 Effect of the solution for improving the temperature model 质量号（钢种） 226 193193119119194194194194226192192192 厚度级 2 3 43 434562 346 块数快 246 74102482023 原模型的计算误差/℃ 44.1422.4521.1826.4836.6422.6028.3719.766.3830.6519.2916.296.00 改进后模型的计算误差/℃24.524.275.956.841.898.9713.9616.407.683.443.671.705.37 出，该改进方案的效果非常显著，改进后的模型 参考文献 的计算精度要比原始模型高 1刘玢，孙一康带钢热连轧计算机控制M).北京：机 5结论 械工业出版杜，1997.200 2张志仁译千叶制铁所第三热轧厂的高质量产品制造 提高精轧机组温度模型的计算精度是实现 技术（摘译）U.太钢译文，1998(1)：47 热轧带钢生产工艺的有力保证，也是提高终轧 3 Gunter Kneppe,Dieter Rosenthal.热轧带钢轧制技术 [),冶金设备和技术，1998(2)：86 温度命中率的重要措施.在改进精轧机组的温 4谭真，郭广文.工程合金热物性M.北京：冶金工业 度模型时，可以考虑两点：1)辐射温降是热连轧 出版杜，1994.21~116 过程中的主要温降，因此温度模型的误差主要 5汪样能.现代带钢连轧机控制M).沈阳：东北大学出 是来自这部分温降的计算误差.在改进温度模 版社，1996.43 型时，修正计算辐射温降的数学模型是最有效 6杨节.轧制过程数学模型M.北京：冶金工业出版 社，1993.154 的，也是最合理的.(2)本文提出的温度模型计算 7唐崇明.现代热轧板带生产技术（下册）M.沈阳：东 精度分析方法和修正系数算法对其他热连轧生 北大学出版社，1996.61 产线也同样适用. Improvement of the Temperature Model for a Finishing Mill Group in Hot Rolling SONG Yong,TANG Di,ZHAO Zhiyi,YANG Xiaozhen,ZHU Jianqin 1)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Shanghai Baoshan Iron and Steel Company,Shanghai ABSTRACT The present accuracy level of the temperature model and the relation between the setup ac- curacy and influence factors are researched beginning with actual production data.Source codes about the original temperature model are interpreted and then transplanted to PC.Through a lot of off-line statistics and regression analysis,an effective solution is propsed for improving the temperature model.The Idea of this sol- ution can be suitable to other hot rolling product lines. KEY WORDS hot strip;temperature model;process control;finishing temperature;finishing mill group

一 5 5 0 - 北 京 科 按厚度级和 质量号分类并分别 取平 均值 . 值 得注意 的是 , 由于 事先并不清楚辐射修 正 弄数与带钢厚度级 的关 系 , 而在计算每一块 带钢轧制过程 中的辐射温降时要涉及到 8 个厚 度级别 , 即 8 个 不同的修正系数值 . 如果将 这 8 个未知数全部代进 去计 算 , 则无法求解 . 为此 , 将采用迭代算法来求解修正系数与带钢厚度级 的关系 . 由于 以上计算过程 的计算 量非常大 , 为此 专 门编写 了一个计 算该修正系数 的程序 . 只要 指定一个或多个 工程记录文件 , 该程序将会 自 动分析这些工 程记 录文件 中包含的所有带钢数 据 , 然后按照 以上算 法计算 出修正系数 . 技 大 学 学 报 2 0 02 年 第 5 期 4 试验结果 改进后 的辐射温 降数学模 型 中的综合辐射 系数 可按 下面 的公式计算 : a ( i ’)J = a r · A ( i ’J) ( 2 ) 其 中 , a( iv’) 为修正 以后 的钢种为 i ,厚度级为 j 的 带钢所对应 的综合辐射系数 ; a `为原 始模 型所采 用的综合辐射系数值 ; (A iv’) 表示 钢种为 i , 厚度 级为j 的带钢所对应 的辐射修正 系数 . 用 改进后 的模 型来 重新计 算一次带钢 的终 轧温度 , 并将原始模 型的计算结果 偏差 同改进 后 的模型 的计算结果 偏差进行对 比 , 来分析改 进方案 的实施效果 . 表 4 列 出 的数 据反映 了对 几种典型 的规格 和钢种 的改进效果 . 从 中可 看 质量号(钢种 ) 厚度级 块数 /块 原模型 的计算误差 /℃ 改进后模型 的计算误差/℃ 表 4 改 进方 案的效 果分析 T a b l e 4 E fe e t o f t h e s o lu iOt n fo r i m P r o v i n g t h e t e m P e r a t u r e nI 0 d e l 2 2 6 1 9 3 19 3 1 19 1 19 19 4 1 9 4 1 9 4 19 4 2 2 6 19 2 1 92 1 9 2 4 4 . 14 2 4 . 5 2 2 2 . 4 5 4 . 2 7 5 2 1 . 18 5 . 9 5 3 4 2 6 . 4 8 6 . 84 7 3 6 . 64 1 . 89 3 4 5 6 4 1 0 2 4 2 2 . 6 0 2 8 . 3 7 19 7 6 6 . 38 8 . 97 1 3 . 9 6 16 . 4 0 7 . 6 8 8 3 0 . 6 5 3 . 4 4 3 20 1 9 . 2 9 3 . 6 7 4 2 16 . 2 9 1 . 7 0 6 3 6 . 0 0 5 . 37 出 , 该改进方案 的效果非常显著 , 改进后的模 型 的计算精度 要 比原始模 型高 . 5 结论 提高精轧机组温度模型 的计算 精度是 实现 热轧带钢 生产工艺 的有力保证 , 也是提高终轧 温度命 中率的重要措施 . 在改进精轧机组 的 温 度模型 时 , 可 以考虑两点 : U )辐射温降是热连轧 过 程中的主要温降 , 因此温度模型 的误差 主 要 是来 自这部分温降 的计算误 差 . 在改进 温度模 型 时 , 修正计算 辐射温降 的数学模 型是最有效 的 , 也是最合理 的 . (2) 本文提 出的温度模型 计算 精度分析方法和 修正系数算法对其他热连轧生 产线也 同样适用 . 参 考 文 献 1 刘阶 , 孙一康 . 带钢 热连轧 计算机控制 [M ] . 北 京 : 机 械工业 出版社 , 19 97 . 加 0 2 张志仁译 . 千叶制铁所第 三热轧 厂的高 质量产 品制造 技 术 (摘译) [月 . 太钢译文 , 1 99 8 ( l ) : 4 7 3 G u n t e : 劫 e即e , D i e t e r 助 s e毗al . 热轧带钢 轧制技 术 [ J ] , 冶金 设备和技术 , 19 9 8 ( 2 ) : 8 6 4 谭 真 , 郭广 文 . 工程 合金 热物性 [M 』 . 北京 : 冶金 工业 出版社 , 19 94 . 2 1一 1 16 5 汪祥能 现 代带钢连轧 机控制【M l . 沈 阳 : 东 北大学 出 版社 , 1 9 9 6 . 4 3 6 杨 节 . 轧 制过 程数 学模 型 [M ] . 北京 : 冶金 工业 出版 社 , 19 93 . 15 4 7 唐崇 明 . 现代 热轧板 带生 产技 术 (下册) [M』 , 沈 阳 : 东 北大学 出版 社 , 1 9 9 6 . 6 1 Im P r o v e m e n t o f ht e eT m P e r a t u r e M o d e l fo r a F i n i s h i n g M ill G or uP i n H o t R o lli n g S 口刀G oY 馆 , ), AT N G D i , ), IZ 例 0 hZ iy i , ), YA N G iX a o z h e n , ), Z H U iJ a n叮in , , l ) N at i o n a l Egn i n e e ir n g eR s e aer h C e n ter for A d v an c e d OR ll ign eT e lm o l o gy, U S T B e ij ign , B e ij in g 10 0 0 8 3 , 伪in a 2 ) S h an gh ia B ao sh an I r on an d S te e l C o mP an y , S h an g h a i A B S T R A C T The rP es e n t ac cur a c y lve el of t h e t e n 1 Pe r a t ur e m o d e l a n d t h e re l a ti o n b e 朴刃e en t h e s e tU P ac - c ur a e y a n d i n fl ue n e e af e ofr s ar e r e s e ar e h e d b e g ln in g w iht a c atU l Por du e t i o n d a t a . S ocur e e o de s ab o ut ht e o r i g i n a l t e m Pe r a 奴ir e m o d e l are in t e rp re t e d a n d ht e n tr an sP l a n t e d ot PC . n 妞o u g h a l o t o f o -f li n e s at i st i e s a n d r e gr e s s i o n an aly s i s , an e fe c ti v e s o lut i o n 1 5 rP o P s e d fo r im Pr o v i n g ht e et m Pe r a ut r e m o d e l . hT e Ide a o f ht i s 5 0 1 - ut i o n c an b e s u it ab l e t o o ht e r h o t r o llign Por du e t li n e s . K E Y W O R D S ho t s itr P: t e m P e r a t u r e m o de l: P or c e s s e o ntr o l: if n i s h i n g t e m P e r a t u r e ; if n i s h in g m ill gr o uP