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熱軋軋制力比率模式負(fù)荷分配方法

熱連軋板帶軋制過程控制的目的是實(shí)現(xiàn)軋制工藝過程優(yōu)化，用數(shù)學(xué)模型在線計(jì)算控制參數(shù)及自適應(yīng)。參數(shù)計(jì)算的核心是各機(jī)架壓下量分配，即負(fù)荷分配。國(guó)內(nèi)外實(shí)用的負(fù)荷分配方法有壓下率、軋制力、功率三種分配系數(shù)法，常用的是壓下率分配系數(shù)法。下面主要介紹軋制力比率分配法以及該種方法下影響壓下規(guī)程分配的主要因素[1]。

2、軋制力比率分配法基本算法

精軋機(jī)組的負(fù)荷分配就是在來料厚度h0及終軋目標(biāo)厚度hn（n為精軋機(jī)架數(shù)）已知的情況下，按一定的規(guī)則來計(jì)算機(jī)架間的帶鋼厚度hi（i =1，…，n-1）。分配規(guī)則是各機(jī)架的負(fù)荷（軋制力或軋制功率）成一定的比例：

式中，pik為第i機(jī)架k次迭代計(jì)算的負(fù)荷值（軋制力或軋制功率）；為第i機(jī)架目標(biāo)負(fù)荷分配比。

任一機(jī)架的軋制負(fù)荷pi是該機(jī)架入口厚度hi-1和出口厚度hi的函數(shù)。為求解各機(jī)架出口厚度hi，采用Newton-Raphson法將式（1）中的各方程聯(lián)立，給予一定的初始厚度分布，迭代計(jì)算求解。

3、人工干預(yù)負(fù)荷調(diào)整

為了確保產(chǎn)品開發(fā)或者因素變更時(shí)，壓下規(guī)程變化導(dǎo)致的不穩(wěn)定，因此在二級(jí)界面中給操作人員留有足夠的修改權(quán)限，以保證軋制的順穩(wěn)。人工干預(yù)也分為兩種模式：第一種，對(duì)軋制力比率系數(shù)的調(diào)整；第二種，對(duì)某機(jī)架指定壓下率模式。

3.1軋制力比率系數(shù)調(diào)整

實(shí)際使用的軋制力負(fù)荷比率是模型層別表中的標(biāo)準(zhǔn)值與操作工調(diào)整值的綜合計(jì)算結(jié)果， 式中，為第i機(jī)架的軋制力比率臨時(shí)計(jì)算值；為第i機(jī)架的軋制力比率的模型表值；為第i機(jī)架的軋制力比率的操作員修正值[2]。

上述過程確定的軋制力比率臨時(shí)計(jì)算值需要進(jìn)行名義化處理，擁有最大軋制力比率的機(jī)架負(fù)荷比率被名義化為1，名義化之后的各個(gè)機(jī)架軋制力比率為：

式（4）中，ri--第i機(jī)架的名義軋制力比率，（i=1，2，…，L（末機(jī)架））

下面，用一個(gè)具體的例子來說明，根據(jù)查尋層別表獲得的標(biāo)準(zhǔn)軋制力分配比率，以及操作工在二級(jí)界面上輸入的軋制力比率修正值，來確定最終使用的軋制力分配比率的計(jì)算過程，如表1所示。

一些機(jī)架的壓下規(guī)程能通過目標(biāo)壓下值計(jì)算。如果除了0之外的目標(biāo)壓下值在目標(biāo)壓下表中被輸入，這個(gè)機(jī)架的壓下規(guī)程以目標(biāo)壓下量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于其他機(jī)架，壓下規(guī)程則仍以軋制力比率進(jìn)行計(jì)算。

4、軋制力影響因素

由于軋制力比率分配方法是以軋制力呈一定的比率，但壓下量會(huì)因軋制條件變化而有所的波動(dòng)；軋制力與壓下量的關(guān)系公式如下：

P=pmb平均（R⊿h）1/2 式（5）中：pm為平均單位壓力；b平均為軋制前后帶鋼寬度平均值；R為工作輥半徑；⊿h為壓下量。

可知，在總軋制力P一定的前提下，b平均、平均單位軋制力和軋輥直徑（半徑）是決定各機(jī)架壓下率的三個(gè)因素。

影響單位壓力的因素分為兩大類：第一類為影響帶鋼本身性能的因素，即塑性變形阻力；第二類為影響應(yīng)力狀態(tài)條件的因素。變形阻力的大小取決于金屬材料的化學(xué)成分和組織狀態(tài)、變形溫度、變形速度、變形程度等。影響應(yīng)力狀態(tài)條件的因素包含摩擦系數(shù)、張力等條件。摩擦系數(shù)影響因素，又包含氧化鐵皮成分，軋輥材質(zhì)，軋制油投入、帶鋼厚度、軋輥直徑等等[3]。

軋制力比率分配方法保證了軋制力的穩(wěn)定性，因此大大提高了穿帶的穩(wěn)定性，但壓下率的變化會(huì)影響到帶體和帶尾的軋制狀態(tài)，因此這是一個(gè)綜合性問題。

5、結(jié)束語

實(shí)際軋制證明，精軋機(jī)組的負(fù)荷分配，直接決定著精軋軋制穩(wěn)定性和板形質(zhì)量。軋制力比率分配模式保證了各機(jī)架穿帶軋制力的平穩(wěn)，但是軋制力的影響因素眾多，壓下率的不合理也會(huì)導(dǎo)致帶體和帶尾的不穩(wěn)定，因此除了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自適應(yīng)，還需要模型人員及時(shí)、合理的完善軋制力比率系數(shù)，這是一項(xiàng)長(zhǎng)期性工作。