【摘 要】
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冷轧板形控制技术是冷轧板带加工的核心技术之一,近年来随着我国钢铁行业发展阶段由粗放型转变为产业结构转型阶段,冷轧带钢的板形质量在企业的竞争中占有越来越重要的地位。本文以某1450mm五机架冷轧机组的板形控制系统升级改造项目为背景,在分析与研究板形控制基础模型的前提下,对板形控制系统中的核心模型进行优化与改善,并将研究成果应用于实际生产,取得了良好的控制效果。主要研究内容如下:(1)基于辊系变形方程
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“扁平材全流程智能化制备关键技术”; 国家自然科学基金重点项目“基于大规模数据驱动的轧钢过程故障诊断及自愈控制”; 国家自然科学基金面上项目“薄带材冷连轧非稳态耦合过程的在线感知与多机架动态协调优化”;
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冷轧板形控制技术是冷轧板带加工的核心技术之一,近年来随着我国钢铁行业发展阶段由粗放型转变为产业结构转型阶段,冷轧带钢的板形质量在企业的竞争中占有越来越重要的地位。本文以某1450mm五机架冷轧机组的板形控制系统升级改造项目为背景,在分析与研究板形控制基础模型的前提下,对板形控制系统中的核心模型进行优化与改善,并将研究成果应用于实际生产,取得了良好的控制效果。主要研究内容如下:(1)基于辊系变形方程建立了辊间压力的迭代矩阵,分析了轧辊弹性变形和轧辊压扁对带钢板形的影响效果。研究了板形曲线设定中的不均匀温度补偿、卷取补偿及边部减薄补偿,并计算了板形测量值处理中的径向力、包角及面积覆盖因子。同时研究了板形执行器调节量寻优模型,并基于容许方向法和单纯形法,设计了一种板形执行器调节量计算方法,该方法可以满足板形在线控制计算精度的要求。(2)提出了一种板形控制系统协同优化分配策略,并设计了基于神经网络和Topkis-Veinott的协同优化算法。通过结合搜索与学习两类思维模式,改善搜索方向的确定方式并降低迭代轨迹走相似路线的可能性,确保了工作辊弯辊与中间辊弯辊调节方向的一致性,有效避免了调节效果互相抵消的情况,同时大幅度减轻了轧辊的磨损程度。(3)提出了一种板形调节策略库模型,通过建立板形状况分析模型,并采用人工神经网络及遗传算法分别求解实际板形判别因子及板形调节执行机构调节量,根据判别因子的合理区间范围选择最优的调节机构组合方式,可以精准地为实际板形缺陷选择合理的板形调控手段,在充分发挥轧机板形调节能力的基础上,提高带钢板形的控制精度。(4)设计了一种板形目标曲线动态调节模型,并提出了基于GENOCOP的混合算法。通过分析调节机构饱和状态与板形目标曲线设定之间的关系,并求解调节机构饱和状态下消除板形偏差所需要的板形目标曲线干预量,可以成功避免常规干预中板形系数过度调节或调节不充分的问题,并克服了常规干预只能调节单一板形系数的缺点,实现了对全部板形系数的全局调控功能。(5)介绍了某1450mm五机架冷轧机组板形控制系统升级改造项目中的硬件配置、主界面功能、调节流程界面功能及调节参数界面功能。计算了板形控制系统中的各类增益系数和执行机构的调节速度。针对薄规格带钢、常规规格带钢及厚规格带钢分别分析优化前后的板形控制效果,应用结果表明,优化后的板形控制系统运行稳定,板形控制精度显著提高。
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