单机架冷轧机电控系统升级改造

近20年来，钢铁行业的冷轧机组建设朝着两个方向发展。一是机组大型化、生产连续化、控制系统高端化、信息传输网络化，同时伴随五/六机架连续冷轧机组和酸洗联合生产线的不断投产；与此对应的是，单机架冷轧机由于生产规模小、设备一次性投资少、生产组织灵活、品种规格变换快且批量小，正所谓船小好掉头，企业能够灵敏应对市场需求，快速响应调整生产。

单机架冷轧机电控系统升级改造为原本普通的单机架冷轧机电控系统添加了些许亮色，优势凸显，主要表现在：升级改造投资最小化；改善带钢表面质量以及板形；减少带钢厚度超差长度；提高产量；减少穿带事故；提高轧辊寿命。

化繁为简，生产效率大幅提高

旧系统的操作生产过程完全依赖于操作工的输入设定和现场调节，故障的判断也取决于经验，操作工劳动强度较大并且效果不佳。改造后的系统提供了模型计算的准确设定值，故障原因清晰明了，现场调节也被实时模型计算前馈补偿取代，极大地减轻了操作强度并提高了故障诊断效率。

改造前，需要1调整入口张力和出口张力；改造后，系统自动补偿动态调节补偿,无需人工干预 。

改善产品质量

板形

在轧制过程中，随着轧制速度的不同，辊缝中的摩擦会有显著变化。对应系统解决方案如果不能及时应对，会对板形造成较明显的影响（波皱、边浪、中间浪等）。该问题的解决得益于在线各种前馈补偿系数的计算和应用连续的自学习优化结果，且系统提供了良好的板形改善条件。

改造前，人工干预滞后，升速和降速过程会造成上百米的边浪以及中部波皱；改造后，无需人工干预，升速和降速过程板形一致。改造前后结果对比见图。

图1 自动化系统升级改造前后板形改善情况

改善厚控精度

在调试过程中发现测厚仪系统自身的噪声等级很高。机组处于停车状态下测厚仪的测量值记录（在带钢静止状态下的一个点的测量值曲线）显示标准差达到0.781μm。

此外，该类型轧机普遍存在动态精度低的缺点，改造之后得益于精确的模型预设值和前馈补偿，动态精度大为改善，基本达到和静态类似的精度（标准偏差1.4μm，其中包含了0.7μm的测量噪声）。

图2 自动化系统升级改造前后厚度精度改善情况

提高成材率

改造前，目标轧制厚度为0.3mm时，超差长度约为40m，并且厚差超调很大，进入精度范围时间较长(红色GAUGE1厚差曲线)。升级改造之后，目标轧制厚度为0.36mm时，超差长度约为13m，相对于改造前，超差长度减少67.5%，进入厚差后基本没有超调，快速稳定。改造后超差长度基本位于10-15m之间，成材率显著提高。

图3 自动化系统升级改造前后成材率变化情况

保护轧辊，大幅降低辊耗，显著降低运营成本

轧制过程中辊缝里的带钢处于塑性变形过程，变形产生的热量以及带钢与轧辊之间高速摩擦产生的热量使辊缝变形区的温度很高。改造之前，轧制过程中一旦发生断带时，高温使得残破带钢总是粘连在轧辊上，损伤工作辊、中间辊甚至支撑辊的表面，辊耗巨大。此外，轧制过程中操作员不合理的人工干预和调整，导致换辊频率高，轧辊磨削次数多、辊耗高。

图4 改造前轧制过程中发生断带对轧辊的损坏情况

升级改造后，由于加入了先进的弯辊力-轧制力联合调节的控制策略并得益于控制系统的快速响应能力，轧制过程中发生断带时辊缝快速打开、同时对工作辊和中间辊有相应的快速调节，实现了对轧辊的有效保护，避免了对工作辊、中间辊以及支撑辊造成的损伤；同时，由于数学模型给出精准的计算，下发到辊系的设定值安全合理，能够减少辊系的损耗，降低断带发生的几率，从而大幅度延长了轧辊的使用寿命。