热轧轧制力比率模式负荷分配方法

热连轧板带轧制过程控制的目的是实现轧制工艺过程优化，用数学模型在线计算控制参数及自适应。参数计算的核心是各机架压下量分配，即负荷分配。国内外实用的负荷分配方法有压下率、轧制力、功率三种分配系数法，常用的是压下率分配系数法。下面主要介绍轧制力比率分配法以及该种方法下影响压下规程分配的主要因素[1]。

2、轧制力比率分配法基本算法

精轧机组的负荷分配就是在来料厚度h0及终轧目标厚度hn（n为精轧机架数）已知的情况下，按一定的规则来计算机架间的带钢厚度hi（i =1，…，n-1）。分配规则是各机架的负荷（轧制力或轧制功率）成一定的比例：

式中，pik为第i机架k次迭代计算的负荷值（轧制力或轧制功率）；为第i机架目标负荷分配比。

任一机架的轧制负荷pi是该机架入口厚度hi-1和出口厚度hi的函数。为求解各机架出口厚度hi，采用Newton-Raphson法将式（1）中的各方程联立，给予一定的初始厚度分布，迭代计算求解。

3、人工干预负荷调整

为了确保产品开发或者因素变更时，压下规程变化导致的不稳定，因此在二级界面中给操作人员留有足够的修改权限，以保证轧制的顺稳。人工干预也分为两种模式：第一种，对轧制力比率系数的调整；第二种，对某机架指定压下率模式。

3.1轧制力比率系数调整

实际使用的轧制力负荷比率是模型层别表中的标准值与操作工调整值的综合计算结果， 式中，为第i机架的轧制力比率临时计算值；为第i机架的轧制力比率的模型表值；为第i机架的轧制力比率的操作员修正值[2]。

上述过程确定的轧制力比率临时计算值需要进行名义化处理，拥有最大轧制力比率的机架负荷比率被名义化为1，名义化之后的各个机架轧制力比率为：

式（4）中，ri--第i机架的名义轧制力比率，（i=1，2，…，L（末机架））

下面，用一个具体的例子来说明，根据查寻层别表获得的标准轧制力分配比率，以及操作工在二级界面上输入的轧制力比率修正值，来确定最终使用的轧制力分配比率的计算过程，如表1所示。

一些机架的压下规程能通过目标压下值计算。如果除了0之外的目标压下值在目标压下表中被输入，这个机架的压下规程以目标压下量进行计算。对于其他机架，压下规程则仍以轧制力比率进行计算。

4、轧制力影响因素

由于轧制力比率分配方法是以轧制力呈一定的比率，但压下量会因轧制条件变化而有所的波动；轧制力与压下量的关系公式如下：

P=pmb平均（R⊿h）1/2 式（5）中：pm为平均单位压力；b平均为轧制前后带钢宽度平均值；R为工作辊半径；⊿h为压下量。

可知，在总轧制力P一定的前提下，b平均、平均单位轧制力和轧辊直径（半径）是决定各机架压下率的三个因素。

影响单位压力的因素分为两大类：第一类为影响带钢本身性能的因素，即塑性变形阻力；第二类为影响应力状态条件的因素。变形阻力的大小取决于金属材料的化学成分和组织状态、变形温度、变形速度、变形程度等。影响应力状态条件的因素包含摩擦系数、张力等条件。摩擦系数影响因素，又包含氧化铁皮成分，轧辊材质，轧制油投入、带钢厚度、轧辊直径等等[3]。

轧制力比率分配方法保证了轧制力的稳定性，因此大大提高了穿带的稳定性，但压下率的变化会影响到带体和带尾的轧制状态，因此这是一个综合性问题。

5、结束语

实际轧制证明，精轧机组的负荷分配，直接决定着精轧轧制稳定性和板形质量。轧制力比率分配模式保证了各机架穿带轧制力的平稳，但是轧制力的影响因素众多，压下率的不合理也会导致带体和带尾的不稳定，因此除了自动化控制系统的自适应，还需要模型人员及时、合理的完善轧制力比率系数，这是一项长期性工作。