科创中国

（一）项目意义

针对薄板坯连铸连轧的工艺流程特点和新形势下对多品规高精度轧制

的迫切需求，考虑 CSP 产线原控制系统均采用国外技术的现状，从高精度轧

制过程控制模型、兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术、新一代过程控

制系统集成技术等多方面开展系统的理论研究和应用实践，形成了成套的面

向多品规高精度轧制的 CSP 轧线过程控制系统关键技术，并在马钢 CSP 产线

进行了示范应用，在关键工艺参数及质量控制精度、双流异钢种交叉混合轧

制、品规快速过渡、薄规格扩展、改造所需时间等诸多方面，取得了优于同

期采用国外技术的同类产线的实际效果。

（二）主要内容、技术原理、技术路线和技术特点

面向多品规高精度轧制的 CSP 轧线过程控制系统关键技术主要包括高

精度轧制过程控制模型、兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术、新一代

过程控制系统集成技术三个方面。

1．适应 CSP 流程的高精度轧制过程控制模型

基于两相区轧制统一变形抗力模型和多种自学习策略模型，自主开发了

成套的适应 CSP 流程的高精度轧制过程控制模型，满足了双流交叉、品规快

速过渡的高精度轧制需求。

（1）兼顾两相区轧制的统一变形抗力模型

为了提高无取向硅钢两相区轧制模型精度和轧制稳定性，建立相变动力

学模型，以准确量化两相区的各相体积分数；从微观硬化和软化机制入手，

建立基于位错密度理论的硅钢两相区统一变形抗力模型。

（2）多种模型自学习策略优化技术

为了解决不同品种规格之间的分档跳变，建立了基于动态分区拟合的模

型自学习方法；为了增加模型对生产工况的适应性，开发了自学习速度在线

优化算法；为了提高换规格后首块钢的模型预测精度，利用当前设备状态信

息，构建了自学习系数分离方法。另外，还采用数据融合方法对测量值进行

修正，以确保自学习效果。

（3）组织性能预报及控制模型

基于物理冶金理论和数据驱动方法，实时预测组织演变和力学性能值，

面向多品规高精度轧制的CSP轧线过程控制

系统关键技术

多品规高精度质量保证、成套控制系统、在线改造技术

高精度轧制过程

控制模型

• 双相区统一变形抗力模型

• 多种自学习策略优化模型

• 组织性能预报及控制模型

兼顾全幅宽和多目标

的板形综合控制技术

• 边部变凸度工作辊技术

• 两相区全幅宽板形模型

• 多类辊形板形控制系统

新一代过程控制系

统集成技术

• 新、老系统并行调试技术

• 电文实时解析与分发技术

• 新、老系统一键切换技术

• 模块化及标准化设计方法

技术支撑及时发现产品性能异常，为现场工艺优化提供指导。此外，为保证厚规格带

钢的性能一致性，开发了基于带钢间全长相似策略的卷取温度控制模型。

2．兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术

对于薄板坯连铸连轧产线而言，大批量同宽轧制和薄规格比例大是共性

特点，而且还需生产宽度方向存在两相区轧制的品种，如硅钢、高强钢等，

因此研发了全幅宽断面控制技术以及两相区板形模型理论和控制方法。另

外，为了满足多个品种和规格的高质量稳定生产，实现多目标板形控制，设

计了多种工作辊、支持辊辊形配置方案，并且配套建立适应多辊形配置的板

形控制系统。

（

1）边部变凸度工作辊辊形及控制技术

严重的工作辊磨损会造成边降超标，常规的长行程窜辊技术虽能均匀化

磨损，但边降控制能力有限。鉴于此开发了单锥辊技术，并以保持平滑磨损

辊形为目标建立了窜辊设定优化模型，求解最佳窜辊参数。

（

2）适用于双相区轧制的全幅宽多场耦合板形模型

针对双相区轧制复杂板形问题，考虑相变组织、相变潜热、热膨胀和相

变膨胀的影响，建立了全幅宽多场耦合模型，准确计算横向温度和相变影响

下的带钢断面轮廓，提高了双相区轧制时板形的控制精度和轧制的稳定性。

（

3）兼顾多目标的板形控制系统

结合 CSP 生产组织特点，开发了上下游多辊形配置策略、多机架异步窜

辊策略及相应的板形综合控制系统。在上游机架采用高效变凸度工作辊技

术，增强对窄规格的板形调控能力；在下游机架采用常规工作辊，并开发了

多机架变参数异步窜辊策略，有效提高了薄规格产品的断面精度和稳定性；

在末机架还可根据需要配置锥形辊技术。同时，开发了能适应灵活辊形配置

的、功能齐全的板形控制模型，实现了高精度的板形综合控制。

3．新一代过程控制系统集成技术

通过开发数据网关、双向一键软切换、高性能电文实时解析与分发等技

术，集成了具有开放、可配置、模块化、高可靠等特点的新一代过程控制系

统，实现了过程控制系统低风险、无停机时间的在线改造。

（1）过程控制系统模块化及标准化集成技术为了增强过程控制系统的稳定性，并实现可配置、免维护等特点，在硬

件系统选型时采用高可靠性的硬件冗余设计，软件系统开发基于通用的过程

控制系统中间件平台。应用软件的开发则根据控制功能之间的关系，采用了

插件式的模块化设计思想，模块的功能及设置参数可灵活配置。

（2）基于数据网关的新老系统并行调试技术

由于基础自动化及其它系统不变，同时考虑到 CSP 产线刚性强，给予新

老系统替换的专门停机及调试时间少，开发了基于数据通信网关的新老系统

并行调试技术。网关服务器上的管理程序接管过程控制系统与外部系统的通

信连接，再通过电文解析程序把外部系统发送的电文进行在线识别并实时转

发给新、老系统，同时驱动新、老系统并行运行，大大降低了新系统上线的

风险。

（3）电文实时解析与分发技术

网关服务器需要接管的通信电文近百个，涉及的数据项近万个。为了保

证控制的实时性，开发了高效的电文实时解析和转发技术，以完全满足高速

轧制中过程控制系统跟踪、设定以及全长控制（如温度控制）等功能的正常

时序要求。另外，在网关服务器上开发了完善的通信监控和智能诊断功能，

以对新、老系统的设定电文中各数据项内容进行比对分析，迅速找出两个系

统的设定值差异，为新、老系统的精度评估提供科学高效的手段。

（三）可提供的技术支持

（1）提供一套完整的 CSP 产线过程控制系统，应用于新产线或者旧产

线系统改造；

（2）提供系统升级服务或关键技术支持，比如板形控制系统、辊形设

计优化、性能预报功能等。