單機(jī)架可逆冷軋機(jī)的厚度控制分析與應(yīng)用

張立根 張際澤 孔祥素

（河北鋼鐵集團(tuán) 衡水板業(yè)有限公司技術(shù)部，河北 衡水053000）

0 引言

國(guó)產(chǎn)可逆冷軋機(jī)組控制理論日臻成熟，但是在實(shí)際生產(chǎn)中的自動(dòng)厚度控制及頭尾厚度波動(dòng)問(wèn)題一直未能很好解決。本文主要對(duì)自動(dòng)厚度控制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并對(duì)帶鋼頭尾厚度的控制提出解決方案。根據(jù)實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，在升降速階段都要對(duì)張力進(jìn)行調(diào)整，以保證頭尾板型及盡塊達(dá)到目標(biāo)厚度值減少過(guò)渡段的長(zhǎng)度；由于人為因素不確定性太多，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，成材道次達(dá)到目標(biāo)厚度長(zhǎng)度基本都在40～50米甚至于更長(zhǎng)，造成頭尾甩廢量大，成材率低，并且操作工的操作繁瑣并需要長(zhǎng)時(shí)間高度集中注意力。

1 典型的自動(dòng)厚度控制

帶鋼厚度精度是檢驗(yàn)帶鋼質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，現(xiàn)在比較先進(jìn)的自動(dòng)厚度控制理論是基于秒流量的厚度控制系統(tǒng)，并附之測(cè)厚儀的前饋、反饋閉環(huán)控制，得到理想的厚度控制。

1.1 秒流量理念

秒流量理念是基于在任何時(shí)間內(nèi)進(jìn)入與離開(kāi)軋機(jī)機(jī)架的材料體積相等的事實(shí)。

在軋機(jī)的出入口兩側(cè)，帶鋼的寬度相同，因此可以忽略，得到如下關(guān)系式：

如果考慮厚度誤差，則關(guān)系式為：

該式用于計(jì)算出口側(cè)可能的厚度誤差，然后轉(zhuǎn)換為軋機(jī)壓下位置整定：

其中：

v0——入口帶鋼速度

V1——出口帶鋼速度

H0——入口帶鋼厚度

H0——出口帶鋼厚度

Δh0——入口帶鋼厚度偏差

Δh1——出口帶鋼厚度偏差

Δs——位置改變

CM——材料模量

CG——軋機(jī)模量

入口和出口速度由激光測(cè)速儀測(cè)量所得，做為備用測(cè)量手段可以采用安裝在偏導(dǎo)輥的編碼器測(cè)量速度。

因?yàn)槊肓髁靠刂坪蜋z測(cè)使用相同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以保證厚度，所以必須保證兩個(gè)控制回路的精確協(xié)調(diào)。

由上面關(guān)系式可以看出，帶鋼厚度與速度適時(shí)跟蹤調(diào)整變化，當(dāng)軋機(jī)速度不等于零，軋制帶鋼達(dá)到測(cè)量?jī)x表時(shí)，帶鋼數(shù)據(jù)已經(jīng)開(kāi)始采集，因此控制回路從第一秘帶鋼就起作用。該控制理念可以消除輥縫和出口側(cè)測(cè)厚儀之間由于測(cè)厚儀產(chǎn)生的測(cè)量誤差，改進(jìn)了監(jiān)測(cè)回路的動(dòng)態(tài)特性和效率。

1.2 前饋閉環(huán)控制

在軋機(jī)入口用厚度測(cè)量得到的進(jìn)料厚度偏差可以被機(jī)架的前饋控制校正。由于原材料的狀況和性能不同，前饋控制能非常有效地補(bǔ)償厚度偏差。

前饋控制甚至能補(bǔ)償入口測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的短時(shí)偏差。它使用入口厚度測(cè)量來(lái)測(cè)量未軋制鋼帶的不規(guī)則偏差，并能反作用于鋼帶。

在入口側(cè)的厚度測(cè)量和軋輥間隙之間的距離被分成幾個(gè)部分。在這些部分上厚度偏差被測(cè)量。這個(gè)部分被存儲(chǔ)到移位寄存器中，同時(shí)被傳送到軋輥輥縫。并及時(shí)施加相應(yīng)校正系數(shù)到執(zhí)行器中，這意謂，考慮到執(zhí)行器的響應(yīng)時(shí)間和厚度測(cè)量的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)鋼帶通過(guò)輥縫時(shí)，有效關(guān)聯(lián)的測(cè)量偏差。

這樣就補(bǔ)償了執(zhí)行器的不可避免的響應(yīng)時(shí)間。而且，如果前饋控制的分辨率足夠高、液壓輥縫控制足夠快的話，此輥縫也能迅速地跟隨快速的厚度變化。

有效的入口厚度被用作前饋控制的設(shè)定值。這使得當(dāng)厚度控制有效時(shí)，可以保證平滑的傳輸。

1.3 反饋控制實(shí)現(xiàn)了要求的出口絕對(duì)厚度

反饋控制達(dá)到所要求的絕對(duì)出口厚度。在軋機(jī)基座后的殘余厚度偏差由厚度規(guī)h1記錄并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以建立一個(gè)平均的厚度偏差。在隨動(dòng)回路中，取在特定帶鋼長(zhǎng)度上測(cè)量的厚度規(guī)誤差作為平均值，例如，在出口厚度規(guī)和輥縫之間的距離，利用一個(gè)完整運(yùn)行的控制器將結(jié)果的修正應(yīng)用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。將該完整的控制器優(yōu)化調(diào)整到受控系統(tǒng)的特性，該受控系統(tǒng)由在輥縫中的帶鋼段到達(dá)及其在厚度規(guī)中后續(xù)測(cè)量之間與速度有關(guān)的延時(shí)確定。

因?yàn)樵撈钤诤竺鏈y(cè)量，輥縫的短時(shí)偏差不能用反饋控制修正。厚度儀的實(shí)際值由厚度儀的時(shí)間常數(shù)和附加的與速度有關(guān)的延時(shí)確定。輥縫與厚度儀之間的距離越短，反饋控制回路的質(zhì)量越好。

2 帶鋼頭尾厚度的控制

雖然在理論上各控制理論能夠很好的達(dá)到目標(biāo)厚度，但是在實(shí)際軋制過(guò)程中工藝條件、帶鋼特性、板型要求等因素對(duì)軋制的啟動(dòng)及運(yùn)行都有很大影響。

為了減小軋制力、改善板型、使帶鋼盡快達(dá)到目標(biāo)厚度值，在啟動(dòng)階段需要增加張力；而在成材道次如果使用同樣的張力，對(duì)于薄規(guī)格帶鋼則容易產(chǎn)生畸芯；所以對(duì)于帶鋼的卷取張力還需要根據(jù)實(shí)際操作及生產(chǎn)工藝做出適當(dāng)調(diào)整，為了減少操作工等人為因素影響，下面是我公司進(jìn)行的張力自動(dòng)調(diào)整進(jìn)行的調(diào)整與嘗試。

調(diào)整方法及步驟：

1）實(shí)際調(diào)整方法：對(duì)于1.0mm以上帶鋼，在啟動(dòng)時(shí)出口側(cè)卷取機(jī)張力為正常設(shè)定張力的1.25倍，卷徑達(dá)到550mm（φ0）時(shí)張力按照錐度曲線開(kāi)始下降，當(dāng)卷徑達(dá)到800mm（φ1）時(shí)，張力達(dá)到正常設(shè)定張力；當(dāng)開(kāi)卷側(cè)卷取機(jī)卷徑達(dá)到800mm（φ2）時(shí)，出口側(cè)卷取機(jī)張力開(kāi)始按照錐度曲線增加，當(dāng)開(kāi)卷側(cè)卷取機(jī)卷徑達(dá)到550mm（φ3）時(shí)，出口側(cè)卷取機(jī)張力達(dá)到正常設(shè)定張力值的1.25倍；對(duì)于1.0mm以下帶鋼軋制時(shí)張力調(diào)整為1.3倍。

2）通過(guò)調(diào)整，帶鋼在軋機(jī)啟動(dòng)及停止過(guò)渡段的厚度波動(dòng)有了很大改善，達(dá)到目標(biāo)厚度的過(guò)渡段長(zhǎng)度基本都在20米之內(nèi)，大大提高了成材率；同時(shí)由于加入了張力自動(dòng)調(diào)整，減少了操作工的操作強(qiáng)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

可逆冷軋機(jī)組的厚度控制是一個(gè)比較繁瑣的系統(tǒng)，內(nèi)外部關(guān)系相互影響，例如軋輥偏芯、卷取偏芯、軋輥效率、材料剛度、機(jī)架模量等因素適時(shí)影響軋制帶鋼的厚度，所以在調(diào)試過(guò)程中需要綜合考慮各方面的因素并做出補(bǔ)償，才能得到很好的厚控效果。

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