熱軋窄帶鋼厚度自動控制系統(tǒng)的改造

李加祥，高紫文，于德榮（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部，山東萊蕪　271104）

熱軋窄帶鋼厚度自動控制系統(tǒng)的改造

李加祥，高紫文，于德榮
（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部，山東萊蕪271104）

【摘要】在精軋機組后三架軋機上，用液壓厚度自動控制系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的電動壓下位置控制系統(tǒng)，引入壓力AGC控制方式，以監(jiān)控AGC作為輔助，大幅提高帶鋼厚度的控制精度。

【關(guān)鍵詞】厚度自動控制；帶鋼；液壓壓下

Transformation of the Automatic Gauge Control System for Hot-Rolled Narrow Strip

Li Jiaxiang, Gao Ziwen, Yu Derong
（The Machine and Power Division of Laiwu Steel, Shandong Iron & Steel Co. Ltd., Laiwu, Shandong 271104, China）

【Abstract】Automatic hydraulic gauge control system was adopted after the last three stands of the finishing mill group of hot rolled narrow strip line to replace the conventional electric press-down position control system and AGC pressure control mode was introduced with monitor AGC as supplementary, which significantly improved the strip gauge control precision.

【Keywords】automatic gauge control; strip steel; hydraulic press-down

1　引言

萊鋼620mm帶鋼線有8架粗軋機和8架精軋機，壓下系統(tǒng)均為電動壓下自動位置控制方式，壓靠過程為人工調(diào)零，厚度控制方式為開環(huán)控制，實際軋出厚度無法自動獲得。成品厚度尺寸范圍為1.8~ 7.8 mm，平均偏差為±0.20 mm，通條差在0.15~0.20 mm之間。產(chǎn)品厚度精度亟需提高。

2　技術(shù)方案

厚度自動控制（Automatic Gauge control，簡稱AGC）是指控制系統(tǒng)根據(jù)軋制設(shè)備運行狀況、外界擾動和帶鋼厚度的波動，按照控制模型算法，自動調(diào)整軋機的輥縫值、軋制壓力和軋制速度等參數(shù)，把厚度控制在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)。AGC系統(tǒng)一般采用液壓壓下機構(gòu)，具有響應(yīng)快、精度高等優(yōu)點。

帶鋼的厚度精度取決于精軋機組的控制精度，而裝備液壓AGC系統(tǒng)的軋機的數(shù)量決定著精軋機組的控制精度。某熱軋帶鋼線精軋機組有6架軋機，經(jīng)粗軋后來料厚度為（27±2.7）mm，偏差率為10%，從精軋機組最末軋機F6向上游依次投入液壓AGC，測得成品厚度偏差見表1。

表1　實驗數(shù)據(jù)

實驗證明，與其他方案相比，F(xiàn)4~F6后三架軋機投入液壓AGC能有效地提高帶鋼厚度精度，且相對投資較少。因此確定方案為用前四架(F1~F4)實現(xiàn)電動壓下位置閉環(huán)控制，后三架(F5~F7)采用液壓自動厚度控制模式，并且增加F1~F4軋制力和壓下位置的檢測回路，實現(xiàn)電動壓下閉環(huán)控制。

3　數(shù)學(xué)模型

熱連軋厚度自動控制的最基本方法是壓力AGC，各國方式有所不同，最優(yōu)的是我國發(fā)明的動態(tài)設(shè)定型AGC，簡稱DAGC。DAGC的核心是通過實時測量軋制力和輥縫信號，就可計算出輥縫的調(diào)節(jié)量，直接對輥縫的變化進行調(diào)節(jié)，省去了厚度計算的環(huán)節(jié)。DAGC的優(yōu)點是響應(yīng)迅速、可靠性好、調(diào)試簡便，其常用公式為：

其中，ΔSi—i時刻消除帶鋼擾動需要的輥縫調(diào)節(jié)量,mm；

ΔSi-1—(i-1)時刻實測輥縫與設(shè)定輥縫差值,mm；

ΔPi—i時刻實測壓力偏差值,kN；

M—軋件塑性系數(shù),kN/mm；

K—軋機剛度,kN/mm；

Kc—軋機當(dāng)量剛度，kN/mm；

C—可變剛度系數(shù)。

4　厚度自動控制系統(tǒng)的控制方式

該厚度自動控制系統(tǒng)包括“壓力AGC”和“監(jiān)控AGC”兩部分。厚度自動控制系統(tǒng)的控制方式有三種，包括壓力AGC的相對厚度自動控制、絕對厚度自動控制兩種方式，以及監(jiān)控厚度自動控制方式，其流程圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)控制流程圖

4.1相對厚度自動控制

相對厚度自動控制有鎖定和保持兩種方式。鎖定方式以通過計算各軋機頭部平均厚度為目標厚度，鎖定各軋機的軋制力和輥縫，進行自動厚度調(diào)節(jié)，實現(xiàn)最優(yōu)同帶差；保持方式將前一條帶鋼頭部鎖定值作為本條鋼帶鎖定值進行自動厚度調(diào)節(jié)，因此，在軋制相同規(guī)格的一組帶鋼時，若軋制狀態(tài)比較穩(wěn)定，選擇相對自動厚度的保持方式，能夠保持一組帶鋼厚度和通條差的一致性。

4.2絕對厚度自動控制

絕對厚度自動控制是以過程計算機設(shè)定的厚度作為鎖定值，同時鎖定各軋機預(yù)報軋制力進行自動厚度調(diào)節(jié)，追求與設(shè)定的厚度偏差最小。

4.3監(jiān)控厚度自動控制

監(jiān)控厚度自動控制以HMI設(shè)定目標厚度為目標值，計算測厚儀測得的厚度偏差的平均值和對應(yīng)零厚差的末軋機的輥縫調(diào)節(jié)量，上游軋機按照壓下負荷分配原則，按比例分配調(diào)節(jié)量，以達到控制板厚目標值的目的。

實際生產(chǎn)中，當(dāng)各軋機單次調(diào)整量小于0.05 mm時，在成品厚度上的反映小于0.02 mm，調(diào)整效果不明顯。因F4的電機壓下響應(yīng)時間遠落后于F5的液壓壓下，當(dāng)F5單次調(diào)整量大于0.15 mm時，前后軋機易產(chǎn)生大的套量或拉鋼，同時板形不穩(wěn)，寬度超差造成廢品較多。F6單次調(diào)整大于0.10mm時，其前后易產(chǎn)生大的套量或拉鋼，同時影響到F7后板形不穩(wěn)，導(dǎo)致堆鋼。經(jīng)過上面的分析，最終將F5~F7三架軋機的厚度控制模式優(yōu)化成兩種，如表2所示。

表2　兩種厚度控制模式

5　AGC應(yīng)用效果

620mm熱軋帶鋼厚度控制系統(tǒng)在精軋機組的后三架軋機上采用液壓壓下結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了厚度控制自動化，軋制控制過程靈敏快速準確，產(chǎn)品厚度精度大幅提高。抽查AGC系統(tǒng)投入后的尺寸精度對比情況見表3。

表3　產(chǎn)品尺寸精度對比

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作者簡介：李加祥(1982-),男,2005年畢業(yè)于青島大學(xué)機械工程及自動化專業(yè),工程師,現(xiàn)從事冶金設(shè)備管理工作。

收稿日期：2015- 01- 20

【中圖分類號】TP27

【文獻標識碼】B

【文章編號】1006-6764（2015）04-0056-03