軋窄帶鋼厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

鄭 亮（萊蕪鋼鐵集團(tuán)電子有限公司，山東萊蕪，271104）

軋窄帶鋼厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

鄭 亮
（萊蕪鋼鐵集團(tuán)電子有限公司，山東萊蕪，271104）

本文以液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合壓力AGC控制方式，取代傳統(tǒng)電動(dòng)壓下位置控制系統(tǒng)，探析其在精軋機(jī)組后三架軋機(jī)上的應(yīng)用效果。旨在為相關(guān)工作人員提供有價(jià)值的參考信息，促使熱軋生產(chǎn)過(guò)程中帶鋼厚度控制更具精度。

軋窄帶鋼厚度；自動(dòng)控制系統(tǒng)；應(yīng)用研究

由八架精軋機(jī)以及八架粗軋機(jī)構(gòu)成的萊鋼620mm帶鋼線，均通過(guò)電動(dòng)壓下自動(dòng)位置控制的方式運(yùn)行壓下系統(tǒng)，并以人工清零的方式進(jìn)行壓靠，通過(guò)開(kāi)環(huán)控制方式進(jìn)行厚度控制，無(wú)法自動(dòng)獲取軋出的實(shí)際厚度。一般情況下，產(chǎn)品的厚度尺寸介于1.7mm-7.9mm之間，平均存在±0.20mm的偏差，而且通調(diào)差一般介于0.14mm-0.20mm范圍內(nèi)，提升產(chǎn)品熱軋厚度的精度迫在眉睫。

1 設(shè)計(jì)方案

厚度自動(dòng)控制即AGC，主要指代的是控制系統(tǒng)基于綜合考慮軋制設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況、帶鋼厚度波動(dòng)以及外界擾動(dòng)情況的前提，結(jié)合控制模型算法，對(duì)軋機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，例如軋制速度、軋制壓力以及輥縫值等進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保帶鋼厚度的偏差值不會(huì)超過(guò)允許偏差范圍。AGC系統(tǒng)普遍為液壓壓下機(jī)構(gòu)，存在精度較高以及響應(yīng)較快等特點(diǎn)。

精軋機(jī)組控制的精度將會(huì)直接影響帶鋼厚度的精度，而精軋機(jī)組控制的精度又會(huì)受到配備液壓AGC系統(tǒng)軋機(jī)數(shù)量的影響。我國(guó)某熱軋廠的熱軋帶鋼線精軋機(jī)組所含有的軋機(jī)為6臺(tái)，經(jīng)過(guò)粗軋?zhí)幚砗?，材料的厚度平均值約為（26±2.8）mm左右，偏差率在11%左右，由精軋機(jī)組最后一臺(tái)軋機(jī)開(kāi)始，以此向前投入液壓AGC，然后對(duì)成品的厚度值進(jìn)行有效策略，最終發(fā)現(xiàn)，將液壓AGC投入后數(shù)第一個(gè)臺(tái)至后數(shù)第三臺(tái)軋機(jī)中，可以明顯改善帶鋼厚度的精度，而且總體投資成本相對(duì)較少。

2 控制模型

壓力AGC屬于最基本的熱連軋厚度自動(dòng)控制方法，世界范圍內(nèi)不同地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用方式也各有不同，其中，應(yīng)用效果最為顯著的便是我國(guó)動(dòng)態(tài)設(shè)定型AGC，即DAGC。DAGC的主要應(yīng)用能效是對(duì)輥縫信號(hào)以及軋制力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，然后在此基礎(chǔ)上，對(duì)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，進(jìn)而有效調(diào)節(jié)輥縫變化情況，無(wú)需再計(jì)算帶鋼厚度，具有較強(qiáng)的便捷性，而且調(diào)試簡(jiǎn)便、可靠性較高、響應(yīng)迅速。DAGC常用的計(jì)算公式如下：

3 厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用方式

厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)主要涵蓋兩個(gè)部分：其一，監(jiān)控AGC；其二，壓力AGC。厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)常用以下三種控制方式，即監(jiān)控厚度自動(dòng)控制方式、絕對(duì)厚度自動(dòng)控制方式以及相對(duì)厚度自動(dòng)控制方式，具體控制流程如下：以50s為間隔進(jìn)行執(zhí)行；判斷是否具備AGC條件，否則轉(zhuǎn)其他回路，是則進(jìn)行采樣，并對(duì)設(shè)定輥縫值進(jìn)行記憶；通過(guò)X射線測(cè)厚儀對(duì)控制值計(jì)算進(jìn)行監(jiān)視；結(jié)合實(shí)測(cè)速度以及壓力，確定油膜厚度；對(duì)軋機(jī)進(jìn)行剛度測(cè)量；明確帶剛塑性剛度系數(shù)；擇取控制方式，并判斷監(jiān)控AGC是否具備條件；如果壓力AGC屬于絕對(duì)，則將過(guò)程計(jì)算機(jī)設(shè)定的厚度以及軋制力作為帶鋼目標(biāo)值，然后采集軋機(jī)的輥縫以及軋制力值；如果屬于相對(duì)，則將頭部計(jì)算機(jī)厚度以及頭部軋制力作為目標(biāo)值，然后采集軋機(jī)的輥縫以及軋制力值；如果監(jiān)控AGC判定結(jié)果為不具備條件，則采取壓力AGC；如果具備條件，則通過(guò)測(cè)厚儀，對(duì)出口厚度進(jìn)行測(cè)量；計(jì)算設(shè)定厚度與實(shí)際厚度之間的偏差；如果偏差小于死區(qū)值，重復(fù)測(cè)量出口厚度；超出死區(qū)值，則對(duì)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行計(jì)算；如果調(diào)節(jié)量小于單次調(diào)節(jié)量的最大值，只對(duì)本軋機(jī)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行調(diào)整，如果大于單次調(diào)節(jié)量的最大值，對(duì)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行設(shè)定分配，對(duì)各個(gè)軋機(jī)的輥縫進(jìn)行調(diào)整。與此同時(shí)，采集軋機(jī)的輥縫以及軋制力值后，計(jì)算二者的平均值，然后求取出口厚度；如果出口厚度與目標(biāo)厚度的差值的絕對(duì)值小于極限偏差值，則轉(zhuǎn)其他回路，如果大于極限偏差值，補(bǔ)償并修正軋機(jī)尾部、張力以及剛度等量，最終以公式①進(jìn)行驗(yàn)證，如果輥縫調(diào)節(jié)量小于單次調(diào)節(jié)量的最大值，只對(duì)本軋機(jī)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行調(diào)整，如果大于單次調(diào)節(jié)量的最大值，對(duì)輥縫調(diào)節(jié)量進(jìn)行設(shè)定分配，對(duì)各個(gè)軋機(jī)的輥縫進(jìn)行調(diào)整。

3.1 監(jiān)控厚度自動(dòng)控制。監(jiān)控厚度自動(dòng)控制的目標(biāo)值為HMI設(shè)定的目標(biāo)厚度，通過(guò)測(cè)厚儀，對(duì)厚度偏差進(jìn)行測(cè)量，然后計(jì)算平均偏差以及相對(duì)零厚差的后數(shù)第一臺(tái)軋機(jī)輥縫調(diào)節(jié)量，基于壓下負(fù)荷分配原則，按照特定比例對(duì)上游軋機(jī)的調(diào)節(jié)量進(jìn)行分配，以此保證厚度控制值符合目標(biāo)值。

3.2 絕對(duì)厚度自動(dòng)控制。將過(guò)程計(jì)算機(jī)所設(shè)定的厚度作為絕對(duì)厚度自動(dòng)控制的所定制，并對(duì)各個(gè)軋機(jī)的軋制力進(jìn)行有效鎖定，自動(dòng)調(diào)節(jié)其厚度，以此實(shí)現(xiàn)其實(shí)際厚度值與設(shè)定厚度值差最小化。

3.3 相對(duì)厚度自動(dòng)控制。一般情況下，相對(duì)厚度自動(dòng)控制有兩種應(yīng)用方式：其一，保持方式；其二，鎖定方式。其中的鎖定方式主要是通過(guò)對(duì)各個(gè)軋機(jī)頭部厚度的平均值進(jìn)行計(jì)算，以此作為目標(biāo)厚度，進(jìn)而對(duì)各個(gè)軋機(jī)的輥縫以及軋制力進(jìn)行有效鎖定，最終自動(dòng)調(diào)節(jié)厚度，促使同帶差實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。保持方式下，確保本條帶剛的鎖定值與前一條帶鋼鎖定值一致后，自動(dòng)調(diào)節(jié)帶鋼的厚度。所以，在相同組帶鋼的軋制規(guī)格一致時(shí)，如果軋制狀態(tài)具有良好的穩(wěn)定性，擇取保持的相對(duì)厚度自動(dòng)控制方式，可以確保相同組帶鋼的通調(diào)差以及厚度不存在明顯差異。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果各個(gè)軋機(jī)的單次調(diào)整量均不超過(guò)0.05mm，成品厚度反映不超過(guò)0.02mm時(shí)，調(diào)整效果并不顯著。主要原因是，后數(shù)第二臺(tái)軋機(jī)相對(duì)比后數(shù)第一臺(tái)軋機(jī)的壓下響應(yīng)時(shí)間要晚，當(dāng)后數(shù)第二臺(tái)軋機(jī)的單次調(diào)整量超過(guò)0.15mm時(shí)，后數(shù)第一臺(tái)以及后數(shù)第三臺(tái)軋機(jī)便會(huì)出現(xiàn)較大的拉鋼，或是套量情況，降低板形的穩(wěn)定性，寬度超差，無(wú)法正常投入使用，只能成為廢品，造成嚴(yán)重浪費(fèi)，損害熱軋廠的整體效益。當(dāng)后數(shù)第一臺(tái)軋機(jī)的單次調(diào)整超過(guò)0.10mm時(shí)，在后數(shù)第二臺(tái)軋機(jī)的影響下，也會(huì)出現(xiàn)較大的拉鋼，或是套量情況，導(dǎo)致后板形喪失穩(wěn)定性，發(fā)生堆鋼情況。綜上所述，可以將后數(shù)第三臺(tái)至-后數(shù)第一臺(tái)軋機(jī)的厚度控制模式優(yōu)化成以下兩種模式：

表1 三臺(tái)軋機(jī)的厚度控制模式

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文研究可知，將液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)合理應(yīng)用于熱軋窄帶鋼精軋機(jī)組中，可以顯著優(yōu)化產(chǎn)品厚度的精度，而且結(jié)合監(jiān)控AGC以及壓力AGC進(jìn)行厚控，可以有效降低產(chǎn)品的廢棄率，提高熱軋廠的整體效益，值得廣泛應(yīng)用及推廣。

［1］李加祥.熱軋窄帶鋼厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［D］.青島理工大學(xué)，2014.

［2］李冠宇.400mm熱軋帶鋼粗軋立輥?zhàn)詣?dòng)寬度控制系統(tǒng)研究［D］.太原科技大學(xué)，2014.

Application Research on automatic control system of narrow strip steel thickness

Zheng Liang
（Laiwu iron and Steel Group Electronics Co.，Ltd.Laiwu Shandong，271104）

In this paper，taking the thickness of the hydraulic automatic control system combined with pressure AGC control mode to replace the traditional electric pressure position control system.Analysis of the mill frame mill application effect.The aim is to provide valuable reference information for relevant staff，and to promote the control of strip thickness in hot rolling production.

rolling narrow strip steel thickness；automatic control system； Application Research