熱軋窄帶鋼厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用

藥沁春

（攀鋼集團(tuán)西昌新鋼業(yè)有限公司 615012）

隨著各種工藝技術(shù)的發(fā)展，熱軋窄帶鋼工藝也不斷完善，相比傳統(tǒng)的寬帶剛，目前的熱軋窄帶鋼工藝具有不需縱切、焊接性良好的優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際生產(chǎn)效率比較低。厚度自動(dòng)控制（AGC）功能是利用擾動(dòng)設(shè)備和軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，它能夠?qū)崿F(xiàn)軋制帶鋼的厚度恒定不變，關(guān)于熱軋厚度控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還是比較復(fù)雜的。本文將會(huì)針對(duì)某熱連軋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 熱軋窄帶鋼厚度變化規(guī)律

1.1 載機(jī)輥縫空載和帶鋼厚度存在的規(guī)律

軋機(jī)部分會(huì)因?yàn)檐堓伳p、油膜成周厚度變化、受熱膨脹等，出現(xiàn)軋機(jī)彈跳量變化情況，從而產(chǎn)生輥縫。其中輥縫軋機(jī)空載是OS，軋制后扎出厚度目標(biāo)是h，如果輥縫值逐漸減小，這時(shí)曲線軋機(jī)剛度A就會(huì)像A1方向移動(dòng)，而出口對(duì)應(yīng)的厚度也會(huì)隨著h不斷減少，向h1逐漸移動(dòng)，否則，隨著不斷增大的輥縫，出口厚度也會(huì)隨著h值變化逐漸向h2變化。

1.2 扎制力和帶鋼厚度之間存在的規(guī)律

軋機(jī)的扎制力會(huì)因?yàn)槿肟诤穸?、張力、摩擦系?shù)、變形抗力等因素發(fā)生變化，關(guān)于扎制力受到影響后帶鋼相關(guān)的變形曲線塑性開(kāi)始給厚度出口造成影響。

（1）入口厚度出口給厚度造成的影響。假設(shè)K是軋機(jī)剛度參數(shù)，保持不變，入口來(lái)料厚度H不斷增大，這時(shí)塑性帶鋼會(huì)逐漸向右B曲線變形移動(dòng)，而軋制力變化比較小，出口的厚度h會(huì)逐漸增大到2h，否則，就會(huì)逐漸減少。所以，隨著控制的粗軋機(jī)厚度精確度提高，軋機(jī)組來(lái)料的厚度差也會(huì)相對(duì)應(yīng)減少，從而提高帶鋼產(chǎn)品生產(chǎn)的厚度精度。

（2）變形抗力影響出口的厚度，在不斷減小的變形抗力中，隨著曲線軋制力塑性變化，斜率會(huì)不斷減小，而出口的厚度也會(huì)逐漸變小，反之也是如此。金屬變形抗力會(huì)受到頭尾溫差、來(lái)料學(xué)不均勻性能等因素的影響，而給出口厚度精度造成影響。

（3）摩擦系數(shù)給出口厚度造成的影響。隨著軋輥和帶鋼之間的摩擦系數(shù)不斷增大時(shí)，軋制力也會(huì)不斷增大，如果曲線塑性斜率不斷增大，那么出口厚度也會(huì)不斷增大，否則，帶鋼出口厚度就會(huì)不斷減小。摩擦系數(shù)可以表現(xiàn)出軋制速度給出口厚度產(chǎn)生的影響。

2 自動(dòng)控制厚度的模式分析

2.1 厚度計(jì)算式AGC

根據(jù)AGC厚度計(jì)算式原理，在任意一個(gè)軋鋼過(guò)程時(shí)刻，空載輥縫S0和軋制力P對(duì)應(yīng)的系數(shù)，可以通過(guò)傳感器壓力和位置進(jìn)行測(cè)量，之后根據(jù)相關(guān)的彈跳方程，就能將軋鋼任意時(shí)刻扎出的厚度h計(jì)算出來(lái)，也就是將整個(gè)軋機(jī)作為“厚度計(jì)”。

2.2 AGC反饋式

反饋式的結(jié)構(gòu)中形成的回路厚度信號(hào)是利用測(cè)厚儀進(jìn)行檢測(cè)反饋回路的。

反饋式結(jié)構(gòu)的原理就是：測(cè)厚儀進(jìn)行軋機(jī)出口帶鋼出口厚度△h測(cè)量，在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行厚度設(shè)置值△h和△h的對(duì)比，如果兩個(gè)參數(shù)存在偏差△h，那么就利用計(jì)算機(jī)根據(jù)模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，得到調(diào)節(jié)輥縫對(duì)應(yīng)的數(shù)值△S，之后利用壓下機(jī)構(gòu)進(jìn)行輥縫的調(diào)整。

2.3 前饋式AGC

這里通過(guò)測(cè)厚儀進(jìn)行前置厚度信號(hào)結(jié)構(gòu)回路檢測(cè)和反饋，關(guān)于前饋式AGC結(jié)構(gòu)介紹。該自動(dòng)控制模式原理是：將軋機(jī)第（i-1）作為第i個(gè)軋機(jī)厚度計(jì)，而實(shí)際軋機(jī)（i-1）得到的出后厚度是Hi-1，如果軋機(jī)i入口厚度是Hi，將給定軋機(jī)i入口厚度H0和檢測(cè)的Hi-1進(jìn)行比對(duì)，如果兩個(gè)參數(shù)出現(xiàn)厚度偏差△H，這時(shí)就需要進(jìn)行i軋機(jī)相關(guān)出口厚度預(yù)先偏差△h計(jì)算，同時(shí)也要計(jì)算調(diào)節(jié)輥縫量的△S。之后按照兩臺(tái)軋機(jī)和軋制速度之間的距離，進(jìn)行△H厚度差軋機(jī)i時(shí)間上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)計(jì)算，還需要分析傳遞信號(hào)和機(jī)械之間存在的輥縫，然后調(diào)整滯后時(shí)間，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)與控制點(diǎn)厚度進(jìn)行重合。前饋式AGC具有很高的準(zhǔn)確性，在厚度計(jì)式中，可以消除AGC固件系統(tǒng)之后的情況。

3 厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

本文針對(duì)某鋼廠8架粗軋機(jī)、620mm帶鋼線和6架精軋機(jī)進(jìn)行分析，在壓下肛腸系統(tǒng)中，都是自動(dòng)化控制操作，厚度的控制是選擇開(kāi)環(huán)模式控制，壓靠過(guò)程是人工進(jìn)調(diào)零，扎出的實(shí)際厚度是不能自動(dòng)獲取的。其中成品的平均偏差是±0.20mm，尺寸厚度范圍是1.8～7.8mm，通條差是在0.15～0.20mm范圍內(nèi)，其中產(chǎn)品精度厚度需要改進(jìn)。

3.1 自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)模式

3.1.1 相對(duì)厚度自動(dòng)控制

自動(dòng)厚度控制包括兩種模式：一是保持模式，另一種是鎖定模式。鎖定模式可以利用計(jì)算機(jī)，進(jìn)行軋機(jī)設(shè)備頭部厚度平均數(shù)據(jù)計(jì)算，并將其作為目標(biāo)厚度，對(duì)各軋機(jī)的輥縫、軋制力進(jìn)行鎖定，實(shí)現(xiàn)厚度的自動(dòng)化調(diào)整，從而進(jìn)行銅帶差優(yōu)化。保持模式是將帶鋼頭前一條鎖定值作為該鋼帶的值，實(shí)現(xiàn)厚度自動(dòng)調(diào)整，所以，對(duì)于軋制帶規(guī)格相同的鋼，需要保證其狀態(tài)的穩(wěn)定，在進(jìn)行厚度自動(dòng)設(shè)置，從而保證合理的帶鋼厚度和通條差。

3.1.2 自動(dòng)絕對(duì)厚度控制

使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行絕對(duì)厚度自動(dòng)控制設(shè)定，選擇相應(yīng)的所定制，提前鎖定好軋機(jī)軋制力，之后進(jìn)行厚度的自動(dòng)調(diào)整，這樣才能保證自動(dòng)控制系統(tǒng)厚度和預(yù)想偏差一致。

3.1.3 厚度監(jiān)控自動(dòng)控制

自動(dòng)厚度監(jiān)控控制是先進(jìn)行目標(biāo)HMI設(shè)定，將其作為目標(biāo)值，利用測(cè)厚儀進(jìn)行設(shè)備平均值厚度偏差計(jì)算，同時(shí)對(duì)末軋機(jī)對(duì)應(yīng)的零厚度差輥縫進(jìn)行量值調(diào)節(jié)，根據(jù)壓下負(fù)荷進(jìn)行上游軋機(jī)合理分配，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的分配比例進(jìn)行計(jì)算量的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制板目標(biāo)厚度的控制。

3.2 技術(shù)方案分析

自動(dòng)化厚度控制（AGC）就是對(duì)帶鋼厚度變化、軋制運(yùn)行設(shè)備情況、外界擾動(dòng)等，通過(guò)模型算法實(shí)現(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)榨汁壓力、速度和軋機(jī)輥縫值的自動(dòng)化設(shè)置，同時(shí)保證合理的偏差厚度控制。一般AGC都是選擇液壓壓下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的精度高度，相應(yīng)較快。軋機(jī)組控制和帶鋼厚度精度控制存在聯(lián)系，軋機(jī)液壓QGC裝備系統(tǒng)個(gè)數(shù)會(huì)影響軋機(jī)的精度。對(duì)于鋼線精軋帶6加軋機(jī)組，粗軋料控制厚度是（27±2.7）mm，而偏差率是10%，根據(jù)最后上游F6軋機(jī)精軋組開(kāi)始投入依次的AGC液壓，可以得到成品厚度偏差見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，AGCF4～F6液壓三甲軋機(jī)投入鋼帶厚度精度較高，投資相對(duì)較少，而F16～F4選擇閉環(huán)電動(dòng)下位置控制，F(xiàn)5～F7是自動(dòng)葉阿姨厚度控制，在檢測(cè)F1～F4壓下位置和軋制力時(shí)的回路，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)電動(dòng)壓下控制。

4 結(jié)語(yǔ)

從上述分析發(fā)現(xiàn)，熱軋窄帶鋼自動(dòng)厚度控制，可以有效提高加工材料厚度的精度，而且能夠提高自動(dòng)厚度控制的效果，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

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