軋機輥縫自動控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計

王宣 任彥

摘 要：軋機的輥縫控制是熱軋生產(chǎn)過程中幾個最重要的工藝參數(shù)之一，由于輥縫的大小，在軋制過程中直接影響到成品厚度、板型，因此精準的輥縫控制是一個軋鋼廠的關(guān)鍵。其控制系統(tǒng)是通過傳感器將軋制過程中的輥縫反饋，由平直度儀，多功能儀檢測板型的厚度變化，為保證厚度的精準，將借助輥縫控制執(zhí)行元件，改變EGC、HGC，從而保證軋制過程的輥縫變化，實現(xiàn)輥縫控制過程。

關(guān)鍵詞：輥縫控制；EGC；HGC

1 輥縫控制簡介

軋機液壓輥縫控制系統(tǒng)用于對軋機輥縫調(diào)整液壓缸的位置控制。

（1）機械壓下調(diào)整：機械壓下用兩個交流電機和聯(lián)軸器同時控制壓下量。值由二級參數(shù)和減厚量來確定。機械壓下用于軋制前的大行程和不精確的輥縫控制。機械壓下使用于設(shè)定無載輥縫、換輥之后標定輥縫（動作到兩輥接觸產(chǎn)生軋制力）、在換輥時移動到特定的位置、無載時調(diào)整水平值等。每個機械壓下有一個氣動的多片的電機抱閘，在每次調(diào)整完成、電源斷電或急停之后抱閘關(guān)閉。機械壓下在不超過200噸時可以壓下，在有軋制力的情況下只能通過液壓壓下進行輥縫的調(diào)整。在操作過程中，液壓輥縫的調(diào)整通過閉環(huán)調(diào)整器進行控制。

（2）HGC缸調(diào)整：一個同步/傾斜控制系統(tǒng)保證兩個壓下缸平行動作，同時滿足上下工作輥水平要求。并保證位置控制、零位調(diào)整功能的位置反饋輸入、速度平衡控制、液壓缸位置補償增益、自動流量增益控制（AFGC）、沖擊壓下補償、零點飄移補償?shù)?/p>

本設(shè)計是對包鋼新體系2250熱軋廠為主要研究對象，針對HGC深入研究，主要內(nèi)容如下：

研究輥縫控制的基本工作原理，分析主要功能和控制方式；AGC的控制理論；AGC的工作方式；輥縫控制過程包含有自動控制程序，位置閉環(huán)和壓力閉環(huán)控制，絕對AGC，動態(tài)設(shè)定AGC，厚度計AGC，相對AGC，前饋式AGC和后饋式AGC等。

2 AGC的控制理論

由于在軋制時，厚度波動、軋機彈性形變、板坯的塑性變形等多種因素，輥縫控制過程是一個復雜的過程。以彈性為例：在軋制過程中，在軋制壓下力的作用下，軋機（工作輥、支撐輥及其軸承、機械壓下、HGC和機架間隙等）產(chǎn)生一定量的形變。由于工作輥的磨損，總的形變量可以達到2-6毫米，軋機的彈性形變將影響到軋輥的輥縫，從而對板坯產(chǎn)生厚度和板型的影響。同時，還要在軋鋼過程中考慮輥縫的補償，當帶鋼頭部進入軋機時，缸內(nèi)的油程受到咬入影響而縮短，因此，帶鋼前端厚度將變厚，沖擊補償用于在帶鋼頭部到來之前對輥縫進行一定的預先壓下，當軋機咬鋼后，沖擊壓下補償值從輥縫參考值中清除。液壓缸的沿伸出方向和縮回方向的速度不同，因為缸的桿側(cè)和腔側(cè)截面積不同。另外，軋制力也影響液壓缸的速度。自動流量增益控制根據(jù)液壓缸的移動方向和軋制力的大小來改變增益用于消除速度偏差。對于長行程液壓缸，根據(jù)液壓缸的不同位置，位置調(diào)節(jié)器的反應(yīng)是根據(jù)不同位置來控制的，液壓缸位置補償增益需要能被應(yīng)用。這個補償用于根據(jù)液壓缸的位置改變增益來消除反應(yīng)的不同。

3 AGC的工作方式

壓力AGC經(jīng)過長期的理論研究和實踐總結(jié)，不斷改進，出現(xiàn)了多種AGC形式，主要有相對AGC，厚度計型AGC，動態(tài)設(shè)定型AGC，絕對AGC等。

相對AGC是指根據(jù)設(shè)定軋制力和成品厚度，通過軋制力和板坯厚度，由輥縫控制系統(tǒng)計算出的輥縫，通過軋制后成品的厚度與成品設(shè)定值進行對比的一套閉環(huán)控制系統(tǒng)，但他是以實際厚度作為基準厚度，很難對頭部沖擊等問題做出相對應(yīng)的補償。絕對AGC是以厚度模型來計算輥縫，通過壓頭傳感器檢測出的軋制力和索尼傳感器檢測出的輥縫位置，計算出成品厚度，與目標厚度進行比較，也就是說二級模型的計算參數(shù)是軋鋼的必要條件，通過二級數(shù)據(jù)計算，控制精度得到了大大提升。二級模型的計算就需要有大量的數(shù)據(jù)進行分析。分析過程又可以分為前饋式和反饋式。

無論是前饋式AGC還是反饋式AGC，都需要有軋制力檢測。軋制力檢測方式是通過壓頭傳感器或壓力傳感器進行軋制力的檢測（壓力變傳感器在壓頭傳感器故障時選用，是備用檢測手段）。反饋AGC是根據(jù)實際檢測的板坯厚度作為控制目標，以提高目標厚度精度為目的，根據(jù)軋制后成品板坯的厚度與目標值之差，來進行軋輥的壓下控制。如果在軋機前后安裝了測厚儀，則可以利用測厚儀的高精度測量值與目標厚度之差進行一套完整的閉環(huán)控制，這樣可以及時消除軋機間隙、工作輥磨損等原因引起的厚度偏差。由于是在檢測板坯厚度之后做出調(diào)整，在板坯軋制時，它不能作為主體AGC控制手段，只能與軋制力檢測方式配合使用，通過軋制力檢測，若超過二級模型設(shè)定，則會打開輥縫，保證軋制過程順利，以實現(xiàn)嚴格按目標厚度軋制。而前饋AGC，又稱監(jiān)控AGC，它的基本原理是跟蹤入口厚度的波動和板坯位置跟蹤，利用實時跟蹤數(shù)據(jù)及實際檢測的軋制力波動來控制軋機輥縫，以消除厚差。在實際控制中，需要跟蹤數(shù)據(jù)準確及軋件入口板坯厚度的精準來準確預測時間延時和系統(tǒng)響應(yīng)時間，才能更好的實現(xiàn)前饋AGC，保證成品厚度及板型的要求。

4 結(jié)語

本文結(jié)合了包鋼2250mm粗軋機自動輥縫控制的基礎(chǔ)上，對輥縫自動控制進行研究，AGC技術(shù)在本廠板坯厚度控制中的應(yīng)用研究的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果進行了分析和展示。目前，新體系板材廠熱軋生產(chǎn)線已全面投產(chǎn)，通過對生產(chǎn)實績的分析，可以看出新技術(shù)被成功的得到了應(yīng)用，有效地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

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