單機(jī)架可逆軋機(jī)加減速厚度控制補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

歐陽帆 林峰

摘? 要：文章主要以中冶新材單機(jī)架可逆軋機(jī)為列，在傳統(tǒng)厚度控制原理基礎(chǔ)上，提出帶鋼頭尾在加減速軋制過程中厚度控制補(bǔ)償?shù)姆椒?，減少頭尾厚度不達(dá)標(biāo)量，提高成材率。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)螜C(jī)架可逆軋機(jī);加減速;自動(dòng)厚度控制補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TG33? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）33-0181-02

Abstract： The AGC system for WISDRI（XINYU） reversible single stand cold rolling mill is introduced. The Method of Thickness Control Compensation for Head and Tail of Strip in Acceleration and Deceleration Rolling. The actual results of application show that the AGC system can greatly improve the gauge accuracy of the rolled stock so as to meet the requirements for practical production.Keywords： reversible single stand cold rolling mill; acceleration and deceleration; AGC

1 概述

中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中冶新材）采用的軋機(jī)是由中冶南方工程技術(shù)有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的首臺(tái)國(guó)產(chǎn)六輥單機(jī)架可逆軋機(jī)，該軋機(jī)采用中間輥可軸向移動(dòng)的技術(shù)。具有先進(jìn)的電氣控制系統(tǒng)，采取張力控制、厚度控制、板形控制等多種控制手段，有效實(shí)現(xiàn)了帶鋼生產(chǎn)過程高精度控制，使軋制的硅鋼帶鋼獲得良好的板形。特別采用在軋制過程中加減速厚度補(bǔ)償?shù)姆绞剑趥鹘y(tǒng)厚度控制基礎(chǔ)上，對(duì)帶鋼頭尾提前達(dá)到厚度目標(biāo)值提供一種手段，利于提高成材率。

2 冷軋AGC系統(tǒng)控制方法簡(jiǎn)介

2.1 反饋式厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)

反饋式厚度控制是指帶鋼從軋機(jī)出來之后，通過測(cè)厚儀測(cè)出實(shí)際出口軋出厚度并與設(shè)定厚度值相比較，得到厚度偏差，當(dāng)二者相等時(shí)，厚度差運(yùn)算器輸出為零。若實(shí)測(cè)厚度值與給定厚度值相比較出現(xiàn)厚度偏差時(shí)，若實(shí)測(cè)厚度值與給定厚度值相比較出現(xiàn)厚度偏差時(shí)，便將它反饋給厚度自動(dòng)控制裝置，變化為輥縫調(diào)節(jié)量的控制信號(hào)，輸出給壓下執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以消除此厚度偏差。缺點(diǎn)：因檢出的厚度變化量與輥縫的控制量不是在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，所以實(shí)際軋出厚度的波動(dòng)不能得到及時(shí)的反應(yīng)，結(jié)果使整個(gè)厚度控制系統(tǒng)的操作有一定的時(shí)間滯后。

2.2 反饋式厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)

為了避免控制傳遞上的滯后或過渡過程的滯后，限制了精度的進(jìn)一步提高。特別是當(dāng)來料的厚度波動(dòng)較大時(shí)，更會(huì)影響帶鋼的實(shí)際軋出厚度的精度。為了克服此缺點(diǎn)，增加采用前饋式厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)，在帶鋼沒有進(jìn)入本機(jī)架之前測(cè)量出其入口厚度并與給定厚度值進(jìn)行比較，當(dāng)有厚度偏差時(shí)，便預(yù)先計(jì)算出可能產(chǎn)生的軋出厚度偏差，從而確定為消除此偏差值所需的輥縫調(diào)節(jié)量，然后根據(jù)該檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)入本機(jī)架的時(shí)間和移動(dòng)輥縫調(diào)節(jié)量所需的時(shí)間，提前對(duì)本機(jī)架進(jìn)行厚度控制，使得厚度控制點(diǎn)正好是厚度偏差的檢測(cè)點(diǎn)。前饋式厚度控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般將前饋式與反饋式厚度控制系統(tǒng)結(jié)合使用。

2.3 秒流量厚度自動(dòng)控制方式

秒流量厚度自動(dòng)控制方式是將進(jìn)入輥縫的帶鋼，通過安裝在軋機(jī)入口的數(shù)字式編碼器或者測(cè)速儀分成等長(zhǎng)區(qū)段，然后通過入口測(cè)厚儀和安裝在出口的數(shù)字式編碼器或者測(cè)速儀分別測(cè)出每段的軋前厚度和軋后長(zhǎng)度。根據(jù)秒流量相等原理即可計(jì)算每段的實(shí)際軋出厚度。秒流量厚度自動(dòng)控制方式在設(shè)備結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面均較簡(jiǎn)單，易于安裝和維護(hù)。缺點(diǎn)要求設(shè)備精度高，帶鋼在高速運(yùn)行段控制準(zhǔn)確性高，升速段和降速段控制受干擾因素太多。

3 加減速厚度控制補(bǔ)償方法

在實(shí)際軋制過程中，帶鋼都將經(jīng)歷升速段，高速運(yùn)行段，降速段等軋制過程。其中道次開始后的升速段以及道次結(jié)束前的降速段軋制過程中，如果帶鋼厚度超差長(zhǎng)度過大，直接影響機(jī)組成材率。采用前饋式和反饋式的厚度控制在高速運(yùn)行段能夠很好的控制，但在加減速段由于系統(tǒng)響應(yīng)等問題容易滯后控制，形成一個(gè)負(fù)厚差或者正厚差，影響出口厚度變化。所以需要針對(duì)軋制加減速過程進(jìn)行厚度補(bǔ)償。

軋制系數(shù)是一組軋制速度，以及這些速度對(duì)應(yīng)的軋制力。用于自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)在加減速階段根據(jù)速度做軋制力補(bǔ)償，提高加減速階段的厚度精度。只需要代入數(shù)學(xué)模型，分別計(jì)算各速度下的軋制力即可。但是由于其計(jì)算精度有限，或者AGC實(shí)際施加效果的原因，這個(gè)效率系數(shù)直接使用可能無法達(dá)到最佳的效果，必須要對(duì)其進(jìn)行修正。

實(shí)施控制補(bǔ)償模型步驟，如圖1所示。

S1：建立各軋制道次冷軋軋制力數(shù)學(xué)模型在道次開始軋制前，計(jì)算本道次的軋制系數(shù)，用于升降速厚度控制;在當(dāng)前道次下，不同速度對(duì)應(yīng)的軋制力值，形成初始效率系數(shù)，即（V1，F(xiàn)1），（V2，F(xiàn)2）…（Vn，F(xiàn)n）。并采用自適應(yīng)修正法，對(duì)初始效率系數(shù)修正為最終效率系數(shù)，即（V1，F(xiàn)1*），（V2，F(xiàn)2*）…（Vn，F(xiàn)n*）;

S2：在道次軋制過程中，采用數(shù)據(jù)采集軟件（IBA-PDA）記錄該道次的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，采集頻率優(yōu)選為10ms;從數(shù)據(jù)庫獲取此鋼種本道次的升降速軋制效率修正因子K;獲取初始效率系數(shù)的軋制力最小值Fmin;修正軋制效率系數(shù)的軋制力，公式：Fi*=Fmin+（Fi-Fmin）？鄢（1-K），式中Fi表示第i個(gè)速度對(duì)應(yīng)的初值軋制力，F(xiàn)i*表示第i個(gè)速度對(duì)應(yīng)的修正后的軋制力。

當(dāng)K>0或者K

S3：在道次軋制結(jié)束后，獲取數(shù)據(jù)采集軟件記錄的該道次的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，對(duì)該道次的冷軋軋制力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自學(xué)習(xí)，更新模型參數(shù)并保存在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)計(jì)算本道次升降速軋制效率修正因子并保存在數(shù)據(jù)庫中。

獲取數(shù)據(jù)采集軟件中本道次第i個(gè)升降速段的開始速度Si，結(jié)束速度Ei，以及本段出口厚度與設(shè)定厚度偏差的平均值Ui;其中Si和Ei單位是m/min， Ui單位是？滋m。

僅獲取滿足以下條件的升降速段的工藝數(shù)據(jù)：所有速度大于一個(gè)指定值，且結(jié)束速度與開始速度之差的絕對(duì)值大于一個(gè)指定值。計(jì)算本升降速段效率修正因子Ki，公式：Ki=Ui？鄢C/（Ei-Si），其中C為自適應(yīng)模型系數(shù)，單位是106min-1，C>0。

累加本道次所有升降速段效率修正因子Ki，然后再乘以此鋼種的上一卷帶鋼在本道次的效率修正因子Klast，即可得到本道次升降速軋制效率修正因子K，公式：K=（ΣKi）*Klast。K的含義：如果K>0表示升降速過度補(bǔ)償，K<0表示升降速欠補(bǔ)償。

實(shí)例當(dāng)K=0.06，鋼種為G35W440，第三道次從0.85mm軋制到0.56mm軋制效率的計(jì)算值為：針對(duì)第三道次，升速段205m/min到362m/min過程，以及穩(wěn)定運(yùn)行段362m/min，的厚度控制精度基本一致，在7μm以內(nèi)。其控制效果如圖2所示。

4 結(jié)束語

綜上所述，加減速厚度控制補(bǔ)償方法的應(yīng)用是利用了現(xiàn)有的軋制力數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合一個(gè)全新的基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)算法，進(jìn)行計(jì)算軋制系數(shù)?？朔藬?shù)學(xué)模型在不同速度段的軋制力很難同時(shí)保證精度的問題。無需采用在線鋼卷試驗(yàn)即可得到精準(zhǔn)的軋制系數(shù)，節(jié)省了成本，且不影響正常生產(chǎn);滿足了在線運(yùn)行的需求，加減速控制水平基本和高速段控制水平一致，提高了成材率，顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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