厚度自動控制系統(tǒng)在新鋼冷連軋的應用
2011-12-31 00:00:00楊世平
中華建設科技 2011年12期
【摘要】本文簡要分析了影響冷連軋帶鋼厚度精度的因素，說明了厚度自動控制的原理和幾種常用的AGC系統(tǒng)，并介紹了，新鋼1550五機架冷連軋AGC系統(tǒng)的基本組成。
【關(guān)鍵詞】冷連軋；AGC
Thickness of the automatic control system in the application of new steel cold rolling
Yang Shi-ping
(Xinyu Iron and Steel Co.， LtdXinyuJiangxi336501)
【Abstract】This paper analyzes the impact of cold rolling strip thickness accuracy of the factors that explain the thickness of the automatic control theory and several common AGC system， and introduced the new 1550 five-stand cold rolling steel AGC system's basic components.
【Key words】Cold rolling;AGC
1. 前言
新鋼1550冷連軋機組于2010年建成投產(chǎn)，同近年來國內(nèi)投產(chǎn)的其它冷連軋機一樣，1550裝備了先進的厚度自動控制系統(tǒng)（簡稱AGC系統(tǒng)）。厚度自動控制系統(tǒng)是通過測厚儀或傳感器對帶鋼實際厚度連續(xù)進行測量并根據(jù)實測值與給定值比較得出的偏差信號，借助于檢測控制回路和裝置及計算機程序，改變壓下位置、張力或軋制速度，把厚度控制在允許偏差范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)方法。
2. 冷軋成品產(chǎn)生厚差的原因
(1)軋件的因素:來料厚度、硬度不均。
(2)軋機的因素:軋輥偏心、軋輥熱膨脹、磨損、油膜厚度的波動。
(3)工藝的因素:張力變化、軋制速度變化、摩擦系數(shù)變化、動態(tài)變規(guī)格及過焊逢等因素。
3. AGC系統(tǒng)的控制方式
(1)軋輥壓下控制方式:最主要的厚度控制方式，常用于消除由于軋件和工藝方面的因素造成的厚度差。有測厚儀直接反饋式、厚度計式、前潰式、秒流量法等厚度自動控制系統(tǒng)。
(2)軋制張力控制方式:通過調(diào)節(jié)前后張力來改變軋件塑性系數(shù)以控制厚度，配合壓下調(diào)節(jié)。
(3)軋制速度控制方式:通過調(diào)節(jié)軋制速度以影響張力和摩擦系數(shù)等因素的變化來改變厚度。
4. 常用AGC系統(tǒng)的原理和形式
4.1前饋AGC(預控AGC)（前饋AGC控制原理見圖1）
圖1前饋AGC控制原理
（1）利用軋機入口側(cè)的測厚儀測量的入口
厚度預測帶鋼厚度偏差，以調(diào)節(jié)輥縫
或軋制壓力。
（2）開環(huán)控制，一般與其它AGC聯(lián)合使用。
δH=H0-Hi
δH——來料厚差；
H0——設定厚度；
C——軋機剛性數(shù)；
Q ——軋件塑性系數(shù)；
δS——輥縫調(diào)節(jié)量；
4.2厚度AGC（厚度AGC控制原理見圖2）。
（1）利用測厚儀直接測量帶
鋼出口厚度偏差，從而
調(diào)節(jié)輥縫。
（2）響應滯后。
δS=C+QCδh
h實——實測厚度；
h給——給定厚度；
δh——厚差；
δs——輥逢差；
Q——軋件塑性系數(shù)；
C——軋機剛性數(shù)；
圖2厚度AGC控制原理
4.3壓力AGC（壓力AGC控制原理見圖3）。
（1）利用軋制壓力根據(jù)彈跳
方程間接測量帶鋼厚度
偏差，以調(diào)節(jié)輥縫。
（2）響應快，但精度低［3］。
δs=C+QCδh
s ——輥逢值；
δs——輥逢差；
P——軋制壓力；
δh——厚差；
h——計算厚度；
圖3壓力AGC控制原理
4.4張力AGC（張力AGC控制原理見圖4）。
（1）改變后張力調(diào)節(jié)厚差。
（2）調(diào)節(jié)相鄰機架速度差或
調(diào)節(jié)開卷機或卷取機電
流。
（3）用于冷連軋機精調(diào)AGC。
T ——實測張力；
Tc ——張力基準值；
VC5——速度基準值；
V5 ——速度反饋值；
hc——厚度基值；
h5——厚度實測值；
圖4張力AGC控制原理
4.5秒流量AGC。
（1）秒流量AGC是目前現(xiàn)代化冷連軋生產(chǎn)線上配備的一種先進厚度控制方法，可在冷連軋機組任何機架上使用。
（2）按厚度控制調(diào)整手段可分為:輥縫秒流量AGC和張力秒流量AGC。
（3）穩(wěn)態(tài)連軋過程中各機架間秒流量應保持恒定，即機架入口厚度與出口厚度之比應等于出口速度與入口速度之比。因此，如果i+1機架的入口厚度、入口速度和出口速度已知，則按照秒流量恒定原理計算出i+1機架出口厚度，將該厚度與目標厚度進行比較得到出口厚度偏差，通過調(diào)整i+1機架輥縫或i機架輥速來消除厚度偏差。
5. 現(xiàn)代五機架冷連軋AGC系統(tǒng)控制的基本思想
（1）采用壓力內(nèi)環(huán)、厚度外環(huán)控制，壓力內(nèi)環(huán)能消除軋輥偏心等軋機擾動因素，單純的壓力內(nèi)環(huán)會使軋件擾動因素放大，故同時配上厚度外環(huán)以消除軋機和軋件兩方面帶來的擾動。
（2）嚴格采用速度比控制，既保持各機架速度比來保證厚度分配比。
（3）張力信號一般用于控制下一機架的壓下。
（4）1＃、2＃機架AGC為粗調(diào)，借助1＃、2＃機架的前饋AGC和1＃機架的反饋AGC，調(diào)節(jié)1＃機架的壓下位置，以消除95%的來料厚差。
（5）3＃機架為基準架，一般不參于厚控。
（6）4＃、5＃機架AGC為精調(diào)，采用張力為調(diào)節(jié)手段，根據(jù)實測成品厚差來反饋控制3＃、4＃機架或4＃、5＃機架之間的張力，以控制成品厚度偏差。
6. 新鋼1550五機架冷連軋AGC系統(tǒng)組成
以現(xiàn)代五機架冷連軋AGC系統(tǒng)控制思想為基礎，優(yōu)化設計了新鋼1550五機架冷連軋機AGC系統(tǒng)配置方案。新鋼1550五機架配有三臺測厚儀，三臺測速儀，其粗調(diào)AGC由預控AGC（FFC）、秒流量AGC(MFC)、監(jiān)控AGC(MON)及偏心補償AGC(REC)組成，精調(diào)AGC設計了A、B、C三種模式，由秒流量AGC(MON)及偏心補償AGC(REC)組成。
6.1粗調(diào)AGC。
（1）1＃機架預控AGC。
——根據(jù)入口測厚儀厚度，延時控制；
——采用厚度外環(huán)，壓力內(nèi)環(huán)；
（2）1＃機架秒流量AGC。
——由實測軋件速度和入口厚度根據(jù)秒流量恒等法則計算厚度，與給定值比較計算厚差；
（3）1＃機架監(jiān)控AGC。
——根據(jù)1＃機架后測厚儀測出的厚度，計算平均厚差，代入負載輥縫的彈跳方程中，用于負載輥縫調(diào)節(jié)；
（4）2#機架預控。
——根據(jù)1＃機架后測厚儀厚度，由秒流量相等原則，計算1＃機架速度調(diào)節(jié)量；
6.2精調(diào)AGC。
根據(jù)成品帶鋼厚度、帶鋼材質(zhì)由操作員進行選擇。
（1）A方式。
——適用范圍：軋制產(chǎn)品厚度大于0.4mm，且材質(zhì)較軟；
——采用5＃機架的預控和監(jiān)控，控制5＃機架速度；
——通過調(diào)節(jié)5＃機架輥縫，保持4＃機架、5＃機架張力恒定；
（2）B方式。
——適用范圍：軋制產(chǎn)品厚度小于0.4mm，且材質(zhì)較硬；
——采用“張力極限控制”方式，允許張力在15％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以控制厚度，如果超過15％，還需要通過調(diào)整輥縫回到極限范圍內(nèi)，然后回到A方式；
（3）C方式。
——適用范圍：如果來料平直度不好，5＃機架可作為平整機使用；
——用4＃機架后張力儀對4＃機架進行預控＋監(jiān)控，控制4＃速度；
——通過調(diào)節(jié)4＃機架速度，保4＃、5＃機架張力恒定；
——用5＃機架出口厚度，修正5＃機架的設定厚度；
7. 結(jié)束語
冷連軋多年的生產(chǎn)實踐已充分體現(xiàn)了現(xiàn)代五機架冷連軋機AGC系統(tǒng)的優(yōu)越性，這也是近年來國內(nèi)新建寬帶冷連軋普遍采用的控制方式，但用戶對帶鋼質(zhì)量的要求越來越高，必將推動自動控制技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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［2］張景進板帶冷軋生產(chǎn)［M］北京冶金工業(yè)出版社2006.
［3］劉玠冷軋生產(chǎn)自動化技術(shù)［M］北京冶金工業(yè)出版社2008.
［文章編號］1619-2737（2011）12-19-257
［作者簡介］ 楊世平(1968-)，男，職稱：工程師，從事軋鋼工藝技術(shù)工作。
