熱軋窄帶鋼厚度自動控制系統的改造

2015-03-15 08:52:35李加祥高紫文于德榮山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部山東萊蕪271104

冶金動力 2015年4期

李加祥，高紫文，于德榮（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部，山東萊蕪　271104）

熱軋窄帶鋼厚度自動控制系統的改造

李加祥，高紫文，于德榮
（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司機械動力部，山東萊蕪271104）

【摘要】在精軋機組后三架軋機上，用液壓厚度自動控制系統替代傳統的電動壓下位置控制系統，引入壓力AGC控制方式，以監控AGC作為輔助，大幅提高帶鋼厚度的控制精度。

【關鍵詞】厚度自動控制；帶鋼；液壓壓下

Transformation of the Automatic Gauge Control System for Hot-Rolled Narrow Strip

Li Jiaxiang, Gao Ziwen, Yu Derong
（The Machine and Power Division of Laiwu Steel, Shandong Iron & Steel Co. Ltd., Laiwu, Shandong 271104, China）

【Abstract】Automatic hydraulic gauge control system was adopted after the last three stands of the finishing mill group of hot rolled narrow strip line to replace the conventional electric press-down position control system and AGC pressure control mode was introduced with monitor AGC as supplementary, which significantly improved the strip gauge control precision.

【Keywords】automatic gauge control; strip steel; hydraulic press-down

1　引言

萊鋼620mm帶鋼線有8架粗軋機和8架精軋機，壓下系統均為電動壓下自動位置控制方式，壓靠過程為人工調零，厚度控制方式為開環控制，實際軋出厚度無法自動獲得。成品厚度尺寸范圍為1.8~ 7.8 mm，平均偏差為±0.20 mm，通條差在0.15~0.20 mm之間。產品厚度精度亟需提高。

2　技術方案

厚度自動控制（Automatic Gauge control，簡稱AGC）是指控制系統根據軋制設備運行狀況、外界擾動和帶鋼厚度的波動，按照控制模型算法，自動調整軋機的輥縫值、軋制壓力和軋制速度等參數，把厚度控制在設定的偏差范圍內。AGC系統一般采用液壓壓下機構，具有響應快、精度高等優點。

帶鋼的厚度精度取決于精軋機組的控制精度，而裝備液壓AGC系統的軋機的數量決定著精軋機組的控制精度。某熱軋帶鋼線精軋機組有6架軋機，經粗軋后來料厚度為（27±2.7）mm，偏差率為10%，從精軋機組最末軋機F6向上游依次投入液壓AGC，測得成品厚度偏差見表1。

表1　實驗數據

實驗證明，與其他方案相比，F4~F6后三架軋機投入液壓AGC能有效地提高帶鋼厚度精度，且相對投資較少。因此確定方案為用前四架(F1~F4)實現電動壓下位置閉環控制，后三架(F5~F7)采用液壓自動厚度控制模式，并且增加F1~F4軋制力和壓下位置的檢測回路，實現電動壓下閉環控制。

3　數學模型

熱連軋厚度自動控制的最基本方法是壓力AGC，各國方式有所不同，最優的是我國發明的動態設定型AGC，簡稱DAGC。DAGC的核心是通過實時測量軋制力和輥縫信號，就可計算出輥縫的調節量，直接對輥縫的變化進行調節，省去了厚度計算的環節。DAGC的優點是響應迅速、可靠性好、調試簡便，其常用公式為：

其中，ΔSi—i時刻消除帶鋼擾動需要的輥縫調節量,mm；

ΔSi-1—(i-1)時刻實測輥縫與設定輥縫差值,mm；

ΔPi—i時刻實測壓力偏差值,kN；

M—軋件塑性系數,kN/mm；

K—軋機剛度,kN/mm；

Kc—軋機當量剛度，kN/mm；

C—可變剛度系數。

4　厚度自動控制系統的控制方式

該厚度自動控制系統包括“壓力AGC”和“監控AGC”兩部分。厚度自動控制系統的控制方式有三種，包括壓力AGC的相對厚度自動控制、絕對厚度自動控制兩種方式，以及監控厚度自動控制方式，其流程圖如圖1所示。

圖1　系統控制流程圖

4.1相對厚度自動控制

相對厚度自動控制有鎖定和保持兩種方式。鎖定方式以通過計算各軋機頭部平均厚度為目標厚度，鎖定各軋機的軋制力和輥縫，進行自動厚度調節，實現最優同帶差；保持方式將前一條帶鋼頭部鎖定值作為本條鋼帶鎖定值進行自動厚度調節，因此，在軋制相同規格的一組帶鋼時，若軋制狀態比較穩定，選擇相對自動厚度的保持方式，能夠保持一組帶鋼厚度和通條差的一致性。

4.2絕對厚度自動控制

絕對厚度自動控制是以過程計算機設定的厚度作為鎖定值，同時鎖定各軋機預報軋制力進行自動厚度調節，追求與設定的厚度偏差最小。

4.3監控厚度自動控制

監控厚度自動控制以HMI設定目標厚度為目標值，計算測厚儀測得的厚度偏差的平均值和對應零厚差的末軋機的輥縫調節量，上游軋機按照壓下負荷分配原則，按比例分配調節量，以達到控制板厚目標值的目的。

實際生產中，當各軋機單次調整量小于0.05 mm時，在成品厚度上的反映小于0.02 mm，調整效果不明顯。因F4的電機壓下響應時間遠落后于F5的液壓壓下，當F5單次調整量大于0.15 mm時，前后軋機易產生大的套量或拉鋼，同時板形不穩，寬度超差造成廢品較多。F6單次調整大于0.10mm時，其前后易產生大的套量或拉鋼，同時影響到F7后板形不穩，導致堆鋼。經過上面的分析，最終將F5~F7三架軋機的厚度控制模式優化成兩種，如表2所示。