基于軋機輥縫數學模型的軋件出口厚度研究

摘要：軋機輥縫控制在試驗試制之前需要研究軋機輥縫數學模型，這樣可以得出軋件出口厚度保持恒定的能力。本文根據軋件彈跳方程和液壓伺服系統的數學模型推導出了輥縫調節數學模型方框圖，基于此數學模型分析了軋件出口厚度與軋件入口厚度的偏差。

關鍵詞：軋機;液壓伺服系統;軋件厚度;數學模型

Abstract：It isvery necessary to study the math model of the roll gap controlfor the rolling mill，which can obtain the rolled piece thickness.Themath modelblock-diagram isderivedbased on the equations of the mill elastic deformation and hydraulic servo-system.Thedifference between the entry and exit rolledpiece thickness is analyzed

Keywords：Rolling mill，Hydraulic servo-system，rolled piece thickness

1.前言

萬能軋機目前在現代工業領域內得到了廣泛的應用。而對軋機輥縫的控制，目前多是用液壓伺服控制技術，這主要是因為其具備動態相應快、實現精度高、輸出功率大等優點[1，2]。而在對軋機輥縫控制進行預測之前需要掌握其數學模型[3] ，為此本文根據推導出了輥縫調節數學模型方框圖，并對軋件的出口厚度進行了計算。

2.輥縫控制及液壓伺服技術

軋機機架內安裝有上輥和下輥兩個水平輥，水平輥的上升下降均由相應的調節液壓缸進行驅動[4] 。每個水平輥由兩個液壓缸進行控制，在液壓缸的柱塞端安裝壓力傳感器來計算軋制力，同時調節缸上安裝有高精度位移傳感器用于精確測量活塞桿的位置，進而實現閉環控制。萬能軋機輥AGC技術可以看成為板帶軋機AGC的移植，但由于H型鋼的翼緣和腹板尺寸測量準確較為困難，所以只采用GM-AGC。為了保持軋制過程中輥縫恒定，采用的液壓原理圖如圖1所示。液壓系統工作過程為：由伺服閥對調節缸的活塞腔進行單邊控制，另一腔直接接入低壓回路。調節缸的活塞腔實際壓力值由一個壓力傳感器進行監測，由兩腔的壓力差可以計算出軋制力，AGC系統進行機架變形計算。伺服閥入口壓力管線和出口管線上安裝液控單向閥，將伺服閥與出入口管線隔開，這些液控單向閥由另一個單電磁鐵換向閥控制。

3.數學模型及方框圖

首先根據軋件的彈跳方程推導出軋件的厚度偏差公式，為了保證此厚度偏差時刻趨近于零，液壓伺服需要不斷工作。采用GM-AGC控制模型后，AGC工作過程為：

最后得到的輥縫調節數學模型方框圖如圖2所示，其中各參數值見表1所示。根據以上輥縫調節數學模型方框圖，對軋件出口厚度進行計算。圖3表示了軋件入口厚度與鎖定厚度隨著時間的變化關系，軋件的鎖定厚度始終保持在0.047 m，而軋機的入口厚度則是在5 s、10 s和15 s的時刻發生了變化。盡管軋件入口厚度在變化，但是從圖4中可以看出，軋機的出口厚度基本保持在0.047 m處，這說明該數學模型的方框圖中得到的計算結果正確可信。

4.結論

本文對基于軋機輥縫數學模型的軋件出口厚度進行了研究。從推導出的軋機輥縫控制方框圖中可以得出軋件出口變化的動態性能，該數學模型較為精確地計算出軋件出口厚度動態變化?；谠摂祵W模型方框圖可以快速計算軋機輥縫變化，為后續的試驗測試提供了參考。

參考文獻：

[1] 郭煜敬，謝志江，王彥忠，等.萬能軋制線高速鋼軌軋制參數優化模型研究[J].中國機械工程，2010，21（10）：1200-1202，1207.

[2] 譚巍，關德寧.萬能軋機自動位置控制系統[D].，1994.

[3] 譚樹彬，鐘云峰，劉建昌，等.軋機輥縫控制建模及仿真[J].系統仿真學報，2006，18（6）：1425-1427.

[4] 趙麗娟 [1，才宏，劉杰.四輥冷連軋機液壓壓下系統建模研究[J].機床與液壓，2006，2：128-129.

作者簡介：

陳猛，男，1984.9月生，漢，籍貫：安徽泗縣身份證：342225198409100037。