單機架可逆軋機加減速厚度控制補償的應用

歐陽帆 林峰

摘? 要：文章主要以中冶新材單機架可逆軋機為列，在傳統厚度控制原理基礎上，提出帶鋼頭尾在加減速軋制過程中厚度控制補償的方法，減少頭尾厚度不達標量，提高成材率。

關鍵詞：單機架可逆軋機;加減速;自動厚度控制補償

中圖分類號：TG33? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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）冷軋新材料技術有限公司（以下簡稱中冶新材）采用的軋機是由中冶南方工程技術有限公司自主研發設計的首臺國產六輥單機架可逆軋機，該軋機采用中間輥可軸向移動的技術。具有先進的電氣控制系統，采取張力控制、厚度控制、板形控制等多種控制手段，有效實現了帶鋼生產過程高精度控制，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償的方式，在傳統厚度控制基礎上，對帶鋼頭尾提前達到厚度目標值提供一種手段，利于提高成材率。

2 冷軋AGC系統控制方法簡介

2.1 反饋式厚度自動控制系統

反饋式厚度控制是指帶鋼從軋機出來之后，通過測厚儀測出實際出口軋出厚度并與設定厚度值相比較，得到厚度偏差，當二者相等時，厚度差運算器輸出為零。若實測厚度值與給定厚度值相比較出現厚度偏差時，若實測厚度值與給定厚度值相比較出現厚度偏差時，便將它反饋給厚度自動控制裝置，變化為輥縫調節量的控制信號，輸出給壓下執行機構，以消除此厚度偏差。缺點：因檢出的厚度變化量與輥縫的控制量不是在同一時間內發生的，所以實際軋出厚度的波動不能得到及時的反應，結果使整個厚度控制系統的操作有一定的時間滯后。

2.2 反饋式厚度自動控制系統

為了避免控制傳遞上的滯后或過渡過程的滯后，限制了精度的進一步提高。特別是當來料的厚度波動較大時，更會影響帶鋼的實際軋出厚度的精度。為了克服此缺點，增加采用前饋式厚度自動控制系統，在帶鋼沒有進入本機架之前測量出其入口厚度并與給定厚度值進行比較，當有厚度偏差時，便預先計算出可能產生的軋出厚度偏差，從而確定為消除此偏差值所需的輥縫調節量，然后根據該檢測點進入本機架的時間和移動輥縫調節量所需的時間，提前對本機架進行厚度控制，使得厚度控制點正好是厚度偏差的檢測點。前饋式厚度控制屬于開環控制系統，一般將前饋式與反饋式厚度控制系統結合使用。

2.3 秒流量厚度自動控制方式

秒流量厚度自動控制方式是將進入輥縫的帶鋼，通過安裝在軋機入口的數字式編碼器或者測速儀分成等長區段，然后通過入口測厚儀和安裝在出口的數字式編碼器或者測速儀分別測出每段的軋前厚度和軋后長度。根據秒流量相等原理即可計算每段的實際軋出厚度。秒流量厚度自動控制方式在設備結構及系統設計方面均較簡單，易于安裝和維護。缺點要求設備精度高，帶鋼在高速運行段控制準確性高，升速段和降速段控制受干擾因素太多。

3 加減速厚度控制補償方法

在實際軋制過程中，帶鋼都將經歷升速段，高速運行段，降速段等軋制過程。其中道次開始后的升速段以及道次結束前的降速段軋制過程中，如果帶鋼厚度超差長度過大，直接影響機組成材率。采用前饋式和反饋式的厚度控制在高速運行段能夠很好的控制，但在加減速段由于系統響應等問題容易滯后控制，形成一個負厚差或者正厚差，影響出口厚度變化。所以需要針對軋制加減速過程進行厚度補償。

軋制系數是一組軋制速度，以及這些速度對應的軋制力。用于自動厚度控制系統在加減速階段根據速度做軋制力補償，提高加減速階段的厚度精度。只需要代入數學模型，分別計算各速度下的軋制力即可。但是由于其計算精度有限，或者AGC實際施加效果的原因，這個效率系數直接使用可能無法達到最佳的效果，必須要對其進行修正。

實施控制補償模型步驟，如圖1所示。

S1：建立各軋制道次冷軋軋制力數學模型在道次開始軋制前，計算本道次的軋制系數，用于升降速厚度控制;在當前道次下，不同速度對應的軋制力值，形成初始效率系數，即（V1，F1），（V2，F2）…（Vn，Fn）。并采用自適應修正法，對初始效率系數修正為最終效率系數，即（V1，F1*），（V2，F2*）…（Vn，Fn*）;

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

當K>0或者K

S3：在道次軋制結束后，獲取數據采集軟件記錄的該道次的生產工藝數據，對該道次的冷軋軋制力數學模型進行自學習，更新模型參數并保存在數據庫中，同時計算本道次升降速軋制效率修正因子并保存在數據庫中。

獲取數據采集軟件中本道次第i個升降速段的開始速度Si，結束速度Ei，以及本段出口厚度與設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據：所有速度大于一個指定值，且結束速度與開始速度之差的絕對值大于一個指定值。計算本升降速段效率修正因子Ki，公式：Ki=Ui？鄢C/（Ei-Si），其中C為自適應模型系數，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表示升降速過度補償，K<0表示升降速欠補償。

實例當K=0.06，鋼種為G35W440，第三道次從0.85mm軋制到0.56mm軋制效率的計算值為：針對第三道次，升速段205m/min到362m/min過程，以及穩定運行段362m/min，的厚度控制精度基本一致，在7μm以內。其控制效果如圖2所示。

4 結束語

綜上所述，加減速厚度控制補償方法的應用是利用了現有的軋制力數學模型，并結合一個全新的基于實測數據的自適應算法，進行計算軋制系數。克服了數學模型在不同速度段的軋制力很難同時保證精度的問題。無需采用在線鋼卷試驗即可得到精準的軋制系數，節省了成本，且不影響正常生產;滿足了在線運行的需求，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，顯著提高企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]王賢琳.冷軋帶鋼軋機液壓自動輥縫控制（AGC）系統設計和計算[J].液壓與氣動，2004（1）：6-8.

[2]楊節.軋制過程數學模型[M].北京：冶金工業出版社，1981.

[3]賀峻，王艷麗.單機架可逆式冷軋機AGC系統[J].鋼鐵研究，2000（5）：32-35.

[4]邵遠敬.秒流量液壓AGC系統——用于單機架可逆冷軋機的AGC系統[J].軋鋼，1994（4）：59-61.

[5]朱晨.冷軋機厚度控制系統實現及算法研究[D].江蘇科技大學，2017.