帶鋼冷連軋機組中的自動輥縫控制系統

李開創 宋美娟 李洋 曹秉宇 陳浩

摘? 要：軋機的輥縫控制一直是軋制生產過程中比較重要的工藝參數，由于在軋制過程中，輥縫的大小能夠直接影響到成品的厚度和板型，因此精準的輥縫控制在軋制生產線中顯得尤為重要。

關鍵詞：厚度自動控制;液壓輥縫控制系統;系統調節量

中圖分類號：TG333? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）15-0112-03

Abstract： The roll gap control of the rolling mill has always been an important process parameter in the rolling process. The roll gap size can directly affect the thickness and shape of the finished product in the rolling process， so accurate roll gap control is particularly important in the rolling production line.

Keywords： automatic thickness control; hydraulic roll gap control system; system regulation

1 概述

近年來，隨著國家鋼鐵產業的不斷發展，對軋鋼質量的要求也越來越高，而板厚則成為板帶材質量的重要衡量指標，這直接關系到產品的質量和經濟效益。厚度自動控制AGC系統是提高帶材厚度精度的重要方法之一，現代高速、高效的板帶材的加工要求這種系統能夠在最短的時間內實現壓下并達到精度要求，這就要求控制系統具有兩點特性：（1）控制模型的準確性;（2）AGC系統的快速性。厚度自動控制AGC系統工作時，先預先設定好輥縫間距，通過控制反饋系統進行適時的糾錯調整，進而帶動液壓缸動作，移動調整軋機工作輥之間的輥縫，使得改變軋制力的大小來消除厚度誤差。

2 AGC系統分類

AGC系統是由許多直接或間接影響軋件厚度的系統構成。為了消除各種原因造成的厚差，可采用各種不同的厚度調節方案和措施，AGC控制方法可歸納為以下3種基本形式：

（1）前饋AGC。在軋鋼過程中，由于水印造成的鋼坯硬度波動、溫度波動都會在軋制過程中產生厚度波動，采用前饋AGC可以解決軋鋼過程中這類參數波動引起的帶鋼厚度變化。

（2）監控AGC。軋機工作時，在軋機出口處放置測厚儀，用來檢測帶鋼厚度偏差，進而調節輥縫或軋制速度來消除厚度偏差，這就是監控AGC。

（3）秒流量AGC。由于在軋制過程中，金屬在軋制前后體積不變，所以可以計算出帶材出口厚度，并加以控制，這種方法稱為秒流量AGC[1]。

這三種AGC控制系統都可以通過調整本機架輥縫來消除厚度偏差，借助輥縫控制執行元件來保證厚度的精準。

3 輥縫控制系統簡介

目前國內外軋機多采用的輥縫控制執行機構有機械式和液壓式兩種，其中液壓輥縫控制系統被廣泛地運用在輥縫控制的執行機構中。

（1）機械壓下控制（EGC）：在機械壓下控制系統中，由兩個交流電機和聯軸器同時控制壓下量。機械壓下一般適用于軋制前的大行程和不精確的輥縫控制，而設定無載輥縫、換輥之后標定輥縫以及在換輥時移動到特定的位置、無載時調整水平值等多步過程也可以使用機械壓下[2]，見圖1。

（2）液壓輥縫控制（HGC）：HGC其實就是液壓AGC，就是通過液壓壓下缸的運作來執行的AGC系統。當這種系統工作時，兩個壓下缸平行動作，并且上下工作輥水平運作，同時控制系統還需要保證位置控制、零位調整功能的位置反饋輸入、速度平衡控制、液壓缸位置補償增益、自動流量增益控制、沖擊壓下補償、零點飄移補償[1]。

4 液壓輥縫控制（HGC）系統的具體分析

液壓輥縫控制系統的主要組成部分包括動力源、調整裝置和執行機構，以下是對某鋼廠冷軋機的液壓輥縫控制系統所進行的具體分析。

4.1 動力源

5個恒壓式變量泵組成壓下系統中的泵站，其中有一個變量泵是備用的，在每一個變量泵的出口處還并聯著一個先導式溢流閥，這種先導式溢流閥主要起到安全閥的作用，目前大功率的高壓伺服系統普遍采用這種多聯泵的配置方式[3]。這種配置方式的優點是能量損耗小、效率高，尤其適用于高壓和大功率系統。同時特別適合于流量變化大，并且間歇工作的系統。

4.2 執行機構

在執行機構中，主要的元件有電液伺服閥、液壓缸、軋機負載、測厚儀、位移傳感器和壓力傳感器等。進入液壓缸的液體流量可以通過伺服閥來控制，再通過液壓缸及機架內的相關機構來控制上支撐輥和上工作輥的上下移動，進而達到控制軋制壓力和壓下位置的目的[6]。

4.3 調整裝置

液壓輥縫控制系統可以讓帶鋼厚度達到設定的目標偏差范圍，并且對軋機輥縫進行在線調整。在位置和軋制力閉環控制中，由反饋信號通過伺服閥對液壓缸進出油量的控制來調整輥縫的位置[8]。調整裝置存在于兩個獨立的閉環系統中，分別是軋制力控制和位置控制，這兩種控制方式的類型相似，調整輥縫時把它們各自調整的結果再進行累加，如圖2。

在整個閉環控制系統中，前四個機架均采用位置閉環控制方式，其具體的壓下量設定主要根據秒流量定律和中間機架的恒功率原則設定。這種位置閉環控制方式的優點在于使進口處得到較好的平直度，對產品的板形控制有重要作用，而第五機架采用軋制力控制方式，這樣可以減少軋輥偏心對最終產品造成的影響[9]。