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轧窄带钢厚度自动控制系统的应用研究

收藏打印发给朋友发布者：郑亮

浏览156次时间：2016年9月01日 17:17

郑亮

（莱芜钢铁集团电子有限公司，山东莱芜，271104）

摘要：本文以液压厚度自动控制系统联合压力AGC 控制方式，取代传统电动压下位置控制系统，探析其在精轧机组后三架轧机上的应用效果。旨在为相关工作人员提供有价值的参考信息，促使热轧生产过程中带钢厚度控制更具精度。

关键词：轧窄带钢厚度；自动控制系统；应用研究

Application Research on automatic control system of narrow strip steel thickness

Zheng Liang

(Laiwu iron and Steel Group Electronics Co.,Ltd. Laiwu Shandong,271104)

Abstract ：In this paper,taking the thickness of the hydraulic automatic control system combined with pressure AGC control mode to replace the traditional electric pressure position control system.Analysis of the mill frame mill application effect.The aim is to provide valuable reference information for relevant staff,and to promote the control of strip thickness in hot rolling production.

Keywords ：rolling narrow strip steel thickness;automatic control system; Application Research

由八架精轧机以及八架粗轧机构成的莱钢620mm 带钢线，均通过电动压下自动位置控制的方式运行压下系统，并以人工清零的方式进行压靠，通过开环控制方式进行厚度控制，无法自动获取轧出的实际厚度。一般情况下，产品的厚度尺寸介于1.7mm- 7.9mm 之间，平均存在±0.20mm 的偏差，而且通调差一般介于0.14mm-0.20mm 范围内，提升产品热轧厚度的精度迫在眉睫。

1 设计方案

厚度自动控制即AGC，主要指代的是控制系统基于综合考虑轧制设备实际运行状况、带钢厚度波动以及外界扰动情况的前提，结合控制模型算法，对轧机的各项参数，例如轧制速度、轧制压力以及辊缝值等进行自动调整，确保带钢厚度的偏差值不会超过允许偏差范围。AGC 系统普遍为液压压下机构，存在精度较高以及响应较快等特点。

精轧机组控制的精度将会直接影响带钢厚度的精度，而精轧机组控制的精度又会受到配备液压AGC 系统轧机数量的影响。我国某热轧厂的热轧带钢线精轧机组所含有的轧机为6 台，经过粗轧处理后，材料的厚度平均值约为（26±2.8）mm 左右，偏差率在11% 左右，由精轧机组最后一台轧机开始，以此向前投入液压AGC，然后对成品的厚度值进行有效策略，最终发现，将液压AGC 投入后数第一个台至后数第三台轧机中，可以明显改善带钢厚度的精度，而且总体投资成本相对较少。

2 控制模型

压力AGC 属于最基本的热连轧厚度自动控制方法，世界范围内不同地区的实际应用方式也各有不同，其中，应用效果最为显著的便是我国动态设定型AGC，即DAGC。DAGC 的主要应用能效是对辊缝信号以及轧制力进行实时测量，然后在此基础上，对辊缝调节量进行准确计算，进而有效调节辊缝变化情况，无需再计算带钢厚度，具有较强的便捷性，而且调试简便、可靠性较高、响应迅速。DAGC 常用的计算公式如下：

①

②

其中， Qi 中的i 表示为带钢扰动需要时刻消除的辊缝调节量，单位为mm ； Qi-1 中的i-1 表示为辊缝实测值与设定值的差，单位为mm ； Ei 中的i 表示压力实测偏差值，单位为kN ；W 表示轧件塑性系数，单位为kN/mm ；S 表示轧机刚度，单位为kN/mm ； SR 表示轧机当量刚度，单位为kN/mm ；A 表示可变刚度系数。

3 厚度自动控制系统的应用方式

厚度自动控制系统主要涵盖两个部分：其一，监控AGC ；其二，压力AGC。厚度自动控制系统常用以下三种控制方式，即监控厚度自动控制方式、绝对厚度自动控制方式以及相对厚度自动控制方式，具体控制流程如下：以50s 为间隔进行执行；判断是否具备AGC 条件，否则转其他回路，是则进行采样，并对设定辊缝值进行记忆；通过X 射线测厚仪对控制值计算进行监视；结合实测速度以及压力，确定油膜厚度；对轧机进行刚度测量；明确带刚塑性刚度系数；择取控制方式，并判断监控AGC 是否具备条件；如果压力AGC 属于绝对，则将过程计算机设定的厚度以及轧制力作为带钢目标值，然后采集轧机的辊缝以及轧制力值；如果属于相对，则将头部计算机厚度以及头部轧制力作为目标值，然后采集轧机的辊缝以及轧制力值；如果监控AGC 判定结果为不具备条件，则采取压力AGC ；如果具备条件，则通过测厚仪，对出口厚度进行测量；计算设定厚度与实际厚度之间的偏差；如果偏差小于死区值，重复测量出口厚度；超出死区值，则对辊缝调节量进行计算；如果调节量小于单次调节量的最大值，只对本轧机辊缝调节量进行调整，如果大于单次调节量的最大值，对辊缝调节量进行设定分配，对各个轧机的辊缝进行调整。与此同时，采集轧机的辊缝以及轧制力值后，计算二者的平均值，然后求取出口厚度；141

测试工具与解决方案

2016.10

如果出口厚度与目标厚度的差值的绝对值小于极限偏差值，则转其他回路，如果大于极限偏差值，补偿并修正轧机尾部、张力以及刚度等量，最终以公式①进行验证，如果辊缝调节量小于单次调节量的最大值，只对本轧机辊缝调节量进行调整，如果大于单次调节量的最大值，对辊缝调节量进行设定分配，对各个轧机的辊缝进行调整。

3.1 监控厚度自动控制。监控厚度自动控制的目标值为HMI 设定的目标厚度，通过测厚仪，对厚度偏差进行测量，然后计算平均偏差以及相对零厚差的后数第一台轧机辊缝调节量，基于压下负荷分配原则，按照特定比例对上游轧机的调节量进行分配，以此保证厚度控制值符合目标值。

3.2 绝对厚度自动控制。将过程计算机所设定的厚度作为绝对厚度自动控制的所定制，并对各个轧机的轧制力进行有效锁定，自动调节其厚度，以此实现其实际厚度值与设定厚度值差最小化。

3.3 相对厚度自动控制。一般情况下，相对厚度自动控制有两种应用方式：其一，保持方式；其二，锁定方式。其中的锁定方式主要是通过对各个轧机头部厚度的平均值进行计算，以此作为目标厚度，进而对各个轧机的辊缝以及轧制力进行有效锁定，最终自动调节厚度，促使同带差实现最优。保持方式下，确保本条带刚的锁定值与前一条带钢锁定值一致后，自动调节带钢的厚度。所以，在相同组带钢的轧制规格一致时，如果轧制状态具有良好的稳定性，择取保持的相对厚度自动控制方式，可以确保相同组带钢的通调差以及厚度不存在明显差异。

实际生产过程中，如果各个轧机的单次调整量均不超过0.05mm，成品厚度反映不超过0.02mm 时，调整效果并不显著。主要原因是，后数第二台轧机相对比后数第一台轧机的压下响应时间要晚，当后数第二台轧机的单次调整量超过0.15mm 时，后数第一台以及后数第三台轧机便会出现较大的拉钢，或是套量情况，降低板形的稳定性，宽度超差，无法正常投入使用，只能成为废品，造成严重浪费，损害热轧厂的整体效益。当后数第一台轧机的单次调整超过0.10mm 时，在后数第二台轧机的影响下，也会出现较大的拉钢，或是套量情况，导致后板形丧失稳定性，发生堆钢情况。综上所述，可以将后数第三台至- 后数第一台轧机的厚度控制模式优化成以下两种模式：

表1 三台轧机的厚度控制模式

4 结语

通过本文研究可知，将液压厚度自动控制系统合理应用于热轧窄带钢精轧机组中，可以显著优化产品厚度的精度，而且结合监控AGC 以及压力AGC 进行厚控，可以有效降低产品的废弃率，提高热轧厂的整体效益，值得广泛应用及推广。

参考文献

[1] 李加祥. 热轧窄带钢厚度自动控制系统的研究与应用[D]. 青岛理工大学,2014.

[2] 李冠宇.400mm 热轧带钢粗轧立辊自动宽度控制系统研究[D]. 太原科技大学,2014.

（上接157 页）

术、自动化技术，这也是高级的企业信息化管理环节。

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