板帶軋機AGC自動控制系統研究

譚柱花

摘 要 自動厚度控制（AGC:AutomaticGaugeControl）功能的目的是通過精軋機壓下機構的調整以及其他一些補償措施，消除在軋制過程中沿帶鋼長度方向因各種原因產生的帶鋼厚度偏差，保證精軋成品帶鋼縱向（沿中心線）厚度滿足精度要求。

關鍵詞 自動厚度控制 補償措施 帶鋼 精度要求

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A

Research on Strip Mill AGC Automatic Control System

TAN Zhuhua

(Yunnan Yuxi Emerging Steel Co., Ltd., Yuxi, Yunnan 653100)

Abstract Automatic gauge control ( AGC: Automatic Gauge Control ) function is designed by the finishing mill screwdown adjustment as well as a number of other compensation measures, eliminate in the process of rolling along the length of the strip direction for various reasons the strip thickness deviation, ensure finish rolling strip longitudinally ( along the center line ) thickness to meet the accuracy requirements

Key words automatic thickness control; compensation measures; strip steel; accuracy

1 AGC控制原理

1.1 帶材厚差產生的原因

帶材厚度發生變化的原因可以歸結為由軋件產生的、由軋機產生的、軋制工藝狀態變化造成的、以及軋機操作引起的幾大類。由軋件產生的厚差的原因包括軋件變形抗力的變化（如材質不均，溫差）、來料厚度波動等；由軋機產生的厚差的原因包括油膜軸承油膜厚度的變化、軋輥偏心、熱膨脹、磨損等；由軋制工藝狀態變化造成厚度變化的原因包括輥縫、速度的調整等。針對產生厚差的原因不同，應采取不同的厚度控制方式和補償措施。

1.2 帶鋼基本厚度控制功能及補償措施

帶鋼的厚度控制已經開發了多種控制功能，具體包括：GM—AGC，也稱壓力AGC或反饋 AGC、X—監控 AGC、活套補償、寬度補償、尾部補償。

1.2.1 絕對AGC與相對AGC控制原理

絕對AGC與相對AGC是針對厚度控制目標值而提出的兩種控制方式。我們知道，帶鋼熱連軋厚度控制的兩個基本功能為針對熱軋 GM—AGC 和 X—監控AGC，這是兩個獨立的控制功能，各自具有自身的控制目標值。對任何一個機架來說，若不考慮其他控制方式（如前饋 AGC：FF—AGC），則其厚度調節行為取決于這兩種控制功能的合作用。對 X—監控 AGC，厚度控制目標值通常由產品的厚度規格值決定，但為了減小同板差，某些場合（如作為冷軋坯料）也可以帶鋼頭部的實測值作為厚度給定值。稱前者為絕對方式的X—監控 AGC，而稱后者為相對方式的 X—監控 AGC。X—監控AGC只有一個厚度給定值和一個厚度檢測值（由 X 射線測厚儀給出），但它所產生的控制作用則按加權方法分配至各個機架，以減輕末機架的調節負擔。

對GM—AGC，每個機架都有一個相應的厚度控制回路，即每個機架都有其自身的GM方式厚度給定值和反饋值（由彈跳方程給出）。如果厚度給定值取自帶坯通過該機架時在鎖定時刻基于彈跳方程算得的厚度測量值，則稱為相對方式的 GM—AGC；而如果是以過程計算機的設定計算程序所給出的該機架目標厚度（或稱為分配厚度）作為厚度給定值，則稱為絕對方式的 GM—AGC。通常所謂的絕對 AGC，即指絕對方式GM—AGC。絕對方式的 GM—AGC 對于優化軋制過程、提高厚控質量，具有本質上的優越性。但這種方式的有效實現，有賴于設定計算模型的精度和優化，彈跳方程的精度以及執行機構的快速性。根據熱帶軋機的實際情況，多數自動厚度控制系統將以相對GM—AGC 為主，以絕對 GM—AGC 作為可選項。對于 X—監控 AGC 來說，除非專門指定，都將按絕對方式工作，以保證產品規格符合生產要求。

1.2.2 寬度補償

軋件剛度系數 C 是軋制壓力 P 和帶鋼寬度的函數，即 C=f(p,b)。在測得標準輥身長度下的 C 后，需要根據不同的帶鋼寬度對其進行補償，補償值大小可用如下經驗公式求得：

Kb=1-(WR-W)KW/ WR，其中：Kb為帶鋼寬度修正系數、WR為軋輥輥身長度、W 為軋件的寬度、KW為寬度修正因子（一般為 0.2）。

1.2.3 輥縫零位常數 G

間接測厚法是利用輥縫儀信號來表示軋輥縫隙的，但實際上軋輥直徑由于磨損和膨脹而產生的緩慢的變動，其結果將使實際輥縫和輥縫儀指示有差別，即輥縫零位漂移，為此引入了輥縫零位常數 G。輥縫零位常數確定的方法是：利用上一卷鋼在穩定軋制條件時，各機架“實測”出口厚度 h*和用間接法算出的厚度 h 之差來求得，及 G=h*-h，所謂實測厚度是指，在穩定軋制條件下，以末機架后的 X 射線測厚儀所測的成品厚度為依據，用秒流量相等法則推算出的各機架出口厚度。

1.2.4 尾部補償

當帶鋼尾部離開某一機架（i-1 機架）時，下一機架（i 機架）的后張力立即消失，使其軋制壓力加大，因而出現尾部失張厚躍現象。為了消除這一厚差，本 AGC 系統采用“尾部補償”功能，即在帶鋼尾部離開 i-1 機架時，加大 i 機架的壓下量，將帶鋼的尾部多壓一些（壓尾），調節量下式求得：= ，其中 kT為調節增益，hi-1為 i-1 機架帶鋼尾部的出口厚度，t 為帶鋼尾部從 i-1 機架到 i 機架所需的時間。并非每個精軋機架都要進行尾部要補償，是否進行補償可由HMI上選擇開關來控制。一般最末兩個機架的軋制速度高，帶鋼較薄，尾部失張厚躍現象不嚴重，不進行尾部補償。

1.2.5 活套補償

當 AGC 系統對 i 機架輥縫進行 S 的調整后，其軋件出口厚度變化了一個 h 的值，從而導致了機架間的秒流量（或活套量）發生變化。此秒流量變化 vi-1的值，其值的大小可根據秒流量相等的關系求出：hi-1(vi-1+ vi-1) = (hi+ hi)vi展開后得：hi-1vi-1+hi-1 vi-1=hivi+ hivi 因為 hi-1vi-1=hivi，所以hi-1 vi-1=vi hi上式可寫為 hi-1 voi-1(1+fi-1)=vi hi，式中 voi-1 為 i-1 機架軋輥的圓周速度，fi-1為 i-1 機架軋件的前滑系數。由秒流量相等的關系得：==[] /按照以上公式，根據下游機架輥縫值的變化 Si調節上游機架主傳動的速度，即可維持秒流量相等，保持活套量恒定。

2 AGC 的時序控制與邏輯控制

AGC的控制過程主要包括待鋼、穿帶與鎖定、穩態軋制、尾部軋制等階段。在各個不同的階段，AGC有關功能的投入/切除的時刻控制和投入/切除的條件控制，即所謂的時序控制和邏輯控制。正常情況下，經過切頭的帶坯進入精軋機之前，精軋各機架的輥縫 APC（自動位置控制）和主軋機速度均應按照過程計算機針對該材的設定計算結果運行到位，整個機組處于待鋼狀態；AGC 的功能請求開關和方式選擇開關業已置位；而若整個 AGC 系統的有關部分均處于無故障狀態，則計算機系統此時也應給出“AGC 就緒”標志。如果在該階段操作員根據此前的軋制狀況，判定某機架或某幾機架的輥縫或主速度不合適，可以人工干預即通過操作臺手柄進行微調整。由于此前 APC 已經完成，因此人工干預后 APC不會再啟動。從F1 咬鋼開始到帶頭通過精軋末架、各活套調節進入穩態為穿帶階段，AGC的鎖定過程主要在該階段完成。在該階段，采用不同的控制方式和不同的鎖定方式，各機架 AGC 的投入時序也不同。如果是絕對 AGC，則每架咬鋼后，該架 AGC 即刻投入，開始按照設定厚度進行厚度調節。如果是相對 AGC，則 AGC 投入時序視鎖定方式的不同而不同：如選擇 AUTO-1 方式，每架咬鋼后延時一定時間后進行厚度鎖定，并投入 AGC;如選擇 AUTO-2 方式，則整個機組穿帶結束后，根據 X 射線測厚儀給出的帶鋼實測厚度，或者當厚差進入給定精度范圍時就行自動鎖定，或者計時到若干秒后自動鎖定，并在鎖定完成后所有機架 AGC 同步投入。AGC 功能投入運行后，按照控制算法，將精軋出口帶鋼厚度控制到并力圖穩定在設定值附近。AGC 運行期間，某機架的 AGC 或所有機架的 AGC 可以在下述情況發生時予以切除： AGC 部件出現故障，如檢測元件、執行機構異常；操作人員對輥縫進行人工干預；操作人員按下“STOP”(AGC 停止)按鈕；操作人員撤消 AGC 投入請求。如果是因故障引起的 AGC 切除，則在本塊鋼軋制完成前，AGC 保持切除狀態，操作人員此時應撤消 AGC 請求。待對故障進行了確認并排除后，再給出投入請求。如果是壓下人工干預，則在干預期間，AGC停止動作；干預一結束，AGC立即對該架重新進行鎖定，并按照新的鎖定值進行控制。“STOP”按鈕按下后，所有機架的 AGC 全部切除。此后如果再按下“START”按鈕，則全部機架立即進行重新鎖定，AGC 再次投入運行。AGC 投入請求撤消引起的 AGC 切除，可在重新發出請求信號后恢復運行對于絕對 AGC 系統，若操作員對壓下進行了人工干預，則該架 AGC 將在干預結束后，立即進行鎖定，并按照相對 GM-AGC 方式運行。從 F1 拋鋼開始，AGC進入尾部控制階段。某架軋機拋鋼后，該架 AGC 立即切除，同時發出 APC 請求信號，使該機架的輥縫和主速度恢復到咬鋼時的狀態，稱之為壓下和速度回歸。但如果拋鋼時新的設定數據已經下送，則按新的設定值進行APC 控制，為下一條帶鋼的軋制做好準備。

3 結束語

自動厚度控制（AGC:AutomaticGaugeControl）功能的目的是通過精軋機壓下機構的調整以及其他一些補償措施，消除在軋制過程中沿帶鋼長度方向因各種原因產生的帶鋼厚度偏差，保證精軋成品帶鋼縱向（沿中心線）厚度滿足精度要求。以上對AGC在板帶軋鋼中的控制原理及控制方法的研究，對板帶軋鋼的厚度控制起著重要的作用。

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