邯鋼西區冷軋廠酸軋機組2080mm冷軋機厚度控制分析

杜鈺琥+李月虎+孟曉東

摘 要 軋機最基本的功能是實現帶鋼的設定厚度以及板型要求，所以帶鋼的厚度控制是軋制的重要指標之一。我們需要對厚度控制的原理及各種影響因素進行分析。

關鍵詞 厚度控制；帶鋼軋制；定位

中圖分類號：TG155 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0036-01

1 厚度控制的基本原理

軋機厚度控制方法有：秒流量控制（MFC）、監視控制（MON）以及前饋控制（FFC）。

厚度控制由秒流量控制、監視控制以及前饋控制功能產生厚度校正信號，由7號張力輥電機、軋機主傳動電機、液壓壓下系統（HGC）來執行厚度校正。機架控制主要是根據秒流量原理來構建的，由于在冷軋機中寬度改變的很小可以忽略不記，所以秒流量的原理可以簡化為帶鋼速度和厚度的關系。

根據秒流量的原理，恒定的速度變化必然帶來恒定的厚度變化，然而，如果來料的厚度存在偏差則出口的厚度也必然會存在偏差。因此，1機架的厚度控制就尤其重要，其要保證1機架后的帶鋼厚度偏差要在規定值以內。2機架后的帶鋼速度和厚度就會平穩，其之后的機架就可以嚴格按照秒流量的原理來控制帶鋼厚度。同時在最后一個機架裝有監視控制器控制5機架和卷曲機。

2 機架厚度控制分析

1機架厚度控制包括來料厚度偏差的補償。其控制模式包括：監視控制、秒流量控制、前饋控制。入口來料厚度偏差通過1機架前得測厚儀側得，機架的前饋控制通過位移計存器來跟蹤這些厚度偏差，這些厚度偏差被轉換成相應的液壓壓下變化量和7號張力輥的速度變化量。1機架出口的厚度偏差通過1機架后的測厚儀測得，監視控制采用這些厚度偏差來控制1機架的液壓壓下量。但是監視控制優先級低于秒流量控制，實際的出口厚度控制還要通過秒流量來控制。秒流量通過機架前后的測速儀來獲得1機架前后的帶鋼實際速度。

2.1 監視控制

監視控制用來監視1機架出口的厚度。秒流量控制對出口厚度偏差也會有補償。如果只有監視控制，出口的厚度偏差會直接轉化為液壓壓下量和7號張力輥的速度。監視控制和秒流量控制有相同的控制方式，它們記錄出口的厚度偏差并進行補償，其控制回路是相互的。監視控制的輸出會經過一段延時后提供給秒流量控制，因此秒流量控制不會檢測到由監視控制引起的出口厚度變化。監視控制是積分控制，其輸出控制指令到執行機構指導出口的厚度偏差為零。

2.2 前饋控制

前饋控制通過跟蹤1機架前測厚儀記錄的來料厚度偏差進行控制，其對減小厚度偏差有著至關重要的作用。測得的厚度偏差在傳遞給執行器時會將測厚儀與輥縫的距離造成的時間延遲，執行器的反應時間及測厚儀的測量時間考慮在內。由測厚儀和輥縫之間距離造成的偏差在程序中通過一個位移計存器來仿真。控制器會在相應微分時間后發出執行指令即：帶鋼進入輥縫前將執行指令發出。

2.3 秒流量控制

秒流量控制需要記錄機架前后的速度。1機架前的速度由7號張力輥的編碼器來記錄，1機架后的速度由激光測速儀來記錄。秒流量控制的公式如下：

Δh1=v0/v1*（H0+Δh0）-H1*

其中：v=帶鋼速度；H*/h=帶鋼厚度的設定值/實際值；0=入口側；1=出口側。

1機架秒流量控制分兩種控制模式：傳統秒流量和先進秒流量。

1）傳統秒流量控制。傳統秒流量由于厚度控制會引起7#張緊輥速度變化進而造成張力變化。其引起的張力變化通過調整1機架液壓壓下系統（HGC）的輥縫來補償

2）先進秒流量控制。先進秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口區域。軋機入口的7號張力輥用作0機架，其沒有厚度變化，通過控制其與1機架間的速度關系來確定1機架的厚度減少。傳統秒流量由于厚度控制會引起7#張緊輥速度變化進而造成張力變化。其引起的張力變化通過調整1機架液壓壓下系統（HGC）的輥縫來補償。

先進秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口區域。軋機入口的7號張力輥用作0機架，其沒有厚度變化，通過控制其與1機架間的速度關系來確定1機架的厚度減少。7號張力輥具有高度的精確性和快速的響應能力。具有高動態特性的液壓輥縫控制會快速的調整輥縫來補償入口厚度偏差。

前饋控制和監視控制組成了AMF的基本組成，但對于其控制的電機速度和液壓壓下系統卻與傳統秒流量相反。

先進秒流量特性：1機架的液壓壓下由張力控制來設定。張力由7號張力輥與1機架間的速度關系來確定。1機架入口的厚度偏差根據秒流量原理來控制。1機架前測得的厚度偏差通過位置跟蹤傳遞給1機架。當厚度偏差進入機架輥縫時調整7號張力輥的速度和1機架的液壓壓下來保證張力的穩定。

先進秒流量在糾正機架前厚度偏差上效果顯著。傳統秒流量雖然在應對厚度偏差時不如先進秒流量但是其對入口區域的機械特性要求要低，比如其需要較低的扭轉剛性。

3 軋機出口的厚度控制

軋機生產過程中由于各種原因產生的厚度偏差會被5機架后的測厚儀測量記錄。軋機出口區域會根據秒流量的原理來調整速度來消除出口厚度偏差。軋機出口的厚度控制有幾種模式。

1）模式A：模式A適合偏軟偏厚的帶鋼。最終要求的目標厚度在5機架實現。監視控制作用于5機架和卷取機的速度。4、5機架間的張力保持恒定。因此如果厚度產生正偏差則會引起5機架速度增加和液壓壓下量的增加來減少厚度偏差。張力控制的負載會通過5機架適時的給液壓壓下增加輔助量來減少。

2）模式B：模式B適用于薄且硬的帶鋼。此時軋制力的變化所引起的輥剛性形變大于厚度變化。與模式A相似，監視控制作于5機架和卷取機的速度。但是在模式B中，4、5機架間的張力可以允許在一個死區內變化。因此只有當4、5機架間的張力波動超出死區范圍后5機架的液壓壓下控制才會控制壓下量變化來保持張力。

這種控制狀態會被基礎自動化記錄并發給過程自動化，其會通過調整入口區域的厚度控制和負載分配來保證5機架的厚度偏差。

3）模式X：在模式X中，4機架來保證要達到的厚度，5機架用作平整和改善板型用。5機架的軋制力保證恒定，4、5機架間的張力同坐控制4、5機架的速度來實現。厚度控制作用于4機架，所以5機架后的厚度反饋給4機架。

4 結束語

本文對軋機厚度控制的方法及原理進行了研究，取得了我廠在軋機厚度控制中的第一手資料，在此基礎上結合我廠生產的實際情況，提高軋制質量。

參考文獻

[1]SMS SIEMAC公司.邯鄲西區冷軋廠酸軋機組技術[Z].2009.[2]SIMENS公司.邯鄲西區冷軋廠酸軋機組外部功能描述[Z].2009.

[3]SIMENS公司.自動化控制培訓資料[Z].2009.endprint