熱軋窄帶鋼厚度自動控制系統設計運用

藥沁春

（攀鋼集團西昌新鋼業有限公司 615012）

隨著各種工藝技術的發展，熱軋窄帶鋼工藝也不斷完善，相比傳統的寬帶剛，目前的熱軋窄帶鋼工藝具有不需縱切、焊接性良好的優勢，但是實際生產效率比較低。厚度自動控制（AGC）功能是利用擾動設備和軟件進行實現的，它能夠實現軋制帶鋼的厚度恒定不變，關于熱軋厚度控制系統來說，設計環節還是比較復雜的。本文將會針對某熱連軋機的結構設計進行分析。

1 熱軋窄帶鋼厚度變化規律

1.1 載機輥縫空載和帶鋼厚度存在的規律

軋機部分會因為軋輥磨損、油膜成周厚度變化、受熱膨脹等，出現軋機彈跳量變化情況，從而產生輥縫。其中輥縫軋機空載是OS，軋制后扎出厚度目標是h，如果輥縫值逐漸減小，這時曲線軋機剛度A就會像A1方向移動，而出口對應的厚度也會隨著h不斷減少，向h1逐漸移動，否則，隨著不斷增大的輥縫，出口厚度也會隨著h值變化逐漸向h2變化。

1.2 扎制力和帶鋼厚度之間存在的規律

軋機的扎制力會因為入口厚度、張力、摩擦系數、變形抗力等因素發生變化，關于扎制力受到影響后帶鋼相關的變形曲線塑性開始給厚度出口造成影響。

（1）入口厚度出口給厚度造成的影響。假設K是軋機剛度參數，保持不變，入口來料厚度H不斷增大，這時塑性帶鋼會逐漸向右B曲線變形移動，而軋制力變化比較小，出口的厚度h會逐漸增大到2h，否則，就會逐漸減少。所以，隨著控制的粗軋機厚度精確度提高，軋機組來料的厚度差也會相對應減少，從而提高帶鋼產品生產的厚度精度。

（2）變形抗力影響出口的厚度，在不斷減小的變形抗力中，隨著曲線軋制力塑性變化，斜率會不斷減小，而出口的厚度也會逐漸變小，反之也是如此。金屬變形抗力會受到頭尾溫差、來料學不均勻性能等因素的影響，而給出口厚度精度造成影響。

（3）摩擦系數給出口厚度造成的影響。隨著軋輥和帶鋼之間的摩擦系數不斷增大時，軋制力也會不斷增大，如果曲線塑性斜率不斷增大，那么出口厚度也會不斷增大，否則，帶鋼出口厚度就會不斷減小。摩擦系數可以表現出軋制速度給出口厚度產生的影響。

2 自動控制厚度的模式分析

2.1 厚度計算式AGC

根據AGC厚度計算式原理，在任意一個軋鋼過程時刻，空載輥縫S0和軋制力P對應的系數，可以通過傳感器壓力和位置進行測量，之后根據相關的彈跳方程，就能將軋鋼任意時刻扎出的厚度h計算出來，也就是將整個軋機作為“厚度計”。

2.2 AGC反饋式

反饋式的結構中形成的回路厚度信號是利用測厚儀進行檢測反饋回路的。

反饋式結構的原理就是：測厚儀進行軋機出口帶鋼出口厚度△h測量，在利用計算機進行厚度設置值△h和△h的對比，如果兩個參數存在偏差△h，那么就利用計算機根據模型進行參數調節，得到調節輥縫對應的數值△S，之后利用壓下機構進行輥縫的調整。

2.3 前饋式AGC

這里通過測厚儀進行前置厚度信號結構回路檢測和反饋，關于前饋式AGC結構介紹。該自動控制模式原理是：將軋機第（i-1）作為第i個軋機厚度計，而實際軋機（i-1）得到的出后厚度是Hi-1，如果軋機i入口厚度是Hi，將給定軋機i入口厚度H0和檢測的Hi-1進行比對，如果兩個參數出現厚度偏差△H，這時就需要進行i軋機相關出口厚度預先偏差△h計算，同時也要計算調節輥縫量的△S。之后按照兩臺軋機和軋制速度之間的距離，進行△H厚度差軋機i時間上的監測點計算，還需要分析傳遞信號和機械之間存在的輥縫，然后調整滯后時間，將監測點與控制點厚度進行重合。前饋式AGC具有很高的準確性，在厚度計式中，可以消除AGC固件系統之后的情況。

3 厚度自動控制系統設計實例分析

本文針對某鋼廠8架粗軋機、620mm帶鋼線和6架精軋機進行分析，在壓下肛腸系統中，都是自動化控制操作，厚度的控制是選擇開環模式控制，壓靠過程是人工進調零，扎出的實際厚度是不能自動獲取的。其中成品的平均偏差是±0.20mm，尺寸厚度范圍是1.8～7.8mm，通條差是在0.15～0.20mm范圍內，其中產品精度厚度需要改進。

3.1 自動厚度控制系統模式

3.1.1 相對厚度自動控制

自動厚度控制包括兩種模式：一是保持模式，另一種是鎖定模式。鎖定模式可以利用計算機，進行軋機設備頭部厚度平均數據計算，并將其作為目標厚度，對各軋機的輥縫、軋制力進行鎖定，實現厚度的自動化調整，從而進行銅帶差優化。保持模式是將帶鋼頭前一條鎖定值作為該鋼帶的值，實現厚度自動調整，所以，對于軋制帶規格相同的鋼，需要保證其狀態的穩定，在進行厚度自動設置，從而保證合理的帶鋼厚度和通條差。

3.1.2 自動絕對厚度控制

使用計算機進行絕對厚度自動控制設定，選擇相應的所定制，提前鎖定好軋機軋制力，之后進行厚度的自動調整，這樣才能保證自動控制系統厚度和預想偏差一致。

3.1.3 厚度監控自動控制

自動厚度監控控制是先進行目標HMI設定，將其作為目標值，利用測厚儀進行設備平均值厚度偏差計算，同時對末軋機對應的零厚度差輥縫進行量值調節，根據壓下負荷進行上游軋機合理分配，同時根據相應的分配比例進行計算量的調節，從而達到控制板目標厚度的控制。

3.2 技術方案分析

自動化厚度控制（AGC）就是對帶鋼厚度變化、軋制運行設備情況、外界擾動等，通過模型算法實現控制，實現榨汁壓力、速度和軋機輥縫值的自動化設置，同時保證合理的偏差厚度控制。一般AGC都是選擇液壓壓下系統結構，該機構的精度高度，相應較快。軋機組控制和帶鋼厚度精度控制存在聯系，軋機液壓QGC裝備系統個數會影響軋機的精度。對于鋼線精軋帶6加軋機組，粗軋料控制厚度是（27±2.7）mm，而偏差率是10%，根據最后上游F6軋機精軋組開始投入依次的AGC液壓，可以得到成品厚度偏差見表1。

經過實現發現，AGCF4～F6液壓三甲軋機投入鋼帶厚度精度較高，投資相對較少，而F16～F4選擇閉環電動下位置控制，F5～F7是自動葉阿姨厚度控制，在檢測F1～F4壓下位置和軋制力時的回路，可以實現閉環電動壓下控制。

4 結語

從上述分析發現，熱軋窄帶鋼自動厚度控制，可以有效提高加工材料厚度的精度，而且能夠提高自動厚度控制的效果，保證產品質量。

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