軋機(jī)輥縫自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

王宣 任彥

摘 要：軋機(jī)的輥縫控制是熱軋生產(chǎn)過(guò)程中幾個(gè)最重要的工藝參數(shù)之一，由于輥縫的大小，在軋制過(guò)程中直接影響到成品厚度、板型，因此精準(zhǔn)的輥縫控制是一個(gè)軋鋼廠的關(guān)鍵。其控制系統(tǒng)是通過(guò)傳感器將軋制過(guò)程中的輥縫反饋，由平直度儀，多功能儀檢測(cè)板型的厚度變化，為保證厚度的精準(zhǔn)，將借助輥縫控制執(zhí)行元件，改變EGC、HGC，從而保證軋制過(guò)程的輥縫變化，實(shí)現(xiàn)輥縫控制過(guò)程。

關(guān)鍵詞：輥縫控制；EGC；HGC

1 輥縫控制簡(jiǎn)介

軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)用于對(duì)軋機(jī)輥縫調(diào)整液壓缸的位置控制。

（1）機(jī)械壓下調(diào)整：機(jī)械壓下用兩個(gè)交流電機(jī)和聯(lián)軸器同時(shí)控制壓下量。值由二級(jí)參數(shù)和減厚量來(lái)確定。機(jī)械壓下用于軋制前的大行程和不精確的輥縫控制。機(jī)械壓下使用于設(shè)定無(wú)載輥縫、換輥之后標(biāo)定輥縫（動(dòng)作到兩輥接觸產(chǎn)生軋制力）、在換輥時(shí)移動(dòng)到特定的位置、無(wú)載時(shí)調(diào)整水平值等。每個(gè)機(jī)械壓下有一個(gè)氣動(dòng)的多片的電機(jī)抱閘，在每次調(diào)整完成、電源斷電或急停之后抱閘關(guān)閉。機(jī)械壓下在不超過(guò)200噸時(shí)可以壓下，在有軋制力的情況下只能通過(guò)液壓壓下進(jìn)行輥縫的調(diào)整。在操作過(guò)程中，液壓輥縫的調(diào)整通過(guò)閉環(huán)調(diào)整器進(jìn)行控制。

（2）HGC缸調(diào)整：一個(gè)同步/傾斜控制系統(tǒng)保證兩個(gè)壓下缸平行動(dòng)作，同時(shí)滿(mǎn)足上下工作輥水平要求。并保證位置控制、零位調(diào)整功能的位置反饋輸入、速度平衡控制、液壓缸位置補(bǔ)償增益、自動(dòng)流量增益控制（AFGC）、沖擊壓下補(bǔ)償、零點(diǎn)飄移補(bǔ)償?shù)?/p>

本設(shè)計(jì)是對(duì)包鋼新體系2250熱軋廠為主要研究對(duì)象，針對(duì)HGC深入研究，主要內(nèi)容如下：

研究輥縫控制的基本工作原理，分析主要功能和控制方式；AGC的控制理論；AGC的工作方式；輥縫控制過(guò)程包含有自動(dòng)控制程序，位置閉環(huán)和壓力閉環(huán)控制，絕對(duì)AGC，動(dòng)態(tài)設(shè)定AGC，厚度計(jì)AGC，相對(duì)AGC，前饋式AGC和后饋式AGC等。

2 AGC的控制理論

由于在軋制時(shí)，厚度波動(dòng)、軋機(jī)彈性形變、板坯的塑性變形等多種因素，輥縫控制過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。以彈性為例：在軋制過(guò)程中，在軋制壓下力的作用下，軋機(jī)（工作輥、支撐輥及其軸承、機(jī)械壓下、HGC和機(jī)架間隙等）產(chǎn)生一定量的形變。由于工作輥的磨損，總的形變量可以達(dá)到2-6毫米，軋機(jī)的彈性形變將影響到軋輥的輥縫，從而對(duì)板坯產(chǎn)生厚度和板型的影響。同時(shí)，還要在軋鋼過(guò)程中考慮輥縫的補(bǔ)償，當(dāng)帶鋼頭部進(jìn)入軋機(jī)時(shí)，缸內(nèi)的油程受到咬入影響而縮短，因此，帶鋼前端厚度將變厚，沖擊補(bǔ)償用于在帶鋼頭部到來(lái)之前對(duì)輥縫進(jìn)行一定的預(yù)先壓下，當(dāng)軋機(jī)咬鋼后，沖擊壓下補(bǔ)償值從輥縫參考值中清除。液壓缸的沿伸出方向和縮回方向的速度不同，因?yàn)楦椎臈U側(cè)和腔側(cè)截面積不同。另外，軋制力也影響液壓缸的速度。自動(dòng)流量增益控制根據(jù)液壓缸的移動(dòng)方向和軋制力的大小來(lái)改變?cè)鲆嬗糜谙俣绕?。?duì)于長(zhǎng)行程液壓缸，根據(jù)液壓缸的不同位置，位置調(diào)節(jié)器的反應(yīng)是根據(jù)不同位置來(lái)控制的，液壓缸位置補(bǔ)償增益需要能被應(yīng)用。這個(gè)補(bǔ)償用于根據(jù)液壓缸的位置改變?cè)鲆鎭?lái)消除反應(yīng)的不同。

3 AGC的工作方式

壓力AGC經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的理論研究和實(shí)踐總結(jié)，不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了多種AGC形式，主要有相對(duì)AGC，厚度計(jì)型AGC，動(dòng)態(tài)設(shè)定型AGC，絕對(duì)AGC等。

相對(duì)AGC是指根據(jù)設(shè)定軋制力和成品厚度，通過(guò)軋制力和板坯厚度，由輥縫控制系統(tǒng)計(jì)算出的輥縫，通過(guò)軋制后成品的厚度與成品設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比的一套閉環(huán)控制系統(tǒng)，但他是以實(shí)際厚度作為基準(zhǔn)厚度，很難對(duì)頭部沖擊等問(wèn)題做出相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償。絕對(duì)AGC是以厚度模型來(lái)計(jì)算輥縫，通過(guò)壓頭傳感器檢測(cè)出的軋制力和索尼傳感器檢測(cè)出的輥縫位置，計(jì)算出成品厚度，與目標(biāo)厚度進(jìn)行比較，也就是說(shuō)二級(jí)模型的計(jì)算參數(shù)是軋鋼的必要條件，通過(guò)二級(jí)數(shù)據(jù)計(jì)算，控制精度得到了大大提升。二級(jí)模型的計(jì)算就需要有大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析過(guò)程又可以分為前饋式和反饋式。

無(wú)論是前饋式AGC還是反饋式AGC，都需要有軋制力檢測(cè)。軋制力檢測(cè)方式是通過(guò)壓頭傳感器或壓力傳感器進(jìn)行軋制力的檢測(cè)（壓力變傳感器在壓頭傳感器故障時(shí)選用，是備用檢測(cè)手段）。反饋AGC是根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的板坯厚度作為控制目標(biāo)，以提高目標(biāo)厚度精度為目的，根據(jù)軋制后成品板坯的厚度與目標(biāo)值之差，來(lái)進(jìn)行軋輥的壓下控制。如果在軋機(jī)前后安裝了測(cè)厚儀，則可以利用測(cè)厚儀的高精度測(cè)量值與目標(biāo)厚度之差進(jìn)行一套完整的閉環(huán)控制，這樣可以及時(shí)消除軋機(jī)間隙、工作輥磨損等原因引起的厚度偏差。由于是在檢測(cè)板坯厚度之后做出調(diào)整，在板坯軋制時(shí)，它不能作為主體AGC控制手段，只能與軋制力檢測(cè)方式配合使用，通過(guò)軋制力檢測(cè)，若超過(guò)二級(jí)模型設(shè)定，則會(huì)打開(kāi)輥縫，保證軋制過(guò)程順利，以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格按目標(biāo)厚度軋制。而前饋AGC，又稱(chēng)監(jiān)控AGC，它的基本原理是跟蹤入口厚度的波動(dòng)和板坯位置跟蹤，利用實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)及實(shí)際檢測(cè)的軋制力波動(dòng)來(lái)控制軋機(jī)輥縫，以消除厚差。在實(shí)際控制中，需要跟蹤數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及軋件入口板坯厚度的精準(zhǔn)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)時(shí)間延時(shí)和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，才能更好的實(shí)現(xiàn)前饋AGC，保證成品厚度及板型的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合了包鋼2250mm粗軋機(jī)自動(dòng)輥縫控制的基礎(chǔ)上，對(duì)輥縫自動(dòng)控制進(jìn)行研究，AGC技術(shù)在本廠板坯厚度控制中的應(yīng)用研究的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析和展示。目前，新體系板材廠熱軋生產(chǎn)線已全面投產(chǎn)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)實(shí)績(jī)的分析，可以看出新技術(shù)被成功的得到了應(yīng)用，有效地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

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