邯鋼西區(qū)冷軋廠酸軋機(jī)組2080mm冷軋機(jī)厚度控制分析

杜鈺琥+李月虎+孟曉東

摘 要 軋機(jī)最基本的功能是實(shí)現(xiàn)帶鋼的設(shè)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(biāo)之一。我們需要對(duì)厚度控制的原理及各種影響因素進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 厚度控制；帶鋼軋制；定位

中圖分類號(hào)：TG155 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0036-01

1 厚度控制的基本原理

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

厚度控制由秒流量控制、監(jiān)視控制以及前饋控制功能產(chǎn)生厚度校正信號(hào)，由7號(hào)張力輥電機(jī)、軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)、液壓壓下系統(tǒng)（HGC）來(lái)執(zhí)行厚度校正。機(jī)架控制主要是根據(jù)秒流量原理來(lái)構(gòu)建的，由于在冷軋機(jī)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(jiǎn)化為帶鋼速度和厚度的關(guān)系。

根據(jù)秒流量的原理，恒定的速度變化必然帶來(lái)恒定的厚度變化，然而，如果來(lái)料的厚度存在偏差則出口的厚度也必然會(huì)存在偏差。因此，1機(jī)架的厚度控制就尤其重要，其要保證1機(jī)架后的帶鋼厚度偏差要在規(guī)定值以內(nèi)。2機(jī)架后的帶鋼速度和厚度就會(huì)平穩(wěn)，其之后的機(jī)架就可以嚴(yán)格按照秒流量的原理來(lái)控制帶鋼厚度。同時(shí)在最后一個(gè)機(jī)架裝有監(jiān)視控制器控制5機(jī)架和卷曲機(jī)。

2 機(jī)架厚度控制分析

1機(jī)架厚度控制包括來(lái)料厚度偏差的補(bǔ)償。其控制模式包括：監(jiān)視控制、秒流量控制、前饋控制。入口來(lái)料厚度偏差通過(guò)1機(jī)架前得測(cè)厚儀側(cè)得，機(jī)架的前饋控制通過(guò)位移計(jì)存器來(lái)跟蹤這些厚度偏差，這些厚度偏差被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的液壓壓下變化量和7號(hào)張力輥的速度變化量。1機(jī)架出口的厚度偏差通過(guò)1機(jī)架后的測(cè)厚儀測(cè)得，監(jiān)視控制采用這些厚度偏差來(lái)控制1機(jī)架的液壓壓下量。但是監(jiān)視控制優(yōu)先級(jí)低于秒流量控制，實(shí)際的出口厚度控制還要通過(guò)秒流量來(lái)控制。秒流量通過(guò)機(jī)架前后的測(cè)速儀來(lái)獲得1機(jī)架前后的帶鋼實(shí)際速度。

2.1 監(jiān)視控制

監(jiān)視控制用來(lái)監(jiān)視1機(jī)架出口的厚度。秒流量控制對(duì)出口厚度偏差也會(huì)有補(bǔ)償。如果只有監(jiān)視控制，出口的厚度偏差會(huì)直接轉(zhuǎn)化為液壓壓下量和7號(hào)張力輥的速度。監(jiān)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(jìn)行補(bǔ)償，其控制回路是相互的。監(jiān)視控制的輸出會(huì)經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后提供給秒流量控制，因此秒流量控制不會(huì)檢測(cè)到由監(jiān)視控制引起的出口厚度變化。監(jiān)視控制是積分控制，其輸出控制指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)指導(dǎo)出口的厚度偏差為零。

2.2 前饋控制

前饋控制通過(guò)跟蹤1機(jī)架前測(cè)厚儀記錄的來(lái)料厚度偏差進(jìn)行控制，其對(duì)減小厚度偏差有著至關(guān)重要的作用。測(cè)得的厚度偏差在傳遞給執(zhí)行器時(shí)會(huì)將測(cè)厚儀與輥縫的距離造成的時(shí)間延遲，執(zhí)行器的反應(yīng)時(shí)間及測(cè)厚儀的測(cè)量時(shí)間考慮在內(nèi)。由測(cè)厚儀和輥縫之間距離造成的偏差在程序中通過(guò)一個(gè)位移計(jì)存器來(lái)仿真?？刂破鲿?huì)在相應(yīng)微分時(shí)間后發(fā)出執(zhí)行指令即：帶鋼進(jìn)入輥縫前將執(zhí)行指令發(fā)出。

2.3 秒流量控制

秒流量控制需要記錄機(jī)架前后的速度。1機(jī)架前的速度由7號(hào)張力輥的編碼器來(lái)記錄，1機(jī)架后的速度由激光測(cè)速儀來(lái)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(shè)定值/實(shí)際值；0=入口側(cè)；1=出口側(cè)。

1機(jī)架秒流量控制分兩種控制模式：傳統(tǒng)秒流量和先進(jìn)秒流量。

1）傳統(tǒng)秒流量控制。傳統(tǒng)秒流量由于厚度控制會(huì)引起7#張緊輥速度變化進(jìn)而造成張力變化。其引起的張力變化通過(guò)調(diào)整1機(jī)架液壓壓下系統(tǒng)（HGC）的輥縫來(lái)補(bǔ)償

2）先進(jìn)秒流量控制。先進(jìn)秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口區(qū)域。軋機(jī)入口的7號(hào)張力輥用作0機(jī)架，其沒(méi)有厚度變化，通過(guò)控制其與1機(jī)架間的速度關(guān)系來(lái)確定1機(jī)架的厚度減少。傳統(tǒng)秒流量由于厚度控制會(huì)引起7#張緊輥速度變化進(jìn)而造成張力變化。其引起的張力變化通過(guò)調(diào)整1機(jī)架液壓壓下系統(tǒng)（HGC）的輥縫來(lái)補(bǔ)償。

先進(jìn)秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口區(qū)域。軋機(jī)入口的7號(hào)張力輥用作0機(jī)架，其沒(méi)有厚度變化，通過(guò)控制其與1機(jī)架間的速度關(guān)系來(lái)確定1機(jī)架的厚度減少。7號(hào)張力輥具有高度的精確性和快速的響應(yīng)能力。具有高動(dòng)態(tài)特性的液壓輥縫控制會(huì)快速的調(diào)整輥縫來(lái)補(bǔ)償入口厚度偏差。

前饋控制和監(jiān)視控制組成了AMF的基本組成，但對(duì)于其控制的電機(jī)速度和液壓壓下系統(tǒng)卻與傳統(tǒng)秒流量相反。

先進(jìn)秒流量特性：1機(jī)架的液壓壓下由張力控制來(lái)設(shè)定。張力由7號(hào)張力輥與1機(jī)架間的速度關(guān)系來(lái)確定。1機(jī)架入口的厚度偏差根據(jù)秒流量原理來(lái)控制。1機(jī)架前測(cè)得的厚度偏差通過(guò)位置跟蹤傳遞給1機(jī)架。當(dāng)厚度偏差進(jìn)入機(jī)架輥縫時(shí)調(diào)整7號(hào)張力輥的速度和1機(jī)架的液壓壓下來(lái)保證張力的穩(wěn)定。

先進(jìn)秒流量在糾正機(jī)架前厚度偏差上效果顯著。傳統(tǒng)秒流量雖然在應(yīng)對(duì)厚度偏差時(shí)不如先進(jìn)秒流量但是其對(duì)入口區(qū)域的機(jī)械特性要求要低，比如其需要較低的扭轉(zhuǎn)剛性。

3 軋機(jī)出口的厚度控制

軋機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中由于各種原因產(chǎn)生的厚度偏差會(huì)被5機(jī)架后的測(cè)厚儀測(cè)量記錄。軋機(jī)出口區(qū)域會(huì)根據(jù)秒流量的原理來(lái)調(diào)整速度來(lái)消除出口厚度偏差。軋機(jī)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(biāo)厚度在5機(jī)架實(shí)現(xiàn)。監(jiān)視控制作用于5機(jī)架和卷取機(jī)的速度。4、5機(jī)架間的張力保持恒定。因此如果厚度產(chǎn)生正偏差則會(huì)引起5機(jī)架速度增加和液壓壓下量的增加來(lái)減少厚度偏差。張力控制的負(fù)載會(huì)通過(guò)5機(jī)架適時(shí)的給液壓壓下增加輔助量來(lái)減少。

2）模式B：模式B適用于薄且硬的帶鋼。此時(shí)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(jiān)視控制作于5機(jī)架和卷取機(jī)的速度。但是在模式B中，4、5機(jī)架間的張力可以允許在一個(gè)死區(qū)內(nèi)變化。因此只有當(dāng)4、5機(jī)架間的張力波動(dòng)超出死區(qū)范圍后5機(jī)架的液壓壓下控制才會(huì)控制壓下量變化來(lái)保持張力。

這種控制狀態(tài)會(huì)被基礎(chǔ)自動(dòng)化記錄并發(fā)給過(guò)程自動(dòng)化，其會(huì)通過(guò)調(diào)整入口區(qū)域的厚度控制和負(fù)載分配來(lái)保證5機(jī)架的厚度偏差。

3）模式X：在模式X中，4機(jī)架來(lái)保證要達(dá)到的厚度，5機(jī)架用作平整和改善板型用。5機(jī)架的軋制力保證恒定，4、5機(jī)架間的張力同坐控制4、5機(jī)架的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。厚度控制作用于4機(jī)架，所以5機(jī)架后的厚度反饋給4機(jī)架。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)軋機(jī)厚度控制的方法及原理進(jìn)行了研究，取得了我廠在軋機(jī)厚度控制中的第一手資料，在此基礎(chǔ)上結(jié)合我廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，提高軋制質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]SMS SIEMAC公司.邯鄲西區(qū)冷軋廠酸軋機(jī)組技術(shù)[Z].2009.[2]SIMENS公司.邯鄲西區(qū)冷軋廠酸軋機(jī)組外部功能描述[Z].2009.

[3]SIMENS公司.自動(dòng)化控制培訓(xùn)資料[Z].2009.endprint