冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)的技術(shù)分析

王希碩

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司，河北唐山 063200）

冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)的技術(shù)分析

王希碩

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司，河北唐山 063200）

工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，使得冷軋板帶產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，其厚度的均勻性也受到了越來越多的重視。本文從當(dāng)前社會發(fā)展需求出發(fā)，結(jié)合冷軋機(jī)的特點(diǎn)，對冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，并結(jié)合當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，對一些新技術(shù)在AGC方面的應(yīng)用情況進(jìn)行了討論，希望能夠?yàn)槔滠垯C(jī)厚度自動控制系統(tǒng)的發(fā)展提供一些參考。

冷軋機(jī) 厚度自動控制系統(tǒng) 技術(shù)

在社會生產(chǎn)中，厚度精度是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，實(shí)現(xiàn)對其厚度的自動控制，保證板帶產(chǎn)品的質(zhì)量，是相關(guān)企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。冷軋薄板憑借著自身表面光亮平滑、尺寸精度良好等優(yōu)點(diǎn)，在社會生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，厚度自動控制系統(tǒng)在冷軋機(jī)中的作用越來越大，受到了相關(guān)技術(shù)人員的重視和推廣。

1　冷軋機(jī)特點(diǎn)

冷軋機(jī)是一種針對鋼筋材料進(jìn)行冷軋加工的設(shè)備，能夠?qū)ⅱ窦墴彳圦235圓鋼通過冷軋軋制，形成螺旋狀的鋼筋，在軋制冷軋帶肋筋的過程中，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對母材垂直和水平方向的冷加工，在保留原截面中心區(qū)域品體相對平衡的基礎(chǔ)上，提升材料的抗壓性能，保持良好的延伸性能，使得材料能夠用于一級安全等級的工業(yè)和民用建筑，能夠有效節(jié)約材料的使用量，降低建筑成本。

2　冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

當(dāng)前，比較常見的冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)主要包括以下幾種:

2.1多變量控制

冷軋機(jī)在穩(wěn)態(tài)軋制時(shí)，其活套控制系統(tǒng)和厚度控制系統(tǒng)實(shí)際上是同時(shí)動作的，結(jié)合高速液壓壓下裝置，就可以實(shí)現(xiàn)對冷軋產(chǎn)品厚度的有效控制。但是，兩種系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，相互之間存在著一定的干擾，很容易影響冷軋機(jī)的工作效率。對此，結(jié)合調(diào)節(jié)器理論，開發(fā)出了多變量控制技術(shù)，能夠同時(shí)對上述兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，保證冷軋機(jī)的高效運(yùn)行。

2.2厚度補(bǔ)償控制

為了對非穩(wěn)態(tài)下的厚度控制精度進(jìn)行改善，相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)出了厚度補(bǔ)償控制系統(tǒng)，只要明確了每一檔軋制速度所對應(yīng)的厚度偏差，就能夠結(jié)合相應(yīng)的計(jì)算，明確軋輥位置和軋制速度的偏差，并對其進(jìn)行補(bǔ)償。結(jié)合過程計(jì)算機(jī)，可以對每一檔軋制速度所對應(yīng)的軋輥位置以及軋制速度的基準(zhǔn)值進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償，即使軋制速度出現(xiàn)了變化，只要對軋輥位置以及軋制速度的基準(zhǔn)值進(jìn)行相應(yīng)改變，就可以減少產(chǎn)品厚度的偏差，從而縮短厚度超差長度，減少斷帶次數(shù)，并對厚度精度進(jìn)行改善。

2.3活套角速度反饋控制

在活套控制系統(tǒng)中，張力控制系統(tǒng)與活套角速度控制系統(tǒng)是同時(shí)運(yùn)行的，存在著一定的相互干擾。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，對于帶鋼前端的非穩(wěn)態(tài)軋制，采用的是靜態(tài)排除干擾的方法，并不能真正解決干擾問題，也無法改善其響應(yīng)特性。對此，相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)出了改善活套控制系統(tǒng)響應(yīng)特性的新型控制方法，將其與常規(guī)的活套角度反饋相互結(jié)合，可以將角速度反饋成為軋機(jī)電機(jī)的速度指令，對系統(tǒng)的響應(yīng)特性進(jìn)行改善。

2.4自適應(yīng)質(zhì)量流控制

即AMFC，這種控制技術(shù)能夠在軋制過程中，自動對前滑比進(jìn)行修改和校準(zhǔn)，從而克服質(zhì)量流控制時(shí)由于張力輥打滑所引發(fā)的前滑比缺陷以及出口帶鋼速度難以準(zhǔn)確測量的問題，成為了眾多厚度控制系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)方法之一。

2.5利用恒流量原理實(shí)現(xiàn)厚度自控

在傳統(tǒng)厚度控制中，采用的多是壓力控制法，受軋輥偏心率等因素的影響，無法實(shí)現(xiàn)精確測量，對于厚度的控制精度也無法保證。對此，德國西門子公司將開卷機(jī)當(dāng)做“零機(jī)架”，通過對設(shè)備速度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)厚度控制，不需要使用壓下裝置，而是通過軋制力的調(diào)節(jié)，保持開卷機(jī)與機(jī)架之間的張力，能夠有效消除可能對輥縫造成影響的物理因素，保證良好的動態(tài)品質(zhì)。

3　新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

3.1大功率變頻調(diào)速技術(shù)與AGC

電力電子技術(shù)的發(fā)展，推動了現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步，動搖了直流電機(jī)在高性能電氣傳動領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。各種大功率半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)，使得交流變頻調(diào)速得到了迅猛發(fā)展，憑借自身穩(wěn)固簡單的結(jié)構(gòu)以及良好的調(diào)速特性，在眾多領(lǐng)域都有著取代直流調(diào)速的趨勢。或者可以說，交流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為冷軋機(jī)拖動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢之一，能夠大幅度降低軋機(jī)拖動功率，通過與AGC系統(tǒng)的相互結(jié)合，能夠有效提升單臺電機(jī)的容量，提升拖動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛性，進(jìn)而提高了成品的厚度精度。

3.2軋輥偏心補(bǔ)償技術(shù)

在技術(shù)的發(fā)展和演變過程中，雖然自適應(yīng)系統(tǒng)在很早前就已經(jīng)進(jìn)入了AGC系統(tǒng)，但是受AGC系統(tǒng)調(diào)節(jié)相對復(fù)雜的影響，自適應(yīng)系統(tǒng)的功能始終難以充分發(fā)揮，需要采取有效措施，對偏心干擾進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。在工作狀態(tài)下，如果發(fā)現(xiàn)支承輥出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，或者出現(xiàn)因鍵所引發(fā)的軸承局部剛度突變，則隨著支承輥的轉(zhuǎn)動，軋機(jī)輥可能會發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使得產(chǎn)品的厚度出現(xiàn)周期性的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。對此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該充分重視，利用高響應(yīng)液壓AGC，將軋輥的偏心折算到厚度變化中，然后結(jié)合壓力傳感器，對軋輥的偏心波形進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對偏心所造成的厚度誤差的補(bǔ)償。從實(shí)際發(fā)展層面看，國外部分技術(shù)人員在AGC系統(tǒng)上設(shè)置了自適應(yīng)偏心定相補(bǔ)償器，具有良好的應(yīng)用效果。

4　結(jié)語

總而言之，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及現(xiàn)代自動控制理論的不斷深化，許多新的厚度自動控制系統(tǒng)以及新型軋機(jī)不斷涌現(xiàn)，使得冷軋板的尺寸精度得到了良好的控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，推動了社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

［1］王群啟.冷軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)的PLC實(shí)現(xiàn)及算法研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

［2］何波.冷軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢［J］.鞍鋼技術(shù)，2004，（5）：32-36.

［3］韓立強(qiáng).冷軋機(jī)的厚度自動控制系統(tǒng)［J］.冶金自動化，2003，（z1）：112-114.

王希碩（1987—），女，漢族，河北石家莊人，本科，初級職稱，河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)就職于首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司，研究方向：自動化控制。