单机架可逆轧机加减速厚度控制补偿的应用

欧阳帆 林峰

摘  要：文章主要以中冶新材单机架可逆轧机为列，在传统厚度控制原理基础上，提出带钢头尾在加减速轧制过程中厚度控制补偿的方法，减少头尾厚度不达标量，提高成材率。

关键词：单机架可逆轧机;加减速;自动厚度控制补偿

中图分类号：TG33         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）33-0181-02

Abstract： The AGC system for WISDRI（XINYU） reversible single stand cold rolling mill is introduced. The Method of Thickness Control Compensation for Head and Tail of Strip in Acceleration and Deceleration Rolling. The actual results of application show that the AGC system can greatly improve the gauge accuracy of the rolled stock so as to meet the requirements for practical production.Keywords： reversible single stand cold rolling mill; acceleration and deceleration; AGC

1 概述

中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司（以下简称中冶新材）采用的轧机是由中冶南方工程技术有限公司自主研发设计的首台国产六辊单机架可逆轧机，该轧机采用中间辊可轴向移动的技术。具有先进的电气控制系统，采取张力控制、厚度控制、板形控制等多种控制手段，有效实现了带钢生产过程高精度控制，使轧制的硅钢带钢获得良好的板形。特别采用在轧制过程中加减速厚度补偿的方式，在传统厚度控制基础上，对带钢头尾提前达到厚度目标值提供一种手段，利于提高成材率。

2 冷轧AGC系统控制方法简介

2.1 反馈式厚度自动控制系统

反馈式厚度控制是指带钢从轧机出来之后，通过测厚仪测出实际出口轧出厚度并与设定厚度值相比较，得到厚度偏差，当二者相等时，厚度差运算器输出为零。若实测厚度值与给定厚度值相比较出现厚度偏差时，若实测厚度值与给定厚度值相比较出现厚度偏差时，便将它反馈给厚度自动控制装置，变化为辊缝调节量的控制信号，输出给压下执行机构，以消除此厚度偏差。缺点：因检出的厚度变化量与辊缝的控制量不是在同一时间内发生的，所以实际轧出厚度的波动不能得到及时的反应，结果使整个厚度控制系统的操作有一定的时间滞后。

2.2 反馈式厚度自动控制系统

为了避免控制传递上的滞后或过渡过程的滞后，限制了精度的进一步提高。特别是当来料的厚度波动较大时，更会影响带钢的实际轧出厚度的精度。为了克服此缺点，增加采用前馈式厚度自动控制系统，在带钢没有进入本机架之前测量出其入口厚度并与给定厚度值进行比较，当有厚度偏差时，便预先计算出可能产生的轧出厚度偏差，从而确定为消除此偏差值所需的辊缝调节量，然后根据该检测点进入本机架的时间和移动辊缝调节量所需的时间，提前对本机架进行厚度控制，使得厚度控制点正好是厚度偏差的检测点。前馈式厚度控制属于开环控制系统，一般将前馈式与反馈式厚度控制系统结合使用。

2.3 秒流量厚度自动控制方式

秒流量厚度自动控制方式是将进入辊缝的带钢，通过安装在轧机入口的数字式编码器或者测速仪分成等长区段，然后通过入口测厚仪和安装在出口的数字式编码器或者测速仪分别测出每段的轧前厚度和轧后长度。根据秒流量相等原理即可計算每段的实际轧出厚度。秒流量厚度自动控制方式在设备结构及系统设计方面均较简单，易于安装和维护。缺点要求设备精度高，带钢在高速运行段控制准确性高，升速段和降速段控制受干扰因素太多。

3 加减速厚度控制补偿方法

在实际轧制过程中，带钢都将经历升速段，高速运行段，降速段等轧制过程。其中道次开始后的升速段以及道次结束前的降速段轧制过程中，如果带钢厚度超差长度过大，直接影响机组成材率。采用前馈式和反馈式的厚度控制在高速运行段能够很好的控制，但在加减速段由于系统响应等问题容易滞后控制，形成一个负厚差或者正厚差，影响出口厚度变化。所以需要针对轧制加减速过程进行厚度补偿。

轧制系数是一组轧制速度，以及这些速度对应的轧制力。用于自动厚度控制系统在加减速阶段根据速度做轧制力补偿，提高加减速阶段的厚度精度。只需要代入数学模型，分别计算各速度下的轧制力即可。但是由于其计算精度有限，或者AGC实际施加效果的原因，这个效率系数直接使用可能无法达到最佳的效果，必须要对其进行修正。

实施控制补偿模型步骤，如图1所示。

S1：建立各轧制道次冷轧轧制力数学模型在道次开始轧制前，计算本道次的轧制系数，用于升降速厚度控制;在当前道次下，不同速度对应的轧制力值，形成初始效率系数，即（V1，F1），（V2，F2）…（Vn，Fn）。并采用自适应修正法，对初始效率系数修正为最终效率系数，即（V1，F1*），（V2，F2*）…（Vn，Fn*）;

S2：在道次轧制过程中，采用数据采集软件（IBA-PDA）记录该道次的生产工艺数据，采集频率优选为10ms;从数据库获取此钢种本道次的升降速轧制效率修正因子K;获取初始效率系数的轧制力最小值Fmin;修正轧制效率系数的轧制力，公式：Fi*=Fmin+（Fi-Fmin）？鄢（1-K），式中Fi表示第i个速度对应的初值轧制力，Fi*表示第i个速度对应的修正后的轧制力。

当K>0或者K

S3：在道次轧制结束后，获取数据采集软件记录的该道次的生产工艺数据，对该道次的冷轧轧制力数学模型进行自学习，更新模型参数并保存在数据库中，同时计算本道次升降速轧制效率修正因子并保存在数据库中。

获取数据采集软件中本道次第i个升降速段的开始速度Si，结束速度Ei，以及本段出口厚度与设定厚度偏差的平均值Ui;其中Si和Ei单位是m/min， Ui单位是？滋m。

仅获取满足以下条件的升降速段的工艺数据：所有速度大于一个指定值，且结束速度与开始速度之差的绝对值大于一个指定值。计算本升降速段效率修正因子Ki，公式：Ki=Ui？鄢C/（Ei-Si），其中C为自适应模型系数，单位是106min-1，C>0。

累加本道次所有升降速段效率修正因子Ki，然后再乘以此钢种的上一卷带钢在本道次的效率修正因子Klast，即可得到本道次升降速轧制效率修正因子K，公式：K=（ΣKi）*Klast。K的含义：如果K>0表示升降速过度补偿，K<0表示升降速欠补偿。

实例当K=0.06，钢种为G35W440，第三道次從0.85mm轧制到0.56mm轧制效率的计算值为：针对第三道次，升速段205m/min到362m/min过程，以及稳定运行段362m/min，的厚度控制精度基本一致，在7μm以内。其控制效果如图2所示。

4 结束语

综上所述，加减速厚度控制补偿方法的应用是利用了现有的轧制力数学模型，并结合一个全新的基于实测数据的自适应算法，进行计算轧制系数。克服了数学模型在不同速度段的轧制力很难同时保证精度的问题。无需采用在线钢卷试验即可得到精准的轧制系数，节省了成本，且不影响正常生产;满足了在线运行的需求，加减速控制水平基本和高速段控制水平一致，提高了成材率，显著提高企业的经济效益。

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