文章介紹了舞陽4100 mm精軋機輥縫控制原理以及AGC自動厚度控制系統(tǒng)的組成及原理，針對軋制鋼板同板差大，尤其是鋼板頭部厚度與板身厚度偏差大的問題，結合IBA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的軋機輥縫曲線和測厚儀測量的鋼板厚度曲線，根據(jù)實測鋼板邊部厚度值繪制厚度變化趨勢圖，綜合分析影響鋼板同板差大的可能性因素。經過多輪反復實驗，認為軋機彈跳補償和軋輥變形補償是影響鋼板頭部偏薄的主要因素。通過改進和優(yōu)化AGC自動厚度控制進一步提高鋼板厚度控制精度，尤其是鋼板頭部厚度控制精度，減小鋼板同板差。

舞陽4100 mm精軋機應用了當今世界上最先進的軋機設計理念，軋機控制系統(tǒng)采用西門子奧鋼聯(lián)VANTAGE控制系統(tǒng)，軋機輥縫調節(jié)采用電動機械壓下+下置式液壓AGC油缸，應用液壓AGC厚度自動控制實現(xiàn)鋼板厚度精確控制。

舞陽4100 mm精軋機投產后，鋼板軋制過程中軋輥冷卻水收集不完全、軋機除鱗水關閉延遲等因素導致鋼板頭部冷卻過快，鋼板頭部出現(xiàn)“黑頭”現(xiàn)象，造成鋼板頭部厚度精度不高，鋼板同板差大。嚴峻的市場形勢和用戶對產品質量的高要求，促使進一步提高鋼板厚度控制精度。

精軋機輥縫控制原理

精軋機輥縫靜態(tài)設定

舞陽4100 mm精軋機輥縫調節(jié)方式采用電動機械壓下+下置式液壓AGC油缸。精軋機VANTAGE控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的L2道次輥縫設定值計算壓下絲杠位置參考值和AGC油缸位置參考值，之后將計算得到的參考值發(fā)送到相應的子控制系統(tǒng)，并由相應的子控制系統(tǒng)按照輥縫設定的控制時序完成位置參考值的精確控制，最終實現(xiàn)軋機輥縫的靜態(tài)設定。

精軋機輥縫動態(tài)補償

精軋機輥縫設定完成后，一旦鋼板被咬入軋機，受鋼板實際溫度、鋼板對準度等外部因素的影響，實際的軋制力與L2模型計算的軋制力之間的偏差會導致軋機實際輥縫與L2計算輥縫不一致。為了確保軋機軋出鋼板的實際厚度與設定厚度一致，精軋機AGC自動厚度控制系統(tǒng)會在軋機輥縫設定完成的基礎上根據(jù)實際軋制力與計算軋制力的偏差動態(tài)計算軋機輥縫補償值，動態(tài)調整AGC油缸位置，實現(xiàn)軋機輥縫精確控制。

AGC自動厚度控制系統(tǒng)的組成及原理

舞陽4100 mm精軋機AGC自動厚度控制系統(tǒng)主要由軋機彈跳補償、軋輥變形補償、支承輥油膜軸承補償和油壓縮補償?shù)人膫€補償功能組成。

軋機彈跳補償

軋機彈跳補償是根據(jù)實際軋制力與二級模型計算出的軋制力參考值的偏差計算出軋機牌坊實際拉伸量與參考拉伸量的偏差值，并在軋制過程中進行動態(tài)補償。軋機彈跳補償模型如圖1所示。

軋輥變形補償

軋輥變形補償?shù)闹饕δ苁卿摪遘堉七^程中根據(jù)實際軋制力和彎輥力的變化動態(tài)計算軋輥實際變形量與L2預測變形量的偏差，并通過調整AGC油缸的位置減小軋輥變形對軋機輥縫的影響，以保證軋出鋼板的目標厚度。軋輥變形補償模型如圖2所示。

油膜軸承補償

油膜軸承補償?shù)闹饕δ芫褪歉鶕?jù)軋制力和速度的變化動態(tài)計算油膜軸承油膜的變化量，通過調整AGC油缸的位置減小油膜厚度變化對軋機輥縫的影響，以保證鋼板的目標厚度。油膜軸承補償模型參數(shù)表如圖3所示。由圖3可知，油膜軸承油膜厚度隨著軋制力的增大而變小，隨著轉速的增大而變大。油膜軸承補償模型參數(shù)表中的數(shù)據(jù)是是設備的固有特性，由油膜軸承廠家提供。精軋機AGC控制程序是根據(jù)油膜軸承油膜厚度參數(shù)表實現(xiàn)模型控制。

油壓縮補償

油壓縮補償?shù)闹饕δ苁歉鶕?jù)當前道次L2預計算的軋制力計算鋼板咬入軋機后由軋制力引起的AGC油缸位置變化量(油壓縮補償量)。在輥縫設定過程中，提前補償AGC油缸的油壓縮補償量；當鋼板咬入軋機后，一定時間之內油壓縮補償量以設定的速率逐漸減小到0，以保證鋼板頭部厚度的均勻性，同時也減少伺服閥的頻繁動作。

AGC自動厚度控制系統(tǒng)的改進與優(yōu)化

為了進一步減小鋼板同板差，開展了鋼板頭部厚度偏薄技術攻關，通過人工卡量鋼板100余塊，厚度范圍60~125 mm，卡量位置和點數(shù)如圖4所示。

通過分析，鋼板每側最薄點與平均厚度之間的誤差分布曲線如圖5所示。

精軋機出口測厚儀測量的鋼板厚度曲線如圖6所示。

通過對人工卡量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析，得出如下結論：

(1)鋼板平均厚度與鋼板最薄點差值多分布在0.8~0.9 mm范圍之內；

(2)鋼板最薄點位于鋼板頭部300~500 mm位置。

研究鋼板厚度最薄點在鋼板頭部300~500 mm位置的原因時，發(fā)現(xiàn)鋼板厚度最薄點的位置與軋機彈跳補償和軋輥變形補償投入延遲時間相一致。于是，對AGC自動厚度控制的各個補償功能參數(shù)進行調整、測試，經過多輪、反復實驗，認為軋機彈跳補償和軋輥變形補償是影響鋼板頭部偏薄的主要因素。

軋機彈跳補償?shù)母倪M

◆軋機彈跳補償投用時機的改進

軋機彈跳補償?shù)耐队脮r機是指軋機彈跳補償模型計算值參與AGC油缸位置控制的時機，精軋機TCS系統(tǒng)調試完成后，軋機彈跳補償投入時機和軋輥變形補償投入時機使用同一個時間參數(shù)，該參數(shù)設定為0.3 s。

研究鋼板頭部厚度偏薄時，將軋機彈跳補償投入延遲時間分別調整為0.1 s、0.6 s進行實驗，發(fā)現(xiàn)調整為0.1 s后鋼板厚度最薄點厚度值更小，調整為0.6 s后鋼板厚度最薄點厚度值沒有明顯變化。然后，決定修改精軋機AGC控制程序，將軋機彈跳補償投入延遲時間與軋輥變形補償投入延遲時間分離開，實現(xiàn)單獨調整控制。最終，與軋輥變形補償延遲時間調整相結合，經過反復實驗找到軋機彈跳補償投入延遲時間設定為0.4 s為最佳，鋼板頭部厚度偏薄明顯改善。

◆軋機彈跳補償運行模式的改進

軋機彈跳補償有兩種運行模式：平均補償模式和偏差補償模式。其中，平均補償模式是取軋機DS側和RCS側補償值的平均值作為兩側軋機彈跳的補償值；偏差補償模式是指軋機DS側和RCS側單獨計算彈跳補償值，并作為相應側的軋機彈跳補償值。

精軋機設備運行穩(wěn)定，鋼板加熱溫度均勻，軋機彈跳補償采用平均補償模式能夠滿足軋機精度控制要求。但是，隨著軋機設備磨損加劇，受鋼板加熱質量和軋機兩側機械設備間隙不同等因素的影響，鋼板軋制過程中軋機兩側軋制力偏差明顯變大，甚至出現(xiàn)嚴重的鋼板鐮刀彎現(xiàn)象。于是，逐步嘗試使用偏差補償模式，測試發(fā)現(xiàn)使用偏差補償模式后鋼板兩側的厚度偏差明顯變小，鋼板鐮刀彎現(xiàn)象明顯好轉。實踐證明，軋機彈跳補償采用偏差補償模式更有利于鋼板厚度控制和鋼板板形控制，并在程序中加以固化。

◆軋機彈跳補償值的改進

舞陽4100 mm精軋機彈跳補償值可以根據(jù)鋼板頭部、中間和尾部厚度控制精度設定一定的補償比例。實際生產中，受鋼板規(guī)格品種多、小批量生產模式的影響，軋機彈跳補償值的比例需要頻繁調整，且調整后達不到預期的效果。于是，借鑒其它鋼廠二級模型一個道次多點軋制力預測提高鋼板厚度控制精度的控制思想，修改精軋機AGC自動厚度控制程序，增加鋼板頭部彈跳補償值人為干預功能。經過大量的鋼板軋制實驗和鋼板頭部厚度曲線分析，將鋼板頭部軋機彈跳補償值進行固化，具體參數(shù)見表1。鋼板頭部軋制結束后，軋機彈跳補償值重新回到模型計算的補償值。

◆軋機彈跳補償增加人工干預功能

由于鋼板頭部彈跳補償值受很多工藝條件的影響，為了更好地控制鋼板頭部厚度，實現(xiàn)操作工對鋼板頭部厚度補償參數(shù)微調功能，在4CS HMI畫面中增加頭部厚度補償參數(shù)調整窗口，并修改精軋機厚度補償控制程序，實現(xiàn)了頭部厚度補償參數(shù)微調功能，方便軋鋼操作工根據(jù)測厚儀測量的厚度曲線及時對鋼板頭部厚度補償參數(shù)進行微調，提高下一塊鋼板頭部厚度控制精度，減小鋼板同板差。

軋輥變形補償?shù)母倪M

◆軋輥變形補償彎輥力計算的改進

研究軋輥變形補償時，發(fā)現(xiàn)精軋機TCS控制系統(tǒng)中將彎輥雙液壓回路控制(即兩個交叉回路控制)簡單分成了上下彎輥獨立的液壓回路，且按照單個液壓回路來計算實際彎輥力，這樣計算出來的彎輥力是錯誤的。錯誤地計算彎輥力會導致軋輥變形補償模型計算的補償值錯誤，最終導致軋機輥縫補償錯誤。隨后，根據(jù)彎輥液壓回路實際情況對實際彎輥力計算邏輯進行修改，程序修改如圖7所示。程序修改后，軋機彎輥力按照雙液壓交叉回路進行計算，使用正確的彎輥力計算出了正確的軋輥變形補償量，AGC自動厚度控制的精度也相應提高了。

◆軋輥變形補償投用時機的改進

研究鋼板厚度最薄點在頭部300~500 mm位置的原因時，將軋輥變形補償投入延遲時間調整為0.2 s，彈跳補償延遲時間分別調整為0.1、0.6 s進行多輪實驗，最終，經過反復實驗找到軋機彈跳補償投入延遲時間設定為0.4 s為最佳，軋輥變形補償投用延遲時間設定為0.2 s為最佳，并進行固化。

◆軋輥變形補償值的改進

研究鋼板厚度最薄點在鋼板頭部300~500 mm位置的原因時，僅調整軋機彈跳補償投入延遲時間和鋼板頭部補償值達不到明顯改善鋼板頭部厚度控制精度的目標，于是又考慮人為干預測試鋼板頭部軋輥變形補償值。經過大量的鋼板軋制實驗和鋼板頭部厚度曲線分析，將鋼板頭部軋輥變形補償值進行固化，具體參數(shù)見表2。鋼板頭部軋制結束后，軋輥變形補償值重新回到模型計算的補償值。

油壓縮補償?shù)母倪M

◆油壓縮補償投用時機的改進

當軋機實際軋制力大于400 t時，油壓縮補償功能才投入使用。而有時實際軋制力超過400 t而軋機并沒有咬鋼，導致油壓縮補償功能錯誤投用。另外，軋制薄板時，最后道次出現(xiàn)負輥縫，軋機沒有咬鋼時實際軋制力已經超過400 t，也會出現(xiàn)補償功能投用時機錯誤。于是，對補償時機進行了如下改進：非負輥縫道次軋制時，采用軋機咬鋼信號作為油壓縮補償功能的投用時機；負輥縫道次軋制時，只有當實際軋制力大于1000 t才會投用油壓縮補償。程序改進之后，AGC油缸油壓縮補償投用時機穩(wěn)定，補償值得到正確應用。

◆油壓縮補償值的優(yōu)化

精軋機油壓縮補償功能已經正常投用后，查看IBA曲線發(fā)現(xiàn)軋機咬鋼時伺服閥仍然出現(xiàn)±100%開口度反復擺動，AGC油缸實際位置變化量比模型計算的補償值大，導致軋機咬鋼時AGC油缸位置需要反復重新設定。于是對油壓縮補償值進行如下改進：將AGC油缸油壓縮補償值的最大限制由原來的±0.5 mm調整到±2.0 mm；將AGC油缸油壓縮補償量調整速率由原來的3 mm/s調整到10 mm/s。

程序改進之后，AGC油缸實際位置的變化趨勢與油壓縮補償值的變化趨勢基本吻合，鋼板頭部軋制力曲線基本平滑，鋼板頭部厚度波動也比較小，軋機咬鋼時伺服閥不再大幅度反復偏擺，在一定程度上延長了伺服閥的使用壽命。

改進后的效果

精軋機AGC自動厚度控制系統(tǒng)改進和優(yōu)化之后，軋機輥縫控制精度更準確，軋機咬鋼時AGC油缸位置調整量明顯減小，伺服閥的動作更加平穩(wěn)，軋制力變化趨于平滑，軋制過程中動態(tài)輥縫補償更精確，軋出的鋼板同板差明顯降低。圖8是AGC自動厚度控制系統(tǒng)改進前后的鋼板每側最薄點與平均厚度之間的誤差分布曲線(其中40前為優(yōu)化前曲線部分，40后為優(yōu)化后曲線部分)，從圖8中可以看出，優(yōu)化后比優(yōu)化前頭部減薄情況改善了0.2~0.3 mm，效果明顯。

結束語

中厚板軋機AGC自動厚度控制的準確性主要取決于軋機的運行狀態(tài)，現(xiàn)場檢測儀表的測量精度和反饋數(shù)據(jù)的真實性，AGC油缸的響應速度和控制精度以及AGC自動厚度控制功能的正確性。隨著軋機狀態(tài)和設備性能的不斷變化，需要對軋機AGC自動厚度控制的程序邏輯和控制參數(shù)進行不斷的改進和優(yōu)化，提高軋機輥縫自動控制的精度，減小鋼板同板差，保證軋機能夠軋制出合格的高質量的產品，滿足用戶的需要。

文章來源——金屬世界