邯钢西区冷轧厂酸轧机组2080mm冷轧机厚度控制分析

摘 要 轧机最基本的功能是实现带钢的设定厚度以及板型要求，所以带钢的厚度控制是轧制的重要指标之一。我们需要对厚度控制的原理及各种影响因素进行分析。

关键词 厚度控制；带钢轧制；定位

中图分类号：TG155 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0036-01

1 厚度控制的基本原理

轧机厚度控制方法有：秒流量控制（MFC）、监视控制（MON）以及前馈控制（FFC）。

厚度控制由秒流量控制、监视控制以及前馈控制功能产生厚度校正信号，由7号张力辊电机、轧机主传动电机、液压压下系统（HGC）来执行厚度校正。机架控制主要是根据秒流量原理来构建的，由于在冷轧机中宽度改变的很小可以忽略不记，所以秒流量的原理可以简化为带钢速度和厚度的关系。

根据秒流量的原理，恒定的速度变化必然带来恒定的厚度变化，然而，如果来料的厚度存在偏差则出口的厚度也必然会存在偏差。因此，1机架的厚度控制就尤其重要，其要保证1机架后的带钢厚度偏差要在规定值以内。2机架后的带钢速度和厚度就会平稳，其之后的机架就可以严格按照秒流量的原理来控制带钢厚度。同时在最后一个机架装有监视控制器控制5机架和卷曲机。

2 机架厚度控制分析

1机架厚度控制包括来料厚度偏差的补偿。其控制模式包括：监视控制、秒流量控制、前馈控制。入口来料厚度偏差通过1机架前得测厚仪侧得，机架的前馈控制通过位移计存器来跟踪这些厚度偏差，这些厚度偏差被转换成相应的液压压下变化量和7号张力辊的速度变化量。1机架出口的厚度偏差通过1机架后的测厚仪测得，监视控制采用这些厚度偏差来控制1机架的液压压下量。但是监视控制优先级低于秒流量控制，实际的出口厚度控制还要通过秒流量来控制。秒流量通过机架前后的测速仪来获得1机架前后的带钢实际速度。

2.1 监视控制

监视控制用来监视1机架出口的厚度。秒流量控制对出口厚度偏差也会有补偿。如果只有监视控制，出口的厚度偏差会直接转化为液压压下量和7号张力辊的速度。监视控制和秒流量控制有相同的控制方式，它们记录出口的厚度偏差并进行补偿，其控制回路是相互的。监视控制的输出会经过一段延时后提供给秒流量控制，因此秒流量控制不会检测到由监视控制引起的出口厚度变化。监视控制是积分控制，其输出控制指令到执行机构指导出口的厚度偏差为零。

2.2 前馈控制

前馈控制通过跟踪1机架前测厚仪记录的来料厚度偏差进行控制，其对减小厚度偏差有着至关重要的作用。测得的厚度偏差在传递给执行器时会将测厚仪与辊缝的距离造成的时间延迟，执行器的反应时间及测厚仪的测量时间考虑在内。由测厚仪和辊缝之间距离造成的偏差在程序中通过一个位移计存器来仿真。控制器会在相应微分时间后发出执行指令即：带钢进入辊缝前将执行指令发出。

2.3 秒流量控制

秒流量控制需要记录机架前后的速度。1机架前的速度由7号张力辊的编码器来记录，1机架后的速度由激光测速仪来记录。秒流量控制的公式如下：

Δh1=v0/v1*（H0+Δh0）-H1*

其中：v=带钢速度；H*/h=带钢厚度的设定值/实际值；0=入口侧；1=出口侧。

1机架秒流量控制分两种控制模式：传统秒流量和先进秒流量。

1）传统秒流量控制。传统秒流量由于厚度控制会引起7#张紧辊速度变化进而造成张力变化。其引起的张力变化通过调整1机架液压压下系统（HGC）的辊缝来补偿

2）先进秒流量控制。先进秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口区域。轧机入口的7号张力辊用作0机架，其没有厚度变化，通过控制其与1机架间的速度关系来确定1机架的厚度减少。传统秒流量由于厚度控制会引起7#张紧辊速度变化进而造成张力变化。其引起的张力变化通过调整1机架液压压下系统（HGC）的辊缝来补偿。

先进秒流量控制使秒流量的控制延伸到入口区域。轧机入口的7号张力辊用作0机架，其没有厚度变化，通过控制其与1机架间的速度关系来确定1机架的厚度减少。7号张力辊具有高度的精确性和快速的响应能力。具有高动态特性的液压辊缝控制会快速的调整辊缝来补偿入口厚度偏差。

前馈控制和监视控制组成了AMF的基本组成，但对于其控制的电机速度和液压压下系统却与传统秒流量相反。

先进秒流量特性：1机架的液压压下由张力控制来设定。张力由7号张力辊与1机架间的速度关系来确定。1机架入口的厚度偏差根据秒流量原理来控制。1机架前测得的厚度偏差通过位置跟踪传递给1机架。当厚度偏差进入机架辊缝时调整7号张力辊的速度和1机架的液压压下来保证张力的稳定。

先进秒流量在纠正机架前厚度偏差上效果显著。传统秒流量虽然在应对厚度偏差时不如先进秒流量但是其对入口区域的机械特性要求要低，比如其需要较低的扭转刚性。

3 轧机出口的厚度控制

轧机生产过程中由于各种原因产生的厚度偏差会被5机架后的测厚仪测量记录。轧机出口区域会根据秒流量的原理来调整速度来消除出口厚度偏差。轧机出口的厚度控制有几种模式。

1）模式A：模式A适合偏软偏厚的带钢。最终要求的目标厚度在5机架实现。监视控制作用于5机架和卷取机的速度。4、5机架间的张力保持恒定。因此如果厚度产生正偏差则会引起5机架速度增加和液压压下量的增加来减少厚度偏差。张力控制的负载会通过5机架适时的给液压压下增加辅助量来减少。

2）模式B：模式B适用于薄且硬的带钢。此时轧制力的变化所引起的辊刚性形变大于厚度变化。与模式A相似，监视控制作于5机架和卷取机的速度。但是在模式B中，4、5机架间的张力可以允许在一个死区内变化。因此只有当4、5机架间的张力波动超出死区范围后5机架的液压压下控制才会控制压下量变化来保持张力。

这种控制状态会被基础自动化记录并发给过程自动化，其会通过调整入口区域的厚度控制和负载分配来保证5机架的厚度偏差。

3）模式X：在模式X中，4机架来保证要达到的厚度，5机架用作平整和改善板型用。5机架的轧制力保证恒定，4、5机架间的张力同坐控制4、5机架的速度来实现。厚度控制作用于4机架，所以5机架后的厚度反馈给4机架。

4 结束语

本文对轧机厚度控制的方法及原理进行了研究，取得了我厂在轧机厚度控制中的第一手资料，在此基础上结合我厂生产的实际情况，提高轧制质量。

参考文献

[1]SMS SIEMAC公司.邯郸西区冷轧厂酸轧机组技术[Z].2009.[2]SIMENS公司.邯郸西区冷轧厂酸轧机组外部功能描述[Z].2009.

[3]SIMENS公司.自动化控制培训资料[Z].2009.