AGC自动厚度控制.doc

AGC自动厚度控制 为了保证带材的纵向厚度公差，获得高精度的产品，现代森吉米尔轧机都配备了自动厚度控制(AGC)装置。 自动厚度控制系统由测厚仪、电气控制装置和矫正厚度偏差的执行机构组成。测厚仪连续测量带材厚度，一方面把厚度偏差显示并记录下来，另一方面把偏差信号输入到电气控制装置中；电气控制装置对偏差信号进行处理，然后指令执行机构动作进行厚度矫正；矫正厚度偏差执行机构根据电控装置的指令，通过压下电机或电一液伺服压下系统改变轧辊辊缝，或通过调节卷取机电枢电流改变卷取张力的大小，从而使带材厚度得到矫正。1厚度控制方式 根据轧机的弹性变形曲线和轧件的塑性变形曲线(总称弹塑性曲线)：式中h轧件轧出厚度； S轧机原始辊缝； P轧制力； K轧机刚度系数； H轧件轧制前的厚度； QH、Qh分别为轧件轧制前后的张力； R轧辊工作半径； l轧辊接触弧长； 产一轧辊摩擦系数； U轧制速度； k系数。可以得出：和将式2-18带人式217得：如果调整辊缝该式叫压下厚度控制方程，用它可以计算出消除厚度差渤所需要的辊缝量稻。 同样如果调整张力，张力控制方程为：速度调整方程为： 由公式2-21不难看出，K值越大，即轧机的刚度系数越大，M值越小，即轧件的塑性越差，辊缝变化於对厚差影响越大，故调整压下越有效。相反，调整张力进行厚控效果好。还可以看出，控制方程决定控制系统的性能，它与2 厚度控制方案 厚控有多种方案，根据基本原理的不同有压下厚度控制、张力厚度控制及程序厚度控制几种。图2-77测厚仪厚控原理图 21压下厚度控制 压下厚度控制又有以下几种方案： (1)测厚仪厚度控制。测厚仪厚控的原理如图2-77所示。由测厚仪检测得到信号，与给定值0比较，如有厚度偏差渤(觎=0一)，则将比较后的信号送入到厚控装置，厚控装置将发出调节信号弱，使轧机压下机构动作，执行调节功能以消除偏差。 由于测厚仪距离轧辊轴线有一定的距离 L，所以厚度变化测定有一段滞后时间I，= T，生。因为存在滞后时间，所以采用比例控制很难进行稳定控制。例如在1点测出厚差赫，本应调整1点使其消除厚差，但却调整了2点。但2点偏差不一定与l点的偏差相同，这就可能使2点本来偏薄(或偏厚)的偏差经过调整变得更薄(或更厚)了，以至发生超调现象。 为了改善控制系统的稳定性，可用采样控制。此时，在第一次调整之后，当调整点达到测厚仪处时，测厚仪开始检测，据此再进行下一次调节。这种方法对厚度突然变化难以修正，不容易得到高的精度。 (2)厚度计式厚度控制。所谓厚度计式厚控，是利用弹性方程来检测厚度(测出辊缝 S、轧制力P，再用=S+PK求出)，这是一种无滞后的直接测厚的方法。 设给定板厚为0，板厚偏差为眺，则： 并得出：将上述值分别变换为电量相加，并通过压下调整使输出值为零，则可清除偏差，原理图示于图2-78。 通常辊缝零位难以精确得知，故把在某一预轧制力P0时之辊缝S0作为基准值。此时上式为：图2-78厚度计式厚控原理图 这种方法虽有即时调整的优点，但在轧制过程中轧辊的热胀、磨损等变化，在上式中反映不出来，为此，需要经常对系统进行校正。一般在轧机出口设置测厚仪测量板厚以进行校正，即就是下面的厚度计一测厚仪式厚控系统。 (3)厚度计一测厚仪式厚控系统的原理为： ，如果(0一渤)二者相同，说明压下量是合适的，不必进行调整。如果给定值大于实测值，眺为正值，代表负偏差，即应使压下抬起；反之则使压下装置压下。其原理示于图2-79。 ， 、 t 如果再附加一些校正系统，则式2-27可写成：式中一补偿项。 (4)测厚仪式预控厚度控制。测厚仪式预控厚控原理如图2-80所示。图2-79厚度计一测厚仪式厚控原理图图2-80测厚仪式预控厚控原理图在人口侧的测厚仪测出入口轧件厚度与给定厚度o之厚差8H，根据：对压下进行调整。因为它是预检，故需考虑预检时间，显然这是一个开环控制系统。该系统一般作预控校正系统，即： 使用压下厚度控制系统时，一般以带材头部的厚度作为标准来进行调整；调整压下时要使张力保持恒定。22张力厚度控制根据张力厚度控制方程式2-22可知：对张力进行调整，即可实现对厚度的控制。此外。还常常采用压下与张力混合控制方式，当张力达到一定限值时，就使用压下控制，显然这种方法控制范围大，还可以进行微调，因此得到了广泛应用。 23程序厚度控制 在轧制的升速和降速过程中，摩擦系数等参数将随速度而变化，因而影响产品精度，此外轧件头尾部张力变化过程也会引起产品厚度变化。这种情况，就不能用上述的稳定轧制阶段的定值调节系统了。图2-81速度变化对厚度的影响 上述速度等因素的影响是有一定规律性的，图2-81表示速度变化对厚度的影响规律性，这种规律性可以设法找出来，如： pp ：护K=生i型=，(口) (2-32) J、式中，R为在该轧制速度下测得的轧制力。根据所确定的规律用专门的速度程序控制回路来不断调整压下或张力，最后使产品稳定。这种系统也叫SPC系统，系统原理如图2-82所示。 图2-82速度程序厚度控制系统 口一压下调整；6一张力调整 厚度控制系统结构，有模拟式厚控系统、数字式逻辑线路厚控系统及计算机控制厚控系统。模拟式厚控系统由运算放大器执行运算，这种厚控系统误差较大，精度较差，因而数字式逻辑线路厚控系统应用得更为广泛，而现在计算机控制的厚控系统则应用得最为普遍。 3厚度控制系统 二十辊森吉米尔轧机的自动厚度控制一般只用压下厚度控制方案。具体控制系统有三个，即质量流控制、前馈控制和反馈控制。三个控制又同时参与计算和控制带材厚度。31质量流控制 所谓质量流，且p是指金属在塑性变形前与变形后，其体积不发生变化，只是外形尺寸改变。冷轧钢带轧制时，宽度不发生变化，因此带材轧制前的长度L与厚度H的乘积应等于轧出的长度z与厚度的乘积，即： 质量流控制，利用轧机入口和出口带材长度及带材人口厚度几个测量结果，计算出轧出的带材厚度，从而减少了测量出口厚度时所造成的反馈滞后现象。 质量流控制从轧制一开始就可以使带材达到要求的厚度，并可在轧制过程中保持带材厚度不变。它能在轧机工作辊压下全程内实现大幅度调整。 这种确定工作辊出口处带材厚度的质量流法，已被证实是非常精确的，而且它还可以在各种轧制情况下在各种轧机中进行连续工作。 32前馈控制 前馈控制可以保证轧件出口厚度不受入口厚度波动的影响。 前馈计算模型可以在轧件咬人轧辊之前，预测出所需校正值，并提前对有关轧制参数作出相应修正，这样就可使轧件出口尺寸不致有很大的偏差。前馈控制，工作辊动作仅限于0254mm的行程范围内，使得轧辊反应动作快，而且具有高分辨率，实际上也是将修正值限制为某个保险值。 轧制开始，在人口侧测厚仪测量来料厚度的同时，入口侧的脉冲测速仪开始测量带材的长度。每隔一个长度L，测厚仪将一个厚度读数H存人寄存器中，每当L长的带材通过辊缝时，计算器便将厚度读数H从寄存器中取出，与标准厚度Hn进行比较。当人口带材有一个厚度偏差H时，那么就出现一个误差信号厂，对液压压下系统的液压马达或步进电机进行调整，轧辊开口度变化S，这时轧机的开口度为S+S，这样就可使轧件出口尺寸不致有很大的偏差。 如果在轧制过程中，带材的力学性能发生变化，将使轧机开口度变化S，这时轧机开口度应当是S+S+S。S的变化值即是压下液压缸活塞杆的移动量。在机械一液压压下装置中，将通过齿轮、行星凸轮机构使随动阀动作，控制液压压下机构动作，使轧机开口度变化一S，这时轧机开口度又恢复到S+S的位置；在电一液压下装置中将使位置传感器的连杆软铁移动S，这时位置传感器的磁感应线圈便产生一个使活塞杆向相反方向移动的负反馈信号，经放大后送入电液伺服阀，使活塞杆移动回到原来位置。 前馈控制使轧机进行“恒辊缝”轧制，轧出均匀厚度的带材，但该厚度不一定是所要求的厚度。为使此均匀的厚度与目标厚度一致，还需要进行反馈控制。 33反馈控制 反馈控制可以调整系统操作过程中的滞后漂移现象，以保持系统的精确性。 反馈系统利用带材出口侧测厚仪测出的带材厚度，对未能与质量流