基于实时负荷再分配热连轧机快速监控AGC技术研究

胁：豁＋笋＋笋
（２）
Ｕ尸
乙，
轧制压力可以根据以下的金属压力方程进
行计算：
式中日Ｐ＝以，日＾，，＾ｒ，，ｒ６ｒ，６ｒ，，ｒ，厂ｒ）轧件入口厚度、轧件出（３口）
厚度、轧件温度、后张应 一１５—
总第１７６期
冶金设备
２００９年８月第４期
力和前张应力。
对于一个具体的轧件道次，式中的ｒ，ｎ，ｒ，
为常数，该式的增量形式为：
（１：Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏ脚ｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕ试ｖｅ璐时ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ锄ｄ ＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏ舒，Ｗｕｈ粕４３００８ｌ；
２：Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ７ｒｂｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ ｌ ０００８３）
表ｌ 采用常规ＡＧＣ时的设定及调整参数
ｃ。屈——出口带钢截面的比例凸度； Ｂ审——带钢宽度；
ａ毋一常数，文献［５］中，ｄ＝ｐ＝２，文献
［６］中，ａ＝届＝１．８６。 当某机架中带钢出口与入口的比例凸度之 差满足上式时，则不会带来浪形问题。则上式又 称为“板形死区”，可见，随着厚度＾的减小，要想 不导致浪形，带钢比例凸度的可改变量越小，即 “平坦死区”越来越窄。图１是对精轧机组Ｆ１一 Ｆ７七个机架分别计算的“板形死区”。由图中可 以看出，上游机架Ｆｌ～Ｆ３具有较宽的“板形死 区”，而下游机架Ｆ４一丌“板形死区”较窄。 一１６—
ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｑｌｌｉｃｋｌｙ ｔｈｍｕｇＩｌ ｔｌｌｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｍ《ｒｏＵ ｇａｐ ０ｆ ｌａｓｔ ４ ｓ协ｄｓ，ｔｌｌｅ ｉｎｎｕｅｎｃｅ ０ｆ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ佣ｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅ ｗ嬲伽ｙ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ｃｏ璐ｉｄｅｍｔｉｏｎ ｉｎ ｔｌｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ∞ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｌｏｗ－ｑｕ“ｔ），ｏｆ ｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｇ印ａｄｊｕｓｔＩｎｅｎｔ ｗ舾ａｖｏｉｄｅｄ．Ｐｍｄｕｃｔｉ∞８ｈｏｗｓ ｈｅａｄ ｓｔｒｉｐ ｔＩｌｉｃｋ眦Ｂ８ ｄｅｖｉ撕ｏｎ ｗ幽ｅｌｉＩＩｌｉｎａｔｔＩｄ ｑＩｌｉｃｋｌｙ如ｄ ８ｔ却ｓｈａｐｅ
①作者简介：黄涛，男，１９７６年出生，博士，讲师。北京科技大学机械设计及理论专业毕业
一１４一 万方数据
黄涛等：基于实时负荷再分配热连轧机快速监控ＡＧｃ技术研究
２００９年８月第４期
基于测厚仪测最值的反馈控制可称监控ＡＧｃ，由 于它存在与测厚仪到轧机的距离有关的时间滞 后，所以，常规的监控ＡＧｃ主要调整靠近测厚仪 的最后两个机架，其它机架一般不参与。在实际 的厚度控制中，会出现以下两种情况：
ｌ前言 在一卷带钢的轧制过程中，厚度控制可以分
二个阶段：第一阶段是在穿带过程中控制头部一 段带钢的厚度，即通过预先设定辊缝、速度、活套 等轧制参数，使得带钢头部厚度尽量达到目标厚 度；第二阶段是从穿带结束到轧制结束，对带钢
的本体进行控制，即根据轧制力波动信号以及轧 机出口测厚仪实测的带钢厚度值，调整轧机的压 下进行反馈控制。轧机自动厚度控制系统，无论 是采用直接、间接测厚ＡＧＣ，由于板厚检测的困 难和时延，反馈控制由于存在滞后往往效果不 好，都使高速轧制场合的板厚精度受到制约…。
秘＝铲 令阳＝０，矿：０，代人式（２）和式（７）后，得： （８）
该式反映了仅改变辊缝嬲后，对轧制力妒 的影响。下面讨论如何利用以上结果．确定各个 机架的辊缝调整量。 ４辊缝调整量分配的计算
在热轧中，判别带钢是否出现不良板形，常 采用Ｓｈｏｈｅｔ判别式如下式”Ｊ：
式中 一Ｃ８Ｊ。；（『南／）“卜＜入鲁口一带譬钢＜一截４面。的（丧比）例芦凸度比ｏｃ９，
以上方法同样适合更多机架参与调整的情
况，只不过计算量要大一些。 ５应用实践效果
在武钢１７００热连轧机上，对同一规格品种的 带钢采用常规方法和快速监控ＡＧｃ方法分别进 行了生产对比试验（此连轧机组只有后四架Ｆ４一 Ｆ７配备有液压压下，故快速监控ＡＧｃ只对后四
架分配调整量）。带钢的主要参数是：来料厚度 ３２ｍｍ，目标厚度２．０ｍｍ，宽度１２５０ｍｍ，牌号为
７Ｉ’ｏｔａｌ Ｎｏ．１７６ Ａｕｇｕｓｔ ２００９
冶金设备 ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
总第１７６期 ２００９年８月第４期
基于实时负荷再分配热连轧机快速 监控ＡＧＣ技术研究
黄涛１①张晓峰２
（１：武汉科技大学机械自动化学院武汉４３００８３；２：北京科技大学机械工程学院北京１０００８３）
（１５）
黄涛等：基于实时负荷再分配热连轧机快速监控ＡＧＣ技术研究
２００９年８月第４期Βιβλιοθήκη 将式（１２）代入上式后得：
ｒ． １ Ｑ
马＋（专）。（瓦‰），Ｒ
矾，＝剧 ＋（捌南）。（南），Ｂ
Ｌ－ ｌ Ｑ
（南），（南）。（南），只
（１６）
令矶Ｍ＝矶，，代入上式后即可求出口，再将 口代入式（１２）可求出各个机架的辊缝调整量嬲；。
万方数据
按常规监控ＡＧｃ方法进行控制；若Ｉ融朋，ｌ≥
赫。，计算修正量虢舢＝矶朋ｙ±矶。（舭朋ｙ＜０时取 “＋”号，反之取“一”号）。轧机根据航删对 Ｆ４二Ｆ７的辊缝进行一次性调整，当虢～大于零
时，减小Ｆ４～Ｆ７的辊缝，反之增大辊缝。 理论上，当出口带钢厚度出现偏差时，可以
调整任何一个机架进行消除，但这有可能破坏轧 制的稳定性，带来板形失控等问题。因此，合理 的方法是将调整量以恰当的方式，分配给Ｆ４一Ｆ７ 各个机架，实现这些机架的同时快速调整。显 然，调整量的分配方式是实现这种调整的关键。 由于热轧带钢板形板厚控制系统存在明显的耦 合关系旧Ｊ，根据热连轧机的特点和实际生产情
当发现带钢头部存在较大的厚度偏差后，调 整哪些机架以及调整量如何确定需要根据具体 的轧机和轧制工艺进行确定。例如武钢１７００ｍｍ 热连轧精轧机组共有七个机架（Ｆ１一Ｆ７），前三架 （Ｆ１一乃）为电动压下，不具备快速调节的条件， 只有后四架（Ｆ４～Ｆ７）装备了液压压下，可以参与 监控ＡＧＣ的控制。
轧机根据过程计算机的计算对轧机的辊缝、 速度等设定，然后进行穿带。当带钢头部从最后 机架（Ｆ７）出来到达测厚仪时，由测厚仪连续测量 带钢的厚度＾，，并与目标厚度＾，进行比较，算出 厚度偏差赫朋，＝＾，一＾，。为了提高测量结果的 可靠性，要对多次厚度偏差值进行平均。根据轧 机的情况和产品厚度精度的要求，设定一个偏差 限胁。（例如６０斗ｍ），当Ｉ融朋，Ｉ＜趴。时，认为轧机 的设定合理，属于前面提到的第一种情况，可以
带钢的厚度控制是基于以下的轧机弹跳方
程，即机架的出口厚度＾按下式计算Ｈ Ｊ：
＾：ｓ＋学＋导＋Ｇ
（１）
乙Ｐ
乙，
式中Ｓ——辊缝５
Ｐ——轧制力；
卜弯辊力； Ｐ０——零调轧制力５
ＣＰ——轧机刚度系数５
Ｃ卜，考—虑—弯了辊轧刚辊度的系热数５膨胀和磨损后的辊
缝零位。 式（１）反映了轧制力、弯辊力等对带钢厚度 的影响，该式的增量形式为：
ＡＢＳ刖ＲＡＣＴ Ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｓｅｒｉｏｕ８ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｉｐ ｔｌｌｉｃｋＩＩｅｓｓ ｒｅｓｕｈｅｄ ｉｎ ｌｏｗ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｇ锄ｇｅ ｓｅｔ· ｕｐ ｍｏｄｅｌ，Ａ ｆｈｔ ｍｏｎｉｔｏｒ Ａ（≥Ｃ ｂ鹊ｅｄ ｍａｌ－ｔｉｍｅ ｌｏａｄ ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｓ ｐｍｐｏｓｅｄ，ｈｅａｄ ｓｔｒｉｐ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｅＶｉ如∞ｗ髓
况，采用各架负荷（轧制力）分配比例不变原则对
于板形控制、速度控制以及保持整个机组轧制过
程的稳定是十分有利的【３Ｊ。这种方法与常规监
控ＡＧｃ主要不同有两个，一是参与调整的机架多
（如由后二架扩大到后四架或更多），二是各架的
调整一般是一次性的，可快速消除较大的厚度偏
差，故称为快速监控ＡＧＣ。
３厚度控制方程
（警）＝ｐ（洲’２’３，…）
（１０）
式中 卜与赫～有关的常数。
（１０）式也可写为：
妒；＝胪ｉ（ｉ＝ｌ，２，３，…）
（１１）
代人式（８）后有：
酗；＝一（错肛（㈦，２＇３，…）（１２）
由于各机架的轧制力已知，故只要求出ＪＢ后
即可确定各架的辊缝调整量醛ｉ。
对于连轧机，在忽略的轧件在机架之间的变
形后，某一机架的入口厚度可以认为与前一个机
Ｑ２３５，融Ｍ＝１００斗ｍ，试验结果见表ｌ、表２和图
２、图３。表中的＾和Ｐ分别为各个机架的厚度和 轧制力设定值，豁和胪分别为当头部厚度进入 厚度公差带时的辊缝值及轧制力的调整值，￡为
按±３０斗ｍ的公差标准统计的带钢头部超差长 度。可见，采用快速监控ＡＧＣ后，Ｆ４和Ｆ５的调 整量明显增大，并很好地保持了Ｆ４一Ｆ７机架的 轧制力分配比例，出口厚度很快达到公差范围， 使得带钢头部超差长度减少了５０％以上。
摘要针对目前热连轧生产中，由于厚度设定模型精度不高所造成的头部厚度偏差较大的实际问题，本 文研究提出了一种基于实时负荷分配的快速监控ＡＧｃ方法。新方法通过对负荷进行实时分配，一次性调整
多机架的压下量，可以迅速消除带钢头部段的厚度偏差，在计算再分配负荷时，充分考虑了负荷分配对板形 的影响，从而避免了由于负荷分配调整导致的板形质量下降。生产实践证明，这一新方法可以在保证板形质 量的前提下，快速、有效的消除头部厚度偏差，厚度超差段长度减少了５０％以上。
妒＝秘＋》
（４）
考虑到ａＰ伯日＝口，删洗＝一Ｑ，ｐ为轧件的
塑性系数，式（４）可写作：
胪＝∞日一唧
（５）
赫：髓＋掣＋笋 将式（５）代入式（２），有：
（６）
ＬＰ
乙，
整理后得：
虢＝毒矿＋若护＋而％耐Ｆ
（７） 该式为轧机的厚度控制方程，是厚度控制的 基本方程，表达了一个机架的辊缝调整量豁与厚 度变化赫间的关系。