张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响

张力控制对冷轧轧机带钢厚度控制的影响

摘要：在冷轧产线中带钢厚度偏差是轧机厚度控制面临的一个主要问题，是影响产品质量的重要因素，而根据经验发现厚度偏差主要表现在带头带尾以及轧机提速和降速过程中。通过长时间对厚度偏差规律的摸索和总结，重点要对轧机的速度控制和张力控制进行优化，从而使带钢的厚度偏差问题得到很好的解决。

关键词：厚度偏差张力控制速度控制

五机架六辊冷轧连轧轧机作为当今世界上比较先进并且技术比较成熟的轧机系统，普遍应用于各大行钢铁企业，而其设备的强大功能以及复杂的控制系统也使得此类轧机需要极高的控制水平才能生产出预期的高质量冷轧板材，而厚度控制作为影响冷轧带钢产品质量的一项重要指标，直接决定着轧机能否发挥其最大的生产潜力，创造更多的效益。此类轧机在具备高精度控制水平情况下轧制的成品厚度可覆盖0.15mm-2.5mm。精确的厚度控制对设备精度及控制精度要求极高，轧机系统中的任何一环不论是现场硬件设备还是软件控制程序出现问题都会直接影响产品质量。而带钢厚度不符，偏差达不到产品要求就是影响冷轧带钢质量的一个重大难题，厚度控制不稳定，就会导致产线出现大量的协议品和废品，严重影响带钢质量，造成大量经济损失。

通过对某机组长时间的厚度偏差规律的摸索和大量数据的分析，

发现厚度偏差主要出现在以下两个过程中，这就为问题的定性提供了一个基本的方向。首先是轧机起停车阶段，轧机的起停车情况主要发生在轧机换辊和发生事故时的非计划停车。由于机组当时处于调试阶段，设备故障率比较高，轧机起停车的次数和频率比较高，在生产过程中，通过轧机出口测厚仪监控发现，在轧机停车后再次启车时，成品厚度波动比较大，当成品厚度小于1mm时，厚度偏差范围在±80um；当成品厚度大于1mm小于1.5mm时，厚度偏差范围在±120um；当成品厚度大于1.5mm时，厚度偏差范围在±150um；其次是轧机加减速阶段。轧机的加减速主要包括轧机过焊缝时的升降速和酸洗段出现异常情况降速时，轧机随之降速。在生产过程中观察发现，在轧机加减速阶段，轧机出口成品带钢的厚度波动也比较大，当成品厚度小于1mm时，厚度偏差范围在±10um；当成品厚度大于1mm小于1.5mm 时，厚度偏差范围在±14um；当成品厚度大于1.5mm时，厚度偏差范围在±20um；虽然在轧机加减速阶段，厚度波动没有超出公差允许范围，但是对于通板目标厚度命中率，特别是对焊丝钢等对厚度精度要求比较高的板材影响比较大，对产品厚度精度控制有很大影响。

通过以上数据摸索与总结，轧机厚度控制和张力控制是解决厚度波动的突破口。现阶段此类轧机通用的厚度控制方法就是AGC液压辊缝控制以及精确的带钢张力控制。而经典的AGC控制包括监控AGC、前馈AGC以及秒流量AGC。监控AGC是利用轧机某一机架后设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比，得到的偏差用于计算轧机辊缝的补偿量，以达到减小厚度偏差，保证厚度精度，

这种方式属于反馈调节方式；前馈AGC是利用轧机某一机架前设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比，提前计算出本机架的辊缝补偿量，已达到纠正厚度偏差的目的，这种方法属于预防调节方式，能够预先对厚度进行调节；秒流量AGC则是根据轧机前后带钢金属体积不变原理，在不考虑带钢宽度的微小变化的前提下，利用带钢在轧机前后速度反馈和厚度的反馈数据实时对机架辊缝进行补偿调节，以实现本机架带钢厚度的精确控制。而轧机另外一项重要的控制功能就是带钢张力控制，带钢的连续生产以及精确的厚度的控制都离不开机架间精确的张力控制，而机架间的张力控制是通过调节轧机运行速度和轧机辊缝实现的，精确的轧机速度调节和辊缝调节是保证张力稳定的基础。

为消除轧机产生的带钢厚度偏差，通过对轧机控制系统中影响到带钢厚度控制的主要因素包括AGC自动厚度控制系统和TLC张力控制系统的分析和总结，发现张力控制中的速度控制存在调节过快不稳定的现象，同时速度补偿值会出现非正常的积累现象。可以通过对控制系统采取以下措施达到对张力控制的优化。

1、张力控制主要是速度控制和辊缝控制，本机组通过数据分析发现个别机架速度调解过程中存在跟随不同步现象，导致张力调节不稳，此现象可通过调整轧机主传动速度环比例系数，使各机架的响应速度和响应时间能够同步，从而消除由于个别机架调节过快或者过慢导致的速度不匹配现象。

2、二、三、四机架TLC控制中增加了补偿清除功能。TLC张力控制中的TLC（S）速度控制只在低速过程中使用，当提速到设定值以上后会转换为TLC（G）控制，但原程序中当TLC（S）速度转换为TLC（G）辊缝控制后，TLC（S）速度控制中的速度补偿值会被锁定到系统当中，不被清除，这时就会影响到TLC（G）辊缝控制。现将程序中加了一个TLC（G）辊缝控制连锁，即当TLC（S）速度转换为TLC（G）辊缝控制后就将原速度补偿值清除，而这个补偿值的清除是经过一个斜坡功能完成的，并不是突然就将补偿值消除，这就减小了参数切换过程中对系统的冲击性。经过本程序的完善和修改，以及主传动的系数的修改，现四五机架间的张力反馈有了很大的改善。

通过完成以上的控制系统优化工作，成品带钢的厚度控制精度得到了很大的提高，极大的降低了厚度超差现象。

结语

冷轧轧机的厚度控制属于高精度控制，影响控制稳定的因素也很多，除了上述所述的张力和速度因素外，轧辊的粗糙度、硬度、温度、乳化液的浓度、温度还有设备的安装精度和轧制线等因素都是影响到厚度控制的因素，当出现厚度控制不稳定的情况时，要对多方面影响因素进行分析，并对大量数据进行积累处理才有可能真正找到问题所在，而往往找问题都是一个艰苦分析和不断验证的过程，一项一项的排除各种影响因素才能最终确认问题原因，并对症下药。

参考文献：

1．孙一康，带钢冷连轧计算机控制冶金工业出版社2002 2．孙一康，童朝南，彭开香，冷轧生产自动化技术，冶金工业出版社，2006

3．丁修堃，轧制过程自动化，冶金工业出版社，2005