热轧板带厚度控制

板带厚度控制

一、概述

热轧带钢厚度精度一直是提高产品质量的主要目标，随着市场对板带钢厚度精度要求的提高，板带的厚度控制变得越来越重要。

二、影响板带厚度的因素

热带厚度精度可分为：一批同规格带钢的厚度异板差和每一条带钢的厚度的同板差。

为此可将厚度精度分解为带钢头部厚差和带钢全长厚度偏差。

影响头部厚差的因素：

1、设定模型精度不高（主要是温降模型和轧制加模型的精度）

2、带坯在厚度方向上存在温度差，所测表面温度与带坯实际平均温度有差异。

3、带坯头部低温段过长。

影响带钢全长厚度偏差的因素可分为两类：

1、由带钢本身工艺参数波动造成，这包括来料头尾温度不均，来料厚度不幸免以及化学成份偏析等。

2、由轧机参数变动造成，这包括支撑辊偏心，轧辊热膨胀，轧辊磨损以及油膜轴承、油膜厚度变化等。

从厚差分布特征来看，产生厚差的原因有以下几种：

1、头尾温差。

2、钢坯表面的低温段。

3、活套起套过猛，对带钢产生冲击，使颈部厚度变薄。

4、咬钢时由于速度设定不协调加上初态速降造成钢套过大，起套并投入高度控制后，由于纠偏过快造成带钢拉钢，这一松一紧使厚度减速薄，宽度拉窄。

5、温度随机波动造成轧制力以及厚度波动。

6、现代带钢热连轧机都采用低速咬钢，等带钢进入郑取机后再同步加速至高度的办法进行轧制。在轧辊转速变动较大时，将使油膜轴承厚度发生变化而使实际辊缝变小，影响轧件厚度。

7、轧辊偏心（椭圆度）将直接使实际辊缝产生高频周期变化。

三、自动厚度控制（AGC）

P-H图是分析自动厚度控制系统的一个有效工具，通过该图可以分析轧制过程中造成厚差的各种原因，说明轧制过程中的调整原则。

如图1所示，说明了来料原差影响及AGC控制，图2说明了来料硬度变动（变形搞力变动）的影响及AGC控制。

为了消除此厚差，可采用各种不同的厚度控制方案：

1、移动压下。如图所示，如原来轧制力为P，轧制厚度为R，当入口厚度或硬度（虚线）时，轧制力变为P`轧出厚度变为h`，为消去δh，需移动压下δs。

2、利用张力改变轧件塑性线来进行厚度控制。

AGC工作原理

1、反馈AGC

AGC系统一般是根据反馈原理工作的，即利用直接或间接测厚（间接测厚即用实测轧制力和辊缝信号用弹跳方程来厚），检测出实际轧出厚度h后，与给定值相比，求得实际厚度偏差δh，并用此偏差信号去控制压下进行厚度控制使δh 0。但反馈AGC的主要缺点是，实际调厚点不是所检测之处，存在滞后现象。

2、前馈AGC

前馈AGC克服了反馈AGC时间上滞后的缺点，加快了系统的“响应性”。其控制原理是用入口测厚仪或用上一机架弹跳方程测出出口厚度，亦即延时后将为本架入口厚度h*0，当它和给定值h0相比有偏差δh0时，可预先估计出将产生的δh值，由此可确定应有的δS值，然后根据检测点进入轧机的时间，并考虑移动δS所需的时间，提前进行控制使控制点即为此检测点。前馈AGC属于开环控制它不能检查效果，控制精度直接决定于计算公式的精度，因此，目前一般采用前馈和反馈控制相结合的办法，互相取长补短，以提高总的控制精度。

3、绝对AGC

绝对AGC以设定值为目标，当轧件轧出后，概据S0，P等反馈实测信号间接计算实测厚度后，与此目标值相比较，如不同，就进行调厚，直到δh=0为止，这种方法要求将整个带钢的厚度都调到目标值——设定值。但如果由于空载辊缝设定不当，轧件头部的厚度已经与设定值差得较多的情况下若一定要求压下系统将带钢厚度调到设定值势必会造成压下系统负荷过大，同时亦将把带钢调成楔形厚差。

4、相对AGC

此种厚度控制即不论带钢头部是否符合设定值，厚度控制系统以头部的实际厚度为标准，即用头部的实测厚度作为目标值。厚度控制系统应使带钢各点的厚度向此值看齐，这样有利于得到厚度均匀的带钢，但此带钢的厚度值不一定符合产品所要求的设定值。新设计的系统往往采用绝对AGC与相对AGC相结合的方法，由工人概据情况决定采用哪种方法工作；当选用绝对AGC时，如设定误差过大，计算机将自动改用相对AGC。

四、AGC系统中的补偿功能

1、补偿控制补偿是解决多种控制变量耦合的工程方法。实质上，热连轧精轧机组为一多变量，强耦合的复杂控制系统，由于多种功能集中于6-7个机架，各项功能的控制都将影响到轧辊与轧件形成的变形区的参数，因而相互耦合，相互干扰。如：

①当AGC系统移动压下而改变辊缝进行调厚时，必将使压下率变化，从而改变前滑，改变带钢出入口速度。这将破坏活套的工作，而活套的动态调节又将反过来影响调厚效果。为此现代AGC系统设有活套补偿功能，即当调整压下时，事先给主速度一个补偿信号，以减轻AGC对活套系统的扰动。

②当AGC系统移动压下时，还将使轧制力发生变动。这将改变轧辊辊系变形而改变带钢出口断面形状，最终影响带钢成品的平直度。

③当精轧终轧温度控制系统在控制温度，改变机架间喷水，以及改变精轧机组加速度时，必将使每个机架轧制温度改变，从而使轧制力发生变动，其结果是带钢厚度以及带钢板形都将受到扰动，为此要有相应压下及弯辊的补化学元素加速度也将影响轴承油膜厚度，为此需要设立油膜厚度补偿。

2、偏心控制

支撑辊偏心将使轧制力发生周期性波动，为了大量消去偏心对板厚的影响，现在一般采用专门的偏心控制器或采用轧制力内环系统。

3、尾部补偿

带钢尾端一般温度较低加上当带钢尾部离开某一机架时，由于机架间的张力的消失，将使下一机架的轧制力加大，因而使轧制厚度变大，影响带钢尾部的厚度偏差。为了消除这一厚差，在现代AGC系统中，采用了尾部补偿功能，即带钢尾部从某一机架轧出时，对下一机架压下及速度进行调整，进行压尾和拉尾。

五、实际操作中的板厚控制。

1、通过操作面板上的“screw down”按纽来进行操作。精轧机出口检测到的板厚若比设定值小（大）则将辊缝抬（压）一点，直到检测到的板厚与设定值之差在允许的误差范围内。

2、通过改二级机上的设定值的方法。若精轧机出口检测到的板厚比实际要求的板厚要小（大），则可将设定值调大（小）。

3、通过改二级机上板坯的温度参数的方法。若精轧机出口板带的厚度比实际要求的要小（大），则可将二级机上的温度值改大（小）。因为计算机根据修改过的温度值来计算轧制力，若温度升高，则金属变形抗力变小，轧制力变小，而实际的板坯温度并没有降，从而导致精轧机出口板带厚度变大。