CN108453138A - 一种用于轧件厚度控制的变步长监控agc自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，根据测得的实际厚度与目标厚度的差值的大小，自动索引厚度调节系数KM，且考虑终轧实际温度与设定温度的偏差的大小采用不同的温度调节系数Kp，两者的乘积为最终的调节系数K，以此调节系数调节轧机机组末n个机架的AGC调节步长，能够实现轧件厚度精确控制，在±30μm公差范围内厚度命中率可达100％，且不会出现超调和调节量不足的问题。

Description

一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，用以提高轧件厚度控制精度。

背景技术

厚度自动控制AGC(Automatic Gauge Control)是提高带材厚度精度的重要方法之一，其目的是获得板带材纵向厚度的均匀性，从而生产出合格的产品。板带材厚度差由AGC根据头部厚度(相对AGC采用头部锁定)或根据设定的厚度(绝对AGC)使全长各点厚度与锁定值或设定值之差小于允许范围。热轧板带厚度控制系统在整个生产过程中处于十分重要的地位，其效果直接影响到成品的质量。

监控AGC是指利用X射线测厚仪对精轧末机架出口带材厚度的精密测量，对轧机的辊缝进行调整，从而使成品带材厚度与设定厚度一致的AGC控制方式。基于弹跳方程的间接测厚的厚度控制系统虽然考虑了各种补偿的因素(如油膜厚度、辊缝零位长度等)，但其测量精度还是远低于X射线测厚仪，因此对现代带钢热连轧来说，监控AGC是不可或缺的。

监控AGC的工作原理如下：带钢从轧机轧出之后，通过轧机出口侧的测厚仪测出实际出口厚度h_实测，并与给定的设定厚度h_设定相比较，得到厚度偏差Δh₁，计算公式为Δh₁＝h_实测-h_设定，通过Δh₁的大小判定使用绝对AGC或相对AGC，以确定目标厚度；然后将实际厚度与目标厚度的偏差Δh反馈给厚度自动控制装置，Δh＝h_实测-h_目标，将此厚度偏差变换为辊缝调节量的控制信号ΔS，并输出给压下系统作相应的调节，以消除此厚度偏差Δh。目前现有技术中AGC步长调节系数固定，在实际生产中容易出现超调或调节量不足的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，根据测得的实际厚度与目标厚度的差值的大小，自动索引厚度调节系数KM，且考虑终轧实际温度与设定温度的偏差的大小采用不同的温度调节系数Kp，两者的乘积为最终的调节系数K，以此调节系数调节轧机机组末n个机架AGC的调节步长，能够实现轧件厚度精确控制，并且不会出现超调和调节量不足的问题。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，包括如下步骤：

以轧件设定厚度或头部锁定厚度作为监控AGC的目标厚度，计算轧件厚度测量值与目标厚度的差值Δh，计算公式为Δh＝h_实测-h_目标；

计算厚度调节系数KM，根据差值Δh索引厚度差与厚度调节系数曲线，得到对应的厚度调节系数KM，厚度差与厚度调节系数曲线的曲线表达式为：

y＝a₁x⁵+a₂x⁴+a₃x³+a₄x²+a₅x+a₆，

其中，y代表厚度调节系数KM，x代表差值Δh，-100μm≤x≤100μm，a₁至a₆均为设定的系数；当Δh＞100μm时，使用设定的固定厚度调节系数KM₊，当Δh＜-100μm时，使用设定的固定厚度调节系数KM_-；

计算温度调节系数Kp，将轧件实际终轧温度T_实测与设定终轧温度T_设定的偏差划分为5个区间，5个区间对应5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5，并且5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5满足Kp1>Kp2>Kp3>Kp4>Kp5>0，其中Kp3＝1，各区间与各温度调节系数Kp的对应关系为：

当10℃＜T_实测-T_设定时，对应Kp5；

当5℃≤T_实测-T_设定≤10℃时，对应Kp4；

当-5℃＜T_实测-T_设定＜5℃，对应Kp3；

当-10℃≤T_实测-T_设定≤-5℃时，对应Kp2；

当T_实测-T_设定＜-10℃时，对应Kp1；

计算最终的调节系数K，计算公式为K＝KM*Kp；

计算轧件的厚度补偿值H，计算公式为H＝K*Δh，根据厚度补偿值H调节轧机机组的设定参数。

优选的，所述固定厚度调节系数KM₊和所述固定厚度调节系数KM_-均为1。

优选的，采用Smith预估器补偿模型对轧机机组进行控制。

优选的，根据厚度补偿值H调节轧机机组的设定参数的具体内容为：为轧机机组分配厚度补偿值H，将分配到的厚度补偿值转换为辊缝调节量ΔS，并将辊缝调节量ΔS下发至轧机机组，辊缝调节量ΔS计算公式为：

其中为M为轧机刚度系数，Q为轧件塑性刚度系数。

优选的，为轧机机组分配厚度补偿值H的具体内容为：所述轧机机组具有N个机架，N≥2，为末n个机架共同分配厚度补偿值H，末n个机架各自所分配的厚度补偿值之和为H，其中

优选的，末n个机架各自所分配的厚度补偿值的大小由首机架至末机架递增。

优选的，通过低通滤波器为轧机机组分配厚度补偿值。

优选的，通过测厚仪测量轧件厚度，当轧件实际厚度与设定厚度的厚度差值小于带钢设定厚度的13％时，启用绝对AGC，以轧件设定厚度作为监控AGC的目标厚度；当轧件实际厚度与设定厚度的厚度差值大于或等于带钢设定厚度的13％时，启用相对AGC，以轧件头部锁定厚度作为监控AGC的目标厚度。

优选的，所述厚度调节系数KM不大于1。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本发明提供的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，通过厚度差与厚度调节系数曲线自动索引不同厚度差所采用的厚度调节系数KM，厚度差与厚度调节系数曲线反映出当偏差值较大时选用较大的调节系数，偏差值较小时选用较小的调节系数，从而得到良好的厚度控制效果。

2)本发明提供的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，考虑到终轧温度变化引起的轧件塑性变形系数变化对厚度控制的影响，在监控AGC的步长修正过程中引入终轧温度因素，通过将轧件实际终轧温度与设定终轧温度的偏差分区，并按区赋予不同的温度调节系数Kp，终轧实际温度越低，则温度调节系数Kp越大，将厚度调节系数KM与温度调节系数Kp两者的乘积为最终的调节系数K，以此调节系数调节轧机机组末n个机架AGC的调节步长，能够实现轧件厚度精确控制，能够实现轧件厚度精确控制，在±30μm公差范围内厚度命中率可达100％，且不会出现超调和调节量不足的问题。

3)本发明提供的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，控制过程采用的是监控AGC，以设定厚度或头部锁定厚度作为控制过程的目标厚度，可以保证整个轧件各处均满足目标厚度要求，保证轧件的厚度精度。

附图说明

图1为本发明实施例中用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法的流程图。

图2为本发明实施例中用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法的控制效果图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

在本发明实施例中，以某钢铁企业2250mm热轧生产线为例，热轧生产线的精轧机组具有6个机架，用于热轧生产汽车板，其厚度控制系统采用本发明的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，参见图1，具体控制步骤如下：

(1)通过测厚仪测量轧件厚度，测厚仪带载数秒后，根据轧件实际厚度与设定厚度的厚度差值大小判定启用绝对AGC还是相对AGC，判断标准是当厚度差值小于汽车板设定厚度的13％时，启用绝对AGC；否则使用相对AGC，以头部锁定厚度作为监控AGC的目标厚度；

本实施例中，厚度差值小于汽车板设定厚度的13％，因此启用绝对AGC，以轧件设定厚度作为监控AGC的目标厚度，计算轧件厚度测量值与目标厚度的差值Δh，计算公式为Δh＝h_实测-h_目标；

(2)计算厚度调节系数KM，根据差值Δh索引厚度差与厚度调节系数曲线，得到对应的厚度调节系数KM，厚度差与厚度调节系数曲线的曲线表达式为：

y＝a₁x⁵+a₂x⁴+a₃x³+a₄x²+a₅x+a₆，

其中：y代表厚度调节系数KM，该厚度调节系数KM不大于1；x代表差值Δh，-100μm≤x≤100μm；a₁至a₆均为设定的系数，其中a₁至a₆的绝对值均小于1；当Δh＞100μm时，使用固定厚度调节系数1，当Δh＜-100μm时，使用固定厚度调节系数1；

(3)计算温度调节系数Kp，将轧件实际终轧温度T_实测与设定终轧温度T_设定的偏差划分为5个区间，5个区间对应5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5，并且5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5满足Kp1>Kp2>Kp3>Kp4>Kp5>0，其中Kp3＝1，各区间与各温度调节系数Kp的对应关系为：

当10℃＜T_实测-T_设定时，对应Kp5；

当5℃≤T_实测-T_设定≤10℃时，对应Kp4；

当-5℃＜T_实测-T_设定＜5℃，对应Kp3；

当-10℃≤T_实测-T_设定≤-5℃时，对应Kp2；

当T_实测-T_设定＜-10℃时，对应Kp1；

(4)计算最终的调节系数K，计算公式为K＝KM*Kp；

(5)计算轧件的厚度补偿值H，计算公式为H＝K*Δh，引入Smith预估器补偿模型对轧机机组进行控制，消除纯滞后特性在闭环中的影响，Smith预估器补偿模型为成熟的现有技术，此处不再赘述；

(6)通过低通滤波器为轧机机组的末3个机架共同分配厚度补偿值H，本实施例中，为F4、F5、F6机架分配厚度补偿值，F4、F5、F6机架厚度补偿值的大小为F4＜F5＜F6，将分配到的厚度补偿值转换为辊缝调节量ΔS，并将辊缝调节量ΔS下发至轧机机组，辊缝调节量ΔS计算公式为：

其中为M为轧机刚度系数，Q为轧件塑性刚度系数；

(7)将最终的辊缝调节量下发至F4-F6轧机；

(8)重复检测量轧件厚度，根据最新的轧件厚度测量值与目标厚度的差值Δh索引厚度调节系数KM，根据最新的轧件实际终轧温度索引温度调节系数Kp，依次进行后续步骤，使得汽车板的厚度与设定值之差始终小于允许范围，直至生产结束。

图2所示即为上述实施例在轧制汽车板时的现场应用效果，纵坐标为轧件的厚度，单位为米，横坐标为轧件生产时间，23：48：12至23：49：03为轧件的一整个生产过程，该轧件的设定厚度为0.0025m，要求厚度公差为±30μm，除去初始和结束时的正常跳变，可以看出生产过程中，轧件头部厚度有一定偏差，监控AGC投入使用后厚度控制在目标范围内(在23：48：20这个时间点的厚度波动是卷取机带载过程导致的)，厚度控制很稳定，实际厚度偏差均在要求的公差范围内，无超调或调节量不足的问题(轧件尾部的厚超，为防止轧件甩尾，增加AGC保持功能所致)。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

以轧件设定厚度或头部锁定厚度作为监控AGC的目标厚度，计算轧件厚度测量值与目标厚度的差值Δh，计算公式为Δh＝h_实测-h_目标；

计算厚度调节系数KM：根据差值Δh索引厚度差与厚度调节系数曲线，得到对应的厚度调节系数KM，厚度差与厚度调节系数曲线的曲线表达式为：

y＝a₁x⁵+a₂x⁴+a₃x³+a₄x²+a₅x+a₆，

其中，y代表厚度调节系数KM，x代表差值Δh，-100μm≤x≤100μm，a₁至a₆均为设定的系数；当Δh＞100μm时，使用设定的固定厚度调节系数KM₊，当Δh＜-100μm时，使用设定的固定厚度调节系数KM_-；

计算温度调节系数Kp：将轧件实际终轧温度T_实测与设定终轧温度T_设定的偏差划分为5个区间，5个区间对应5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5，并且5个温度调节系数Kp1、Kp2、Kp3、Kp4、Kp5满足Kp1>Kp2>Kp3>Kp4>Kp5>0，其中Kp3＝1，各区间与各温度调节系数Kp的对应关系为：

当10℃＜T_实测-T_设定时，对应Kp5；

当5℃≤T_实测-T_设定≤10℃时，对应Kp4；

当-5℃＜T_实测-T_设定＜5℃，对应Kp3；

当-10℃≤T_实测-T_设定≤-5℃时，对应Kp2；

当T_实测-T_设定＜-10℃时，对应Kp1；

计算最终的调节系数K，计算公式为K＝KM*Kp；

计算轧件的厚度补偿值H，计算公式为H＝K*Δh，根据厚度补偿值H调节轧机机组的设定参数。

2.如权利要求1所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：所述固定厚度调节系数KM₊和所述固定厚度调节系数KM_-均为1。

3.如权利要求1所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：采用Smith预估器补偿模型对轧机机组进行控制。

4.如权利要求1或3所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：根据厚度补偿值H调节轧机机组的设定参数的具体内容为：为轧机机组分配厚度补偿值H，将分配到的厚度补偿值转换为辊缝调节量ΔS，并将辊缝调节量ΔS下发至轧机机组，辊缝调节量ΔS计算公式为：

其中为M为轧机刚度系数，Q为轧件塑性刚度系数。

5.如权利要求4所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：为轧机机组分配厚度补偿值H的具体内容为：所述轧机机组具有N个机架，N≥2，为末n个机架共同分配厚度补偿值H，末n个机架各自所分配的厚度补偿值之和为H，其中

6.如权利要求5所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：末n个机架各自所分配的厚度补偿值的大小由首机架至末机架递增。

7.如权利要求4所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：通过低通滤波器为轧机机组分配厚度补偿值。

8.如权利要求1或3所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：通过测厚仪测量轧件厚度，当轧件实际厚度与设定厚度的厚度差值小于带钢设定厚度的13％时，启用绝对AGC，以轧件设定厚度作为监控AGC的目标厚度；当轧件实际厚度与设定厚度的厚度差值大于或等于带钢设定厚度的13％时，启用相对AGC，以轧件头部锁定厚度作为监控AGC的目标厚度。

9.如权利要求1所述的用于轧件厚度控制的变步长监控AGC自动控制方法，其特征在于：所述厚度调节系数KM不大于1。