CN88100750A

CN88100750A - 测厚计型厚度设定和厚度测量方法

Info

Publication number: CN88100750A
Application number: CN88100750.1A
Authority: CN
Inventors: 张进之
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1988-08-03
Anticipated expiration: 2003-02-23
Also published as: CN1020868C

Abstract

本发明涉及一种高精度板材轧制测厚计型自动厚度控制(AGC)系统的厚度设定方法和厚度测量方法，分析证明其设定厚度h₁与轧出厚度h不同，特别是其差异由轧机的控制系统和机械的特性所决定，

在在线预报中，板材的间接厚度测量值h₂由轧制压力和辊缝而得出。

Description

本发明涉及一种高精度板材轧制测厚计型自动厚度控制（AGC）系统的厚度设定方法和厚度测量方法，其设定厚度与轧出厚度不同，特别是其差异由轧机的控制系统（K_B）和机械（M）的特性所决定;在在线预报中，由轧制压力和辊缝可得到板材的间接厚度测量值。它适用于计算机实现的DDC-AGC系统，也可用于模拟AGC系统。

为了改善钢板纵向公差，确保厚度命中率，国内外对测厚计型AGC系统进行了大量的研究，日本人M·Saito在扇岛板材轧机上进行高精度轧板厚度控制应用中，采用一种绝对值方式的AGC系统，用弹跳方程预报厚度，该系统配备了绝对板厚调节和高速液压压下，实现了高精度的轧板厚度控制。我国某钢厂的中板轧机上直接采用压力信号、辊缝信号，由弹跳方程计算出厚度值，在加法器处设定一个厚度值，计算厚度与设定厚度之差经PID调节器、放大器控制电液伺服阀调节辊缝，直至间接测厚和设定厚度相等，即二者之差的输出为零时，辊缝就不变了。以上两种方法的厚度预测计算方法在本质上是相同的，其计算公式为：

h＝φ+ (P₂-P₀)/(K_B) +A

式中 h 为轧件出口厚度;

φ 为辊缝值;

P₂为轧制压力实测值;

P₀为压靠定辊缝零点的设定压力（压靠压力）;

K_B为轧件宽度为B时控制系统设定的轧机刚度;

A 为常数，与零点、轧辊磨损、热膨胀及其他误差有关。

在用AGC轧钢时，必须设定一个厚度值h。在咬钢之前，轧制压力为零，辊缝φ必然摆动很大。为了在咬钢前调一个合适的辊缝，只有人为设定一个压力值，当钢咬入并达到正常宽度时，再把人为设定的压力值转换到实测压力信号上。这样做的技术难度很大，因为一是要有一个合适的咬钢设定压力值，二是要控制好压力信号转换的时刻。这两个设定值与钢种、规格、轧制道次有关，对于品种规格繁杂的生产条件，很难得出合适的设定值。

厚度设定也是十分困难的，因为真实的轧机刚度和控制系统中的设定刚度不可能完全一致，所以设定出的厚度与实际轧出的厚度不完全一样。日本和中国某些工厂的办法都是修正常数A，但是不能很好地提高厚度命中率。因为对一个品种规格的产品，各道次间的压力不相等，而要求厚度精确的成品道、成品前道，其轧制压力变化更大;对不同的品种规格，各道次间轧制压力的差别就更大了，因此用修正常数A来解决问题不理想。以上全量法（绝对值）测厚计型AGC系统轧钢中的技术难点影响了厚度预报命中率的提高。

本发明的目的是针对上述技术难点，提出一种高精度板材轧制测厚计型AGC系统的厚度设定方法和厚度测量方法。在该方法中考虑了轧机控制系统特性和机械特性对厚度预报和厚度设定的影响，从本质上解决了高精度厚度预报和厚度设定的方法，而不是靠修正系数的办法。克服了传统做法的难点，大大提高了厚度预报精度和命中率，从而提高了生产效率和板材质量。

上述目的是通过以下方式来实现的：

利用轧制压力可以间接测量出轧件的厚度h₂，其规律一般由弹跳方程来描述：

h₂＝φ+ (P₂-P₀)/(K_B) +A （1）

而生产实践中发现预报厚度与实际厚度间总有较大的差异，于是采用修正常数A的方法。这种方法未能全面地体现控制系统和轧机的特性。

在AGC系统中，控制系统和轧机联合特性由轧机的当量刚度值来描述，绝对值测厚计型AGC系统的当量刚度计算公式为

Mc＝ (K_B·M)/(K_B-M) （2）

式中M为轧机真实刚度，一般不易测得其精确值，但它是客观存在着的物理量;

Mc 当量刚度;

K_B轧件宽度为B时，控制系统设定的轧机刚度。

以真实刚度M代替设定刚度，为了得到厚度为h的板材，辊缝值应为

φ＝h- (P₂-P₀)/(M) -A （3）

在控制系统中，轧件出口厚度的预报值为h′，

h'＝φ+ (P₂-P₀)/(K_B) +A （4）

由于M≠K_B，所以h′≠h（预报厚度值≠厚度值）。

将（3）式代入（4）式

h'＝h+ (K_B-M)/(MK_B) P₀- (K_B-M)/(MK_B) P₂（5）

将当量刚度公式（2）代入（5）式得

h'＝h- (P₂-P₀)/(MC) （6）

（6）式表明，要得到厚度为h的轧件，当用AGC系统轧钢时，该系统的厚度设定值不应当是h，而是由（6）式计算出的h’。

将（6）式代入（4）式，因为此时h＝h₂，h₂是间接测量值，

h₂＝φ+ (P₂-P₀)/(K_B) + (P₂-P₀)/(MC) +A （7）

（7）式表明在在线预报中，由轧制压力和辊缝可得到板材的间接厚度测量值h₂，其实质是精确的弹跳方程。它将反映控制系统特性的设定刚度值K_B和轧机的自然刚度值M，通过当量刚度Mc联合起来，巧妙地将反映控制系统特性和轧机设备特性的双参数引入在一个方程中，得到了精确的弹跳方程。由于 (P2-P0)/(MC) 项是轧制压力的函数，所以，若将它合并在A常数项中，由现代控制理论和测量技术实现A参数的自适应，实现使弹跳方程精确化的目的是难以达到的。

综上所述，为了得到厚度为h的轧件，在本测厚计型AGC系统的厚度设定方法中，设定厚度h₁与轧出厚度不同，其差异由反映轧机控制系统和机械特性的当量刚度Mc所决定，并由如下数学式来表示：

h₁＝h- (P₁-P₀)/(M_C) （8）

式中 h₁为设定厚度

P₁为预测压力

而精确测量轧件厚度的公式为（7）式。

本发明最宜于计算机实现的DDC-AGC系统，模拟电路也可实现。

下面结合附图说明本发明实施的线路图。

图1是实现本发明的原理图，

图2是现行AGC系统的原理图，

此二图中，1是测压头，2是工作辊，3是轧件，4是支持辊，5是柱塞，6是差动变压器，7是油缸，8是伺服阀，9是辊缝测量，10是加法器，11是压力测量。

在图1中，厚度设定按（8）式求得h₁就可以了，A设定为常数，该方法实现了厚度自动控制和厚度预报两个功能。

图2是现行系统实现的图示，通过改变A系数值来达到厚度的控制和预报。由前面所述的理由可知，改变A系数的办法不能适应多品种规格的生产状况，实际上并不能提高系统的精确度。

对比图1和图2，本发明的方法在实现上与现行老方法区别不大，但本发明的方法在系数A上简化了，A只是一个常数，并且增加了当量刚度Mc部分的线路，Mc的计算由（2）式实现。

本发明的方法除提高控制系统精度外，还可实现变刚度控制。在一个板坯的轧制过程中，前边道次可用APC系统轧制，即Mc＝M;中间道次用AGC系统轧制，取硬刚度，如取Mc＝3000吨/毫米，由（2）式可以计算出系统的设定刚度K_B;对于成品道次，为保证板形良好，可采用软刚度，如Mc＝0.8M，由（2）式可以计算出相应的K_B值。这样就使绝对值测厚计型AGC系统的实现更为自由了。

利用本发明的方法，用精确的弹跳方程，由于反映了控制系统特性对厚度预报和厚度设定的影响，从本质上解决了高精度厚度预报和厚度设定的问题，必然会提高厚度命中率和厚度预报精度。例如，在炉卷轧机轧制荫罩带钢的应用中，由14×1050毫米轧成2.5×1050毫米，利用本方法，按五道次轧制，第一块钢就命中了厚度目标值。前三块钢轧制的实测记录如表1所示，设定规格如表2所示。

表1 前三块钢轧制记录

注：该系统是模拟线路实现的，各参数未精确测量和标定，而在厚度设定中包括A的部份值，故设定值h₁比较大。

在荫罩钢带轧制过程中，K_B＞M，而成品道次轧制压力小于P₀（P₀＝1920吨/毫米）。按（8）式计算出的设定厚度h₁应大于要求厚度h（h＝2.5毫米），实际记录下来的AGC系统设定厚度也都大于要求厚度值。

Claims

1、一种测厚计型AGC系统的厚度设定方法，其设定厚度与轧出厚度不同。其特征是为得到厚度为h的轧件，系统的厚度设定应为h₁，其差异由轧机的控制系统和机械的特性所决定，可由数学式表示为h₁=h- (P₁-P₀)/(M_C) ，其中h为要求厚度、h₁为设定厚度、P₁为预测压力、P₀为压靠压力、Mc为当量刚度。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是通过所述的厚度设定方法，在在线预报中，由轧制压力和辊缝可得到板材的间接厚度测量值h₂，其数学表达式为

h₂＝φ+ (P₂-P₀)/(K_B) + (P₂-P₀)/(M_C) +A

其中h₂为间接厚度测量值、φ为实测辊缝、P₂为实测压力、P₀为压靠压力、K_B为控制系统设定刚度、A为常数。