恒輥縫控制平整機(jī)輥縫控制

簡(jiǎn)單介紹了冷扎平整的目的和意義。分析了應(yīng)用于冷軋廠(chǎng)平整機(jī)組的輥縫控制系統(tǒng).介紹了基本控制功能、基準(zhǔn)值選擇、基準(zhǔn)值斜坡及輥縫標(biāo)定。

恒輥縫控制軋輥輥縫控制說(shuō)明

軋輥輥縫控制(RGC)是ABB程序控制的一個(gè)軟件包。它通過(guò)安裝在機(jī)架液壓壓上缸的位置傳感器值和壓力傳感器值控制伺服閥輸出調(diào)節(jié)上、下輥系位置/壓力(輥縫)控制，以實(shí)現(xiàn)恒延伸率控制。

RGC軟件包括一個(gè)快速反饋控制，運(yùn)行周期為2ms，包括:

從壓力傳感器的模擬量輸入

從增量位里傳感器的脈沖數(shù)輸入

到伺服系統(tǒng)/比例閥的模擬量輸出

到數(shù)據(jù)記錄的實(shí)際位置、軋制力和輥縫偏差值模擬量輸出

第二部分是帶有各個(gè)控制模式使用條件邏輯的基本控制功能，還有基準(zhǔn)值的選擇。

第三部分包括一個(gè)標(biāo)定位置計(jì)數(shù)器的順序步驟，以在換輥等操作之后通過(guò)標(biāo)定獲得一個(gè)確定位置的平行輥縫。

恒輥縫控制輥縫控制RGC

液壓輥縫控制可進(jìn)行位!控制或軋制力控制，但輥縫打開(kāi)時(shí)只能進(jìn)行位里控制，當(dāng)輥縫閉合時(shí)才能使用軋制力控制。

不論在任何時(shí)候，位置控制和軋制力控制這兩種控制方式都應(yīng)能平穩(wěn)地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以，要求在任何時(shí)間內(nèi)，未使用的控制回路應(yīng)與使用的控制回路的輸出信號(hào)進(jìn)行修正，并且進(jìn)行實(shí)際值與參考值的比較。

一個(gè)同步/調(diào)整傾斜的控制系統(tǒng)用于位置控制和軋制力控制，確保兩側(cè)HGC液壓缸平行動(dòng)作，這就可使上輥系水平的處于軋機(jī)中心線(xiàn)并且在過(guò)載情況下可打開(kāi)輥系。

每一個(gè)液壓缸的實(shí)際位置值都是用增量式位置傳感器來(lái)測(cè)量的。傳感器發(fā)出的位置上升/下降脈沖由預(yù)設(shè)的硬件計(jì)數(shù)器讀取。

實(shí)際位置值是傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)位置計(jì)數(shù)器讀數(shù)的平均值。實(shí)際輥縫傾斜值是由傳動(dòng)側(cè)位置值減去操作側(cè)位里值得到的。

基本控制功能中標(biāo)定邏輯發(fā)出的脈沖將會(huì)用實(shí)際位置偏差值重置位置計(jì)數(shù)器。兩個(gè)位置計(jì)數(shù)器同時(shí)被重里，傾斜值將被置為零。

在每一個(gè)液壓缸上都安裝有壓力計(jì)測(cè)量實(shí)際軋制力。把傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的單側(cè)軋制力加起來(lái)得到總的軋制力。

在保證鑄軋輥縫檢測(cè)值準(zhǔn)確的前提下，如何對(duì)鑄軋機(jī)輥縫進(jìn)行控制是雙輥薄帶鑄軋工藝中的一個(gè)重要課題，針對(duì)輥縫控制過(guò)程中存在時(shí)變、非線(xiàn)性的特點(diǎn)，為適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求，提出用粗糙集—模糊PID控制的控制算法，并用粗糙集知識(shí)對(duì)模糊規(guī)則進(jìn)行約簡(jiǎn)，以獲得較少模糊規(guī)則，最終形成優(yōu)良的控制系統(tǒng)。首先介紹了鎂合金雙輥薄帶鑄軋過(guò)程的工藝流程以及對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了敘述，接著對(duì)鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，建立了比較準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)本系統(tǒng)的液壓AGC系統(tǒng)比較準(zhǔn)確的控制模型。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)的構(gòu)成

雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)主要由液壓壓下裝置構(gòu)成。液壓壓下裝置是由位移傳感器、控制器、電液伺服閥和液壓油缸等元件組成。系統(tǒng)控制液壓缸左右移動(dòng)的位移是通過(guò)電液伺服閥調(diào)節(jié)液壓缸的壓力和流量實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)而調(diào)節(jié)了輥縫之間的距離。液壓AGC系統(tǒng)是通過(guò)壓力傳感器、位移傳感器和測(cè)厚儀檢測(cè)得到相應(yīng)連續(xù)的參數(shù)值，不停地調(diào)整壓下的鑄軋壓力和液壓缸位移，從而控制鑄軋機(jī)輥縫，進(jìn)而控制鑄板的厚度?？刂蒲b置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成了一個(gè)完整的液壓伺服厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)?？刂蒲b置主要由計(jì)算機(jī)、檢測(cè)元件組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由活動(dòng)輥一側(cè)的液壓缸組成（本實(shí)驗(yàn)鑄軋輥由一個(gè)活動(dòng)輥和一個(gè)固定輥組成）。檢測(cè)元件有測(cè)厚儀以及活動(dòng)輥一側(cè)的位移傳感器和壓力傳感器。

液壓AGC輥縫控制系統(tǒng)是一種典型的位置伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)，表示了雙輥薄帶鑄軋實(shí)驗(yàn)是以輥縫之間的距離作為厚度預(yù)控，將輥縫動(dòng)作的位置和鑄軋壓力作為反饋信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

在雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)中，根據(jù)液壓AGC系統(tǒng)機(jī)理建模的方法建立了各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而根據(jù)這些建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型調(diào)整鑄軋機(jī)輥縫并保持輥縫的控制精度，這樣就可以保證了鑄板出口厚度，同時(shí)也保持了軋制過(guò)程的穩(wěn)定。對(duì)液壓壓下系統(tǒng)進(jìn)行了論證分析，并建立了系統(tǒng)各個(gè)組成部分的動(dòng)態(tài)方程。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫系統(tǒng)的控制算法

雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)由液壓AGC系統(tǒng)構(gòu)成，是典型的機(jī)—電—液耦合系統(tǒng)，此系統(tǒng)的特性決定了控制方式的選擇。在實(shí)際工程項(xiàng)目中往往采用傳統(tǒng)PID控制。若液壓AGC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是不穩(wěn)定的，那么傳統(tǒng)PID控制器的參數(shù)就會(huì)隨著變化，系統(tǒng)就會(huì)不能正常穩(wěn)定工作。液壓AGC系統(tǒng)本身會(huì)受到很多因素的影響。當(dāng)受到固有頻率、剛度以及負(fù)載干擾力等因素影響時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出非線(xiàn)性。因此對(duì)一些時(shí)變性和非線(xiàn)性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)往往不能達(dá)到預(yù)期的控制效果。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)仿真

計(jì)算機(jī)仿真建立系統(tǒng)模型是源于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的成果，加入人機(jī)界面構(gòu)成完整的仿真系統(tǒng)。仿真的本質(zhì)是通過(guò)數(shù)學(xué)模型或者物理模型來(lái)模擬真實(shí)的系統(tǒng)，以及驗(yàn)證控制算法的可行性。仿真需要保證與真實(shí)系統(tǒng)的相似性，在建立的系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。

根據(jù)軋機(jī)對(duì)AGC系統(tǒng)的要求，選用了ROCKWELL RELIANCE的AutoMax系統(tǒng)。AUTOMAX系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)、多任務(wù)、多處理器控制系統(tǒng)。每個(gè)機(jī)架內(nèi)可最多插入4個(gè)處理器，每個(gè)處理器可以執(zhí)行各自的任務(wù)，處理器之間互相獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過(guò)MULTIBUS總線(xiàn)（稱(chēng)為多總線(xiàn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由于上述總線(xiàn)為并行總線(xiàn)，因此通訊速度非常快。AutoMax系統(tǒng)支持多種編程語(yǔ)言：控制流程圖、梯形圖、增強(qiáng)BASIC。

常見(jiàn)的輥縫缺陷有邊部波浪、中間波浪、單邊波浪、二肋波浪和復(fù)合波浪等多種形式，主要是由于軋制過(guò)程中帶材各部分延伸不均，產(chǎn)生了內(nèi)部的應(yīng)力所引起的。

為了得到高質(zhì)量的軋制帶材，必須隨時(shí)調(diào)整軋輥的輥縫去適合來(lái)料的板凸度，并補(bǔ)償各種因素對(duì)輥縫的影響。對(duì)于不同寬度、厚度、合金的帶材只有一種最佳的凸度，軋輥才能產(chǎn)生理想的目標(biāo)輥縫。因此，輥縫控制的實(shí)質(zhì)就是對(duì)承載輥縫的控制，與厚度控制只需控制輥縫中點(diǎn)處的開(kāi)口精度不同，輥縫控制必須對(duì)軋件寬度跨距內(nèi)的全輥縫形狀進(jìn)行控制。

改善和提高輥縫控制水平，需要從兩個(gè)方面入手，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的輥縫控制手段，增加軋機(jī)剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。

常規(guī)的輥縫控制手段主要有彎輥控制技術(shù)、傾輥控制技術(shù)和分段冷卻控制技術(shù)等。近年來(lái)，一些特殊的控制技術(shù)，如抽輥技術(shù)（HC軋機(jī)和UC系列軋機(jī)）、漲輥技術(shù)（VC軋機(jī)和IC軋機(jī)）、軋制力分布控制技術(shù)（DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥）和軋輥邊部熱噴淋技術(shù)等先進(jìn)的輥縫控制技術(shù)，得到日益廣泛的應(yīng)用。在此，分別就其中幾種典型技術(shù)作以簡(jiǎn)單介紹。

抽輥技術(shù)

抽輥技術(shù)，又稱(chēng)HC軋機(jī)軋輥橫移輥縫控制系統(tǒng)。HC軋機(jī)是20世紀(jì)70年代日本日立公司和新日鐵鋼鐵公司聯(lián)合研制的新式6輥軋機(jī)。HC（HighCrown）即高性能軋輥凸度。該軋機(jī)是在普通4輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對(duì)可軸向移動(dòng)的中間輥，中間輥的軸向移動(dòng)方向相反。

通過(guò)對(duì)普通4輥軋機(jī)軋輥撓曲的分析，工作輥與支撐輥之間超出軋件寬度區(qū)域的有害接觸區(qū)，導(dǎo)致了軋輥的過(guò)度撓曲。這種撓曲不僅取決于軋制力的大小，而且取決于軋件寬度。另一方面，在工作輥上施加彎輥力時(shí)，軋輥的撓曲會(huì)在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC軋機(jī)是通過(guò)中間輥的橫移，消除了支撐輥與工作輥之間的有害接觸區(qū)，提高了軋制的輥縫控制能力，可適用于任何寬度帶材的軋制。HC軋機(jī)目前已發(fā)展出多種形式，如中間輥傳動(dòng)的HCM6輥軋機(jī)；中間輥和工作輥均能竄動(dòng)的HCMW6輥軋機(jī)；中間輥帶輥型曲線(xiàn)的HC--CVC軋機(jī)；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多種改進(jìn)型軋機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：輥縫控制能力強(qiáng)，不需要太大的彎輥力即可較好的調(diào)整輥縫；可消除支撐輥與工作輥邊部的有害接觸部分，減輕邊部減簿和裂變傾向；由于工作輥徑較小（比普通4輥軋機(jī)小30%左右），可加大壓下量，實(shí)現(xiàn)大壓下量軋制，并減少能耗；*采用標(biāo)準(zhǔn)無(wú)凸度輥，就能滿(mǎn)足各種寬度帶材的軋制，減少了軋輥的備件。

從20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)已建HC軋機(jī)200多架，直到至今仍是一種較流行的機(jī)種。

CVC輥輥縫控制

CVC輥輥縫控制技術(shù)是德國(guó)西馬克-德馬格公司于1980年開(kāi)發(fā)的。CVC（CoutinuouslyVariableCrown）的原意是連續(xù)可變凸度。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展與完善，CVC軋機(jī)已發(fā)展出很多種機(jī)型，廣泛應(yīng)用于冷軋板帶生產(chǎn)中。先進(jìn)的控制策略和控制手段相結(jié)合，使CVC技術(shù)成為目前世界上最先進(jìn)的軋制技術(shù)之一。它的控制原理很簡(jiǎn)單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線(xiàn)，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線(xiàn)的初始相位為零時(shí)，形成等距的S形平行輥縫，通過(guò)軋輥竄動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對(duì)同步竄動(dòng)，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對(duì)軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。

UPC軋機(jī)是德國(guó)MDS研制的萬(wàn)能輥縫控制軋機(jī)，是繼HC、CVC技術(shù)之后又一種可改善輥縫的軋輥橫移式軋機(jī)。其原理是將普通4輥軋機(jī)的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構(gòu)成一個(gè)不同凸度的輥縫。

UPC軋機(jī)投產(chǎn)的數(shù)量不及HC軋機(jī)和CVC軋機(jī)，最早使用UPC技術(shù)的是德國(guó)克虜伯1250軋機(jī)和芬蘭2000軋機(jī)。

漲輥技術(shù)

漲輥技術(shù)，又稱(chēng)VC輥縫可變凸度支撐輥輥縫控制技術(shù)。VC（VariableCrown）原意為在線(xiàn)可變凸度支撐輥，是由日本住友金屬公司于1977年開(kāi)發(fā)成功的，軋機(jī)的軋輥為輥套型軋輥，主要由芯軸、輥套、密封油腔、油路、旋轉(zhuǎn)連接器和高壓泵站等部分組成。

VC輥控制輥縫的原理較簡(jiǎn)單，輥套和芯軸之間設(shè)有密封油腔，通過(guò)改變油腔內(nèi)的壓力，即使支撐輥改變輥形（軋輥凸度）油腔壓力與直徑脹大在一定范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系，且可做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，因此，可以參與到閉環(huán)輥縫控制系統(tǒng)中。

優(yōu)點(diǎn)：

減少支撐輥的換輥次數(shù)，避免貯存多個(gè)不同輥型的軋輥；*可補(bǔ)償軋輥磨損及熱輥形；在帶材軋制加、減速階段，可有效補(bǔ)償因軋制速度的變化引起的軋制力波動(dòng)和軋輥凸度變化；在線(xiàn)改造方便，僅需用VC輥代替原有支撐輥即可。

局限性：

VC輥制造較困難；高壓旋轉(zhuǎn)接頭及油腔密封維護(hù)困難；調(diào)整軋輥凸度的幅度較小。

軋制力分布控制技術(shù)

軋制力分布控制技術(shù)，又稱(chēng)DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制。DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制（即軋制力分布控制）技術(shù)，是由法國(guó)VAIClecim公司于20世紀(jì)90年代推出的，主要由靜止輥芯、旋轉(zhuǎn)輥套、7個(gè)柱塞式液壓缸、推力墊及電液伺服閥等部分組成。

DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥多用于四輥軋機(jī)的支撐輥，可成對(duì)使用，也可單獨(dú)使用。其工作原理∶根據(jù)輥縫儀測(cè)量計(jì)算出的實(shí)際曲線(xiàn)與目標(biāo)輥縫曲線(xiàn)比較，得到一組偏差，通過(guò)7個(gè)單獨(dú)調(diào)控的液壓壓下缸，沿整個(gè)帶寬經(jīng)旋轉(zhuǎn)輥套給板帶分布相應(yīng)的軋制力，來(lái)進(jìn)行高精度的輥縫（平直度）控制。

DSR動(dòng)態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制具有突出的優(yōu)點(diǎn)，是高精度輥縫控制執(zhí)行器的一次歷史性飛躍。主要表現(xiàn)在∶能消除對(duì)稱(chēng)性和非對(duì)稱(chēng)性的輥縫缺陷；輥縫控制不影響厚度控制；能動(dòng)態(tài)高精度控制輥縫。充分發(fā)揮DSR方式高精度輥縫控制能力的關(guān)鍵，在于輥縫儀系統(tǒng)的測(cè)量精度、計(jì)算精度以及偏差轉(zhuǎn)換為伺服閥調(diào)控信號(hào)的精度。一般輥縫儀應(yīng)達(dá)到1I單位的測(cè)量精度。

DSR雖有突出的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，檢修和維護(hù)難度大，且價(jià)格昂貴，因此目前尚未大范圍普及。

輥縫直觀來(lái)說(shuō)是指板帶材的翹曲度，其實(shí)質(zhì)是板帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。只要板帶材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，即為輥縫不良。如殘余應(yīng)力不足以引起板帶翹曲，稱(chēng)為“潛在”的輥縫不良；如殘余應(yīng)力引起板帶失穩(wěn)，產(chǎn)生翹曲，則稱(chēng)為“表觀”的輥縫不良。