厚度控制

厚度控制系統(tǒng)圖1為厚度反饋控制系統(tǒng)的組成。為實(shí)現(xiàn)厚度控制，需要事先設(shè)置厚度的給定值（鎖定值），將檢測(cè)的厚度值與給定值比較，得到厚度偏差?？刂破鞲鶕?jù)偏差信號(hào)給出相應(yīng)的操縱信號(hào)控制軋機(jī)，使出口處鋼材的厚度等于給定值。根據(jù)厚度檢測(cè)方式的不同，厚度反饋控制系統(tǒng)可有不同的方案，主要有直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方式。

①厚度直接檢測(cè)　測(cè)厚儀安裝在軋機(jī)的后側(cè)直接檢測(cè)出口處鋼材的厚度。在這種方案中,由于測(cè)厚儀與軋機(jī)之間相隔一定距離，厚度偏差需要延遲一定時(shí)間才能檢測(cè)出來(lái)。這相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加了一個(gè)滯后環(huán)節(jié)（見(jiàn)時(shí)滯系統(tǒng)），因而系統(tǒng)不易穩(wěn)定。而為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)就受到限制，又會(huì)影響系統(tǒng)的快速性。

②厚度間接檢測(cè)　根據(jù)軋機(jī)的彈性變形、軋制力的大小和測(cè)得的軋輥輥縫寬度，計(jì)算出鋼材的厚度。由于軋輥偏心、軋輥磨損、熱膨脹和軋機(jī)的彈性變形系數(shù)不為常值等原因，厚度間接檢測(cè)方法的精度不高。但這種方式能及時(shí)獲得偏差信號(hào)，加之方法簡(jiǎn)單和便于維修，所以在厚度控制系統(tǒng)中仍被廣泛采用。在實(shí)際生產(chǎn)中，常把每架軋機(jī)軋出帶鋼頭部的厚度作為該架軋機(jī)在設(shè)定條件下厚度的給定值。控制器通常是一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。在反饋型厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，只有在偏差出現(xiàn)后控制器才能起作用，因此存在厚度的動(dòng)態(tài)誤差。生產(chǎn)機(jī)械的慣性和調(diào)整輥縫的延遲，也會(huì)造成控制精度不高、厚度不均勻的情況。

高質(zhì)量的冷軋帶材不僅要求具有很小的“同板差”，而且要求在大批量生產(chǎn)中每卷的實(shí)際厚度都能保持高度一致。軋制過(guò)程中對(duì)板帶縱向厚度精度控制的影響因素很多，總的來(lái)說(shuō)有兩種情況：即對(duì)軋件塑性特性曲線形狀與位置的影響，以及對(duì)軋機(jī)彈性特性曲線的影響。結(jié)果使兩線的交點(diǎn)位置發(fā)生變化，產(chǎn)生了縱向厚度差。

板厚控制就是隨著帶材坯料厚度、性能、張力、軋制速度以及潤(rùn)滑條件等因素的變化，隨時(shí)調(diào)整輥縫、張力或軋制速度的方法。

不同的冷軋機(jī)由于裝機(jī)水平的差異，厚控系統(tǒng)的配置不一樣。

冷連軋厚度控制與熱連軋厚度控制相比不利之處在于冷軋帶鋼較薄以及由于加工硬化使材料硬度加大，壓下效率較低，因而增加了調(diào)節(jié)厚度的困難。加上由于機(jī)架間不存在活套，各機(jī)架的動(dòng)作（壓下控制或速度控制）都將會(huì)通過(guò)機(jī)架間張力影響到其他機(jī)架的參數(shù)，控制更為復(fù)雜。但冷連軋AGC系統(tǒng)在以下方面比熱連軋有利：

①機(jī)架問(wèn)不存在活套并采用大張力軋制，因此考慮張力影響的流量方程比較符合實(shí)際。

②儀表設(shè)置齊全，不僅設(shè)有測(cè)量成品厚度的測(cè)量?jī)x，在機(jī)架間以及第一機(jī)架前設(shè)有測(cè)厚儀為精確獲得各機(jī)架出口厚度創(chuàng)造了良好的條件。

③激光測(cè)速儀的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了利用變形區(qū)內(nèi)流量相等原則精確獲得變形區(qū)瞬時(shí)出口厚度偏差。

各種方案的冷連軋自動(dòng)厚度控制（AGC）基本上由以下子功能組成：前饋AGC，間接測(cè)厚反饋AGC，測(cè)厚儀反饋AGC，張力AGC，監(jiān)控AGC，軋輥偏心補(bǔ)償，加減速補(bǔ)償，以及近年來(lái)迅速發(fā)展的流量AGC。

試設(shè)想在平坦的桌面上放上黏土、用圓棒壓延時(shí)的情況。受到壓延后的黏土厚度，顯然取決于圓棒與桌面之間的間隔。另外，如果黏土比較松軟，就不需要用多大的力，但是對(duì)于稍許硬一些的黏土，如果不施加足夠的力，是不可能把黏土壓薄的。

鋼板的壓延情況與此相同。下圖示出了用軋鋼機(jī)軋制鋼板的情況。在軋鋼機(jī)中不采用桌面和圓棒，而是利用上下兩個(gè)軋輥對(duì)鋼板進(jìn)行擠壓，一邊使軋輥旋轉(zhuǎn)，一邊連續(xù)地將鋼板壓薄。

與黏土相同，鋼板也具有不同程度的硬度。此外，當(dāng)對(duì)約1000m長(zhǎng)的鋼板進(jìn)行扎制時(shí)，沿長(zhǎng)度方向的不同位置上，鋼板的硬度也參差不齊。鋼板硬度的不同，會(huì)造成軋輥與鋼板間負(fù)荷的變化，而這種負(fù)荷變化會(huì)成為軋制鋼板時(shí)的嚴(yán)重干擾。

例如，設(shè)軋制時(shí)的載荷為10000kN/mm，軋鋼機(jī)將載荷施加到本身支架上時(shí)，支架和軋鋼本身都將發(fā)生彈性變形，因此上下軋輥之間的間隙（軋輥間隙）將發(fā)生變化。

因?yàn)檐堜摍C(jī)的剛度通常為5000kN/mm，所以當(dāng)受到10000kN的載荷作用時(shí)，因?yàn)?0000/5000=2，故軋鋼間間隙會(huì)增大2mm。

假設(shè)，軋制過(guò)程中的軋制載荷從10000kN增加到11000kN，由于軋制載荷增加了1000kN，所以軋輥間隙的變化量為0.2mm。因?yàn)橐箐摪宓陌搴窬葹?%，所以，例如在板厚為2mm的情況下，其精度應(yīng)為±0.02mm。0.2mm的軋輥間隙變化量，應(yīng)該說(shuō)是非常大的干擾了。

再次，再考慮軋輥間隙變化后的情況，這也和黏土情況相同。如果是軟的鋼板，則軋制載荷的變化量就小，而在硬的鋼板的情況下，軋制載荷的變化量就會(huì)變大。這種軋制載荷變化量的不同，以上述的軋鋼機(jī)彈性變形量表現(xiàn)出來(lái)，因此即使是同樣的軋輥間隙，板厚的變化量會(huì)因鋼板硬度的不同而有所不同。這可以用下式來(lái)表示：

由上式可見(jiàn)，鋼板厚度控制是通過(guò)調(diào)整軋輥間隙在軋鋼機(jī)輸出端得到指定厚度鋼板的。 解讀詞條背后的知識(shí) 愛(ài)搞機(jī) 深圳英鵬信息技術(shù)官方帳號(hào),數(shù)碼領(lǐng)域創(chuàng)作者

小米11青春版現(xiàn)身工信部：這厚度控制亮了

3 月 22 日消息，近日一款型號(hào)為 M2101K9C 的小米新機(jī)出現(xiàn)在工信部入網(wǎng)設(shè)備查詢平臺(tái)上，真機(jī)證件照也已曝光，據(jù)爆料這款手機(jī)是接下來(lái)將要發(fā)布的小米 11 青春版。...

為改善反饋控制和前饋控制的控制精度，可在精軋機(jī)出口處設(shè)置X射線測(cè)厚儀（見(jiàn)厚度傳感器），檢測(cè)帶鋼的實(shí)際厚度與規(guī)格值的偏差，并用以對(duì)軋機(jī)進(jìn)行監(jiān)控修正。在反饋控制或前饋控制的基礎(chǔ)上適當(dāng)修改基準(zhǔn)值的這種控制方式，稱為X射線厚度監(jiān)控控制。

厚度控制系統(tǒng)圖3為X射線厚度監(jiān)控控制系統(tǒng)的組成。只有當(dāng)帶鋼到達(dá)X射線測(cè)厚儀時(shí)才能測(cè)得實(shí)際厚度的偏差，因此就相當(dāng)于在監(jiān)控回路中引入了一個(gè)滯后環(huán)節(jié)。在監(jiān)控回路中常采用積分控制（見(jiàn)PID調(diào)節(jié)器）來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

軋制中影響軋件厚度的因素源于以下幾個(gè)方面：軋機(jī)的機(jī)械及液壓裝置、軋機(jī)的控制系統(tǒng)、入口軋件尺寸與性能。上述因素的變化均會(huì)導(dǎo)致軋件厚度的波動(dòng)，而上述因素又受到其他軋制工藝條件的制約和影響。

①軋機(jī)的機(jī)械及液壓裝置。軋機(jī)的機(jī)械與液壓裝置本身的原因以及裝置某些參數(shù)的變化將會(huì)使軋機(jī)的剛度和空載輥縫產(chǎn)生非預(yù)定的變化。其中空載輥縫的變化是以下因素的作用結(jié)果：軋輥偏心、軋輥的橢圓度、軋輥磨損、軋輥的熱脹冷縮、軋機(jī)的振動(dòng)、軋輥表面潤(rùn)滑劑油膜厚度的變化等。

當(dāng)軋件咬人時(shí)，軋機(jī)開(kāi)始承受載荷，傳遞載荷的軋機(jī)構(gòu)件將發(fā)生撓曲和變形，從而使輥縫產(chǎn)生額外的變化，其變化程度取決于軋機(jī)結(jié)構(gòu)剛度的大小。而軋機(jī)剛度主要與軋輥直徑、軋輥凸度、軋輥壓扁、壓下螺絲、液壓缸、軸承油膜的厚度、軋輥表面潤(rùn)滑劑的油膜厚度以及軋件寬度有關(guān)。

②軋機(jī)的控制系統(tǒng)。由于軋機(jī)控制系統(tǒng)本身不完善或發(fā)生變化引起軋件厚度的變化，這包括軋制速度的控制、輥縫的控制、軋制力的控制、彎輥的控制、軋輥平衡的控制、軋輥潤(rùn)滑冷卻的控制、軋制張力的控制以及測(cè)厚儀的控制等。

③入口軋件尺寸與性能。入口軋件在厚度、寬度、板形、硬度、溫度等方面的變化也會(huì)導(dǎo)致軋后軋件厚度的波動(dòng)。

厚度控制系統(tǒng)為提高厚度的控制精度，可采取提前檢測(cè)來(lái)料情況和調(diào)整輥縫。例如，在前一架軋機(jī)出口處就對(duì)將送入本架軋機(jī)的帶鋼的厚度偏差提前進(jìn)行檢測(cè)。并據(jù)此在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲后，在帶鋼進(jìn)入本架軋機(jī)以前調(diào)整輥縫值來(lái)消除前一架軌機(jī)所造成的厚度偏差。這種控制方式稱為厚度的前饋控制。圖2為厚度前饋控制系統(tǒng)的組成。前饋偏差信號(hào)Δ和軋輥位移的校正值Δ以頭部鎖定值為基準(zhǔn)計(jì)算而得。當(dāng)計(jì)算軋機(jī)有控制信號(hào)時(shí),還需要考慮軋輥的實(shí)際位置與頭部鎖定位置之差。軋輥的位置信號(hào)Δ引入前饋控制器中。前饋控制器實(shí)際上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在軋制過(guò)程中，生產(chǎn)過(guò)程的許多參數(shù)實(shí)際上是變化的，只靠前饋控制并不能消除由于參數(shù)變化造成的厚度偏差。通常采用前饋與反饋的復(fù)合控制來(lái)提高精度。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,用戶對(duì)板帶鋼材的品種、材質(zhì)、精度提出了更高要求，要求軋機(jī)的壓下機(jī)構(gòu)精度高、速度快、穩(wěn)定、同步、可靠,只有滿足這些要求，才能適應(yīng)不斷提高的用戶要求。顯然傳統(tǒng)的機(jī)械電動(dòng)壓下由于壓下絲杠和螺母存在磨擦，只有克服了摩擦力之后才會(huì)使壓下絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果往往是滯后(20~30)ms，不能滿足現(xiàn)代用戶的產(chǎn)品要求。而液壓自動(dòng)厚度控制HAGC能很好滿足以上用戶的要求，尤其是能有效減少甚至消除鋼帶頭尾縱向厚差，以提高產(chǎn)品質(zhì)量 。

液壓 AGC 系統(tǒng)用測(cè)厚儀、位移傳感器、壓力傳感器和其他儀器連續(xù)測(cè)量相應(yīng)的參數(shù)，完成液壓缸位移和軋制壓力的連續(xù)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)控制鋼板的厚度差的目的。

一個(gè)完整的液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、檢測(cè)元件為主的控制設(shè)備和以一套液壓缸為主的執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)每一側(cè)都有一個(gè)液壓缸，在每個(gè)液壓缸的中心部位有一個(gè) SONY 磁尺，作為相對(duì)位置傳感器來(lái)檢測(cè)壓上缸活塞的位移量，在壓上缸的外部邊緣安裝一只 Tempsonics 磁尺，作為絕對(duì)值傳感器，用來(lái)檢測(cè)油缸的傾斜位移，使其不超差。在軋鋼的時(shí)候都是使用位于中間部位的傳感器，操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)位移的平均值作為位置閉環(huán)反饋的位移量，測(cè)量范圍是 0~150mm，分辨率為 0.0025mm。每個(gè)液壓缸都有一個(gè)壓力傳感器，用來(lái)檢測(cè)液壓缸兩側(cè)工作時(shí)的軋制壓力，并根據(jù)彈跳方程間接來(lái)調(diào)節(jié)輥縫。精軋軋機(jī)出口距離軋機(jī)中心線 12.26m 處側(cè)安裝有 X 射線測(cè)厚儀，作為外閉環(huán)，監(jiān)控出口厚度的變化，用以及時(shí)調(diào)整輥縫 。

液壓自動(dòng)厚度控制電液和測(cè)控系統(tǒng)

液壓壓下裝置一般由位移傳感器，液壓缸和電液伺服閥等所組成。系統(tǒng)通過(guò)電液伺服閥對(duì)液壓缸的流量和壓力的調(diào)節(jié)來(lái)控制液壓缸上、下移動(dòng)的行程來(lái)調(diào)節(jié)軋輥輥縫值。

液壓AGC系統(tǒng)通過(guò)測(cè)厚儀、位移傳感器和壓力傳感器等對(duì)相應(yīng)參數(shù)的連續(xù)測(cè)量，連續(xù)調(diào)整壓下缸位移、軋制壓力等，從而控制板材的厚度差。一個(gè)完整的厚度液壓伺服自動(dòng)控制系統(tǒng)以SIMADYN-D控制系統(tǒng)為核心、現(xiàn)場(chǎng)位移、壓力等檢測(cè)元器件、厚度檢測(cè)系統(tǒng)為信號(hào)反饋裝置，以伺服閥為驅(qū)動(dòng)控制裝置，以上位機(jī)、過(guò)程計(jì)算機(jī)為監(jiān)測(cè)的一套綜合系統(tǒng)。具體檢測(cè)元件主要有：壓力傳感器(每側(cè)1個(gè))以及安裝在液壓缸上的4個(gè)位移傳感器(每個(gè)液壓缸2個(gè))和2個(gè)電動(dòng)輥縫旋轉(zhuǎn)編碼器(每個(gè)絲杠1個(gè))。要構(gòu)成1個(gè)完整的液壓AGC系統(tǒng)，主要有6種動(dòng)態(tài)裝置：伺服閥、供油管道、液壓缸、軋機(jī)、傳感器、控制調(diào)節(jié)器。

AGC內(nèi)環(huán)經(jīng)過(guò)控制器數(shù)學(xué)模型的綜合計(jì)算及伺服放大器驅(qū)動(dòng)后，改變壓下液壓缸行程，從而調(diào)節(jié)軋機(jī)輥縫的大小，達(dá)到消除鋼板厚差的目的。它是位置閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由伺服控制器、伺服放大器、電液伺服閥、壓下液壓缸及位移傳感器等組成。

液壓自動(dòng)厚度控制自動(dòng)化控制系統(tǒng)

從系統(tǒng)上劃分，液壓AGC控制系統(tǒng)分為兩級(jí)，即基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)和過(guò)程級(jí)。

（1）基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的組成：

1) 控制系統(tǒng)，目前濟(jì)鋼中板廠SIMADYN-D系統(tǒng)采用12槽機(jī)架，3個(gè)CPU處理器框架插卡式系統(tǒng)。各處理器分別執(zhí)行APC , AGC及相關(guān)功能，也稱為板軋機(jī)控制器；

2) 監(jiān)控系統(tǒng)，由WINCC5.1運(yùn)行監(jiān)控軟件開(kāi)發(fā)的上位機(jī)作為監(jiān)控操作站，放置在軋鋼操作臺(tái)；

3) 存放各班操作工自己的軋制規(guī)程即人工規(guī)程，以備調(diào)用；

4) 數(shù)據(jù)顯示，包括規(guī)程數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)等；

5) 采用鍵盤(pán)或屏幕上的軟功能鍵進(jìn)行操作，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)道次的道次溫度、壓力、輥縫、主機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流等曲線監(jiān)控電動(dòng)輥縫、4個(gè)位移傳感器、系統(tǒng)壓力柱狀顯示圖；

6) 檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)壓下螺絲位置的編碼器，檢測(cè)液壓缸行程的位移傳感器，檢測(cè)油壓的壓力傳感器，檢測(cè)軋件溫度的測(cè)溫儀，檢測(cè)成品厚度的測(cè)厚儀。

（2）過(guò)程級(jí)的構(gòu)成：過(guò)程級(jí)主要由過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。目前過(guò)程計(jì)算機(jī)的功能除上述過(guò)程參數(shù)計(jì)算功能以外，根據(jù)要求還可以涵蓋整個(gè)軋區(qū)的過(guò)程控制：

1) 加熱爐裝爐、出爐信息；

2) 粗軋機(jī)的軋制完成信號(hào)，開(kāi)軋溫度信號(hào)，粗軋厚度信息；

3) 精軋機(jī)輥縫數(shù)據(jù)的設(shè)定，精軋主機(jī)參數(shù)；

4) 精整區(qū)鋼板軋制跟蹤信息 。