雙輥式鋁帶連續(xù)鑄軋機

《雙輥式鋁帶連續(xù)鑄軋機(YS/T 5-2009)》由全國有色金屬標準化技術委員會提出并歸口。本標準負責起草單位：涿神有色金屬加工專用設備有限公司、華北鋁業(yè)有限公司。本標準主要起草人：程杰、孫書亭、王志勇、劉志嵐、張俊巧、宋建民、郝根萍、王麗萍、郭義慶、高山虎。

在保證鑄軋輥縫檢測值準確的前提下，如何對鑄軋機輥縫進行控制是雙輥薄帶鑄軋工藝中的一個重要課題，針對輥縫控制過程中存在時變、非線性的特點，為適應復雜系統(tǒng)的控制要求，提出用粗糙集—模糊PID控制的控制算法，并用粗糙集知識對模糊規(guī)則進行約簡，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程的工藝流程以及對國內外研究現(xiàn)狀進行了敘述，接著對鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)進行了數(shù)學建模，建立了比較準確的對應本系統(tǒng)的液壓AGC系統(tǒng)比較準確的控制模型。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)的構成

雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)主要由液壓壓下裝置構成。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的位移是通過電液伺服閥調節(jié)液壓缸的壓力和流量實現(xiàn)的，進而調節(jié)了輥縫之間的距離。液壓AGC系統(tǒng)是通過壓力傳感器、位移傳感器和測厚儀檢測得到相應連續(xù)的參數(shù)值，不停地調整壓下的鑄軋壓力和液壓缸位移，從而控制鑄軋機輥縫，進而控制鑄板的厚度?？刂蒲b置和執(zhí)行機構組成了一個完整的液壓伺服厚度自動控制系統(tǒng)?？刂蒲b置主要由計算機、檢測元件組成。執(zhí)行機構主要由活動輥一側的液壓缸組成（本實驗鑄軋輥由一個活動輥和一個固定輥組成）。檢測元件有測厚儀以及活動輥一側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驗是以輥縫之間的距離作為厚度預控，將輥縫動作的位置和鑄軋壓力作為反饋信號來控制系統(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)機理建模的方法建立了各個環(huán)節(jié)的數(shù)學模型，進而根據(jù)這些建立起來的數(shù)學模型調整鑄軋機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，同時也保持了軋制過程的穩(wěn)定。對液壓壓下系統(tǒng)進行了論證分析，并建立了系統(tǒng)各個組成部分的動態(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)構成，是典型的機—電—液耦合系統(tǒng)，此系統(tǒng)的特性決定了控制方式的選擇。在實際工程項目中往往采用傳統(tǒng)PID控制。若液壓AGC系統(tǒng)的數(shù)學模型是不穩(wěn)定的，那么傳統(tǒng)PID控制器的參數(shù)就會隨著變化，系統(tǒng)就會不能正常穩(wěn)定工作。液壓AGC系統(tǒng)本身會受到很多因素的影響。當受到固有頻率、剛度以及負載干擾力等因素影響時，此時系統(tǒng)會呈現(xiàn)出非線性。因此對一些時變性和非線性系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)往往不能達到預期的控制效果。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)仿真

計算機仿真建立系統(tǒng)模型是源于計算機科學與技術的成果，加入人機界面構成完整的仿真系統(tǒng)。仿真的本質是通過數(shù)學模型或者物理模型來模擬真實的系統(tǒng)，以及驗證控制算法的可行性。仿真需要保證與真實系統(tǒng)的相似性，在建立的系統(tǒng)仿真模型的基礎上，通過計算機對系統(tǒng)進行分析和研究。

雙輥式板帶鑄軋機上的鑄軋輥不完全等同于普通熱板帶軋機上的軋輥，它不僅擔當像普通熱板帶軋機軋輥是變形工具的角色，而且還起著鑄軋過程中水冷結晶器的作用。

各種鑄軋輥在結構上的主要區(qū)別在于冷卻水供水系統(tǒng)的不同。

1、如圖2a為美國亨特式雙輥鑄軋機的鑄軋輥結構圖，它是從輥的一端利用特殊的分配套管，將冷卻水送入和輸出鑄軋輥。進人鑄軋輥的冷卻水沿輥直徑方向散開，流到輥芯與輥套之間，再分成兩個相反的水路，經過半個鑄軋輥圓周，經輥直徑方向的水路，向內流人縱向槽溝，經集水裝置排人循環(huán)水系統(tǒng)。該結構鑄軋輥表面溫度均勻，冷卻效果較好，但結構復雜，制造困難。

2、如圖2b是法國3C雙輥鑄軋機的鑄軋輥結構，其冷卻水是通過設在輥端的兩個孔進入軋輥，并又通過兩個孔流出。進入軋輥的冷卻水從輥芯上的孔流入輥芯與輥套之間，然后再流經軋輥的四分之一周后排出。輥套與輥芯需過盈熱裝，過盈量取0. 25~0. 4 mm，等裝配好的鑄軋輥冷卻后，將配合縫的外表面焊合。

3、國內一些工廠的鑄軋輥多采用圖2c所示的結構形式。冷卻水供排方式是通過輥芯端部一個中心入水孔輸人，沿中心孔鉆有許多排徑向小孔，每排4個徑向小孔，直接通向輥套和輥芯之間的溝槽，由圍繞中心如水孔和進水孔相差45°的4個徑向排水孔出水。輥芯表面開有橫向和縱向交叉的井字格溝槽，可以使輥套內表面與循環(huán)冷卻水充分接觸，達到溫度分布均勻，軸向沮差小的目的。