液压自动辊缝控制技术在3340中厚板轧机中的应用.pdf

液压与 气动 2 0 0 1年第 8期 液压 自动辊缝控制技术 在 3 3 4 0中厚板轧机 中的应用 刘文斌 T h e Ap p l i c a t i o n o f Hy d r a u l i c AGC i n 3 3 4 0 Me d i u m a n d He a v y P l a t e Mi l l Li u We n _ b j n 北京首钢总公 司热连轧厂 筹 ， 北京市石 景j U 1 0 0 0 4 3 电话 0 1 0 8 8 2 9 1 5 4 4 摘要 介绍了首钢中厚板轧机 3 3 4 0 1111 11 四辊轧机液压 A G C系统的_i 2 作原理、 控制蓑略和使用情 况及存在 的 问题 。 关键词 中厚板轧机； 液压 A G C技术 ； 四辊精轧机 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 -4 8 5 8 2 0 0 1 O 8 0 0 4 O 一 0 3 1 前言 首钢 3 3 4 0 I I Ⅱ n四辊轧机于 1 9 8 7年建成 投产。主 要设备是从国外引进的二手设备 ， 投产后经多次工艺 设备强化改造， 形成 了 2 h4 h双机架 中厚板生产线。 但 3 3 4 0m m四辊精 轧机属 2 0世纪 5 0年代水平， 轧制 厚度控制靠人工控制 ， 压下为 电动压下 ， 开环控制， 不 能带载进行动态调节 ， 厚度控制精度低。此外 ， 粗轧机 为二辊轧机 ， 完全依靠人工控制操作。因此改造 3 3 4 0 1 1 1 1 1 1 四辊精轧机 压下 系统 ， 以提高 四辊精轧机 的控制 水平和板材的厚度控制精度。 3 3 4 0 i l l m四辊精轧机压下系统改造是在现有轧机 上增加液压压下系统 ， 原有的电动压下系统不动 ， 但增 加 了数字逻辑控制功能， 并 由计算机输人模 拟电压控 制电机的正反转。控制系统采用二级计算机系统 ， 即 过程计算机系统和基础 自动化 系统 ， 过程机负责高精 度的设定计算 ， 基础 自动化负责高响应的 A G C和 A P C 闭环控 制 2 液压 A G c系统 的介绍 首钢 3 3 4 0 m m四辊精轧 机液压 A G C系统 由液压 系统、 检测仪表和 电控系统组成。下面介绍液压系统 组成的有关情况。 2 ． 1 液压系统主要技术参数 收稿 日期 2 G 0 1 3 0 9 作者简介 刘文斌 1 9 6 一 ， 男 ， 安徽无 为 工程师 ， 硕 士研 究生 ， 从 事板带轧 机厚 度控制 方面的研 究工 作。 4 地震模拟台 可用来模拟或再现地震情况， 用 于对房屋、 桥梁等建筑模型进行震动试验 ， 也可用于防 震教育 、 地震体验及地震时 自救训练。 5 动感电影院及 时空穿棱机动感 电影院顾 名 思义就是当您坐在 电影 院的座椅看 电影时 ， 座椅会随 着电影银幕上的情景一起运动 ， 置观众于影视场景之 中。例如场景中为一辆过山车在峻险陡峭的山问道路 上疾驰， 此时观众的座椅也会象过山车一样忽上忽下 、 忽左忽右、 忽前忽后 的运动 ， 加上 多声道立体声效果 ， 观众就象坐在过山车上穿山越岭 ， 进人惊险刺激的虚 拟环境 中。时空穿梭机与动感电影院相似 ， 不同的是 屏幕上放的是电视或投影画面， 外型多为机舱式， 可方 便转场移动。 6 电影特技模拟装置用于驱动电影道具 如飞 机 、 飞船 、 摩托车等 的运动 ， 实现高难特技动作画面的 拍摄。 7 其他用途除了用于模拟动感外 ， 动感模拟装 置还可用作驱动平台 在其平台上装设雷达或发射装 置 ， 则可对 目标进行 自动跟踪和瞄准锁定。 以上简要介绍了多 自由度电液伺服动感模拟装置 及其部分用途， 我们希望通过大家的努力， 将电液伺服 技术运用到更为广泛 的领域。 口 维普资讯 2 0 0 1年第8期 液压与气动 4 1 1 液 压缸 直径 l O O O ／ 9 O O m m； 2 液压压下速度 空载 2 ． 5 l ／ n ／ s 、 带载 5 ． 0 l／ n ／ s ； 3 液压缸最大工作行程 2 5 m m； 4 液压站的工作介质 N 4 6抗磨液压油； 5 油源压力 3 0 M P a ； 6 电液伺服阀型号及参数 MO O G 7 23 8 3 ， 流量 2 2 7 ． 1 L ／ ra i n ， 系统 工作 压力 3 5 MP a ， 每个线 圈的 内阻 为 鲫 n 并 联运 行 时额定 电流 为 4 0 m A； 7 最大轧制力 3 4 MN； 8 HA P C定位精度 0 ． 0 1 n M； 9 压下 相应 时间 4 0 l i lts ； 1 o A P E闭环相应频率 1 0 H z 2 ． 2压 下控 制 系统 压下系统由 2 部分组成。一部分是轧前的辊缝预 置系统。这是一个电动／ 液压混合压下位置控制系统 ， 由压下电机和液压伺服系统联合驱动调节 另一部分 为轧制过程中的板厚 控制系统 ， 这是一个液压伺服系 统 ， 称为液压 A G C 轧机的 电动／ 液压混合 A P E和液 压 A G C的构成如图 1 所示。压下控制是通过 s 7 4 O O 可编程控制器来实现 的。当出钢机将板坯从加热炉中 取 出时 ， 过程计算机根据预先键 入的轧制 目标 尺寸计 算各道次的辊缝设定值， 向 s 7 4 O O发 出控制指 争， 对 轧机进行 A P E控制。当板坯进 入辊缝 时， 由 s 74 O O 对板坯进行 A G C控制。 A P E方式为电动和液压联合驱动方式。当实际辊 缝值与 目标值相差较大时 例如 2 0 0 0 p u n以上 ， 采用 电动 A P E方式 ； 当实际辊缝值与 目标 值相差 较小时 例如 2 0 O O 以下 ． 自动转入液压 A P E 当压下量 在液压缸设定的有效范围之内时． 实行全液压压下 ， 直 到偏差小于 1 0 以下时 A P C控制停止 以提高辊缝 设定的精度。 2． 3液压 AG C的控 制 策略 A G C系统设计 2种工作方式 ， 即绝对 A G C和相对 A G C方式。绝对 A G C方式采用每个轧制道 次的板厚 设定值 h 为轧机咬钢 2 0 0 I I 1 s后的负载辊缝设定值 ， A G C的控制功能也是在轧机咬钢 2 O O一 后参与辊缝 调节。相对 A G C方式 ， 就是每个轧制道次的板厚设定 值 h 为轧机咬钢 2 0 0 后 ， 1 0次压 力和位移采样后 ， 负载辊缝计算 值 的厚 度平均 值， 即 h ∑ h ／ 1 0 。 且 A G C的控制功能也在 轧机 咬钢 2 0 0一 后参 与辊缝 调节 控制运算 的基本原则是按公式 6 S 1 Q／ K ． , d 的关系， 根据此时的厚度偏差 。 ， 使压下缸移动相 应的 a S以消除此厚 度偏差． 使钢 板得 到所要 求的 目 标 厚度 。 实际轧出厚度 h可根据弹跳方程计算得到 ， 亦 即 S S o- Po K _ 卫 。 o “ KbAS 。 一AS TAS Ⅳ 式中 实际轧出厚度 S 压下 缸 的位 置 S 初始辊缝 p 辊缝靠零时轧制压力 实际轧制压力 ％对应辊缝调零时的轧机刚性系数 r一 轧件宽度补偿系数 △ S 厂油膜补偿量 A S 轧辊热膨胀补偿量 A S 轧辊磨损补偿量 图 1 A G C和 A I C控制 系统构成 图 维普资讯 4 2 液压与气动 2 0 0 1 年第 8期 根据上式 可以求出实际轧 出厚度 h ， 并与锁定厚 度 h 、 比较 得 厚 度偏差 h 一h， 然 后按公 式 0 S 】 Q ／ K c r h关系进行压下调整 ， 从 而实现厚度 自动 控制。 根据 上式 ， 不论采用何种 形式 A G C， 都需要对轴 承油膜厚度 、 轧辊偏心 、 轧辊热膨胀及磨损 、 轧件宽度 、 轧件头部及尾部等进行精确的动态补偿 为 _『获得 良好的异板差和同板差 。 3 3 4 0轧机厚度 控制 方 案如 下 在 精轧第 一 和第 二 道 次 采 用 相对 A C E， 便获得 比较准确 的厚度信 息 ； 其余 的几个道 次， 在轧件咬八后， 根据实际轧制力和预报轧制力的偏 差程度及对异板差指标和 同板差指标的偏重情况 ， 来 决定选择绝对 A G C或相对 A G C 。当偏差在给定的限 度内时， 采用绝对 A G C ， 以便提 高每批料头 儿块 钢的 轧制精度 ， 适应小批量、 多品种的要求 3 投产后使用情况及存在的问题 3 ． 1实际应 用效果 液压 A G C系统 改造完成 ， 投人正常使 用后 ， 轧 制 了 6I ／ I ／ 1 1 、 8 r t tn l 、 1 0 h i m 及 2 0I U I I | 四个 厚 度 规 格 和 l 9 5 0 r 一 、 2 6 0 0 1 ／ 1 13 1 两个宽度规格 的钢板。在常温状态 下， 对钢板的厚 度同板差 、 异板差 和板凸度进行 了检测 。 现将液压 A G C的设 计性能指标和实测 的性能指标对 比列 出如表 l 所 示 。 液压 A G C系统 自投入运 行以来 ， 系统 运行稳定 ， 产品精度和板形质量有了明显的改进 ，各项技术指标 均达到设计要求 负偏差盈重率 1 9 9 9年平均 1 ． 6 5 ％， 投入液压 A G C系统后平均已达到 2 ． 0 9 ％； 轧制废品明 显减少 ， 6～8 ix i m钢 板的产 品成材 率 比以前提 高 了 1 ． 7 4 ％， 达到 8 8 ． 9 6 ％， 负偏差盈重率和薄规格 产品成 材率均创历史最好水平。改造后的 A G C操作系统， 操 作简单 ， 产品精度高， 受到操作 人员的欢迎 ， 目前 已成 为生产中不可缺少的手段 。 表 1 A G C的设计性能指标和实测性 能指标对 比 A P C闭环 一 3 d B时 的频率 H z ≥9 I l 8 7 3 ． 2存在 的 问题 采用 A G C方式轧制． 虽然产品的同板差和异板差 控制水平较 以前 的电动压 下手 动轧钢有 了较大 的提 高， 但 与先进水平相比还有 一定的差距 ， 其原因是 由于 过程控制的数学模型中有关参数需进一步优化 ； 另外， 四辊轧机机后的激光测厚 仪运行不稳定 ， 有时测定误 差较大 ， 给过程控制系统 的自适应计算带来一定的困 难 ， 造成 自适 应计算不准确 ， 这 些是今后需要解决 的 问题 参考文献 [ 1 孙率荣， 有铭， 陈瑛中厚钢板生产[ M ． 北京 冶金_T 业 出版社 1 9 9 3 [ 2 曹鑫铭 液r 臣 伺服系统[ M] J E 京 冶金 丁业出版社， 1 991 ． 冀 丑 ’ 0 最 北京机械 业 自动化研究 所涟匪元件产 品质检中 4 罨 北 京机械工业 自动化研究 所液压 巾心市场部 广 1 7 第 六 中国斟 动力传动 与控制技术展览会 广 5 1 怫 J l 龙之杰企业有限公司 广 1 0 1 复 邯郸复兴 液压件广1 ． 一】 0 圣 贺尔碧格自蔚化 r 业集团 封底1 华宇科拄有眼 广 3 l 童 江苏省盐城市 弓淘液压件 r 8 笔 弦克汉尼吾 } 香港有服公司f r 1 瑞上万福 乐中国代表处 广 2 三 相工业器树有限公司 广 1 2 々 美 8 E F P E 一 时 静 E 醇 醇 f 球 f 球 t d 广告刊户索引 山东 宁津县 】 美聚瓠酯轵管有限 训 广 9 深圳 市富特恿寅业有限公司 一1 1 探圳市特 力得流体 系统有限公司 t _ I _ 1 6 s t ,i t 中田1 有限公司 封面 温州 黎明液压机电厂 』 一1 8 1 无锅 C K I I 气动 业有 限公 司 封 3 l 无锡 巾海 电液伺服技术研究所 广 6 、 广 7 无 锡振华机械有 限公司 f J 1 3 枯州 市同宝特种橡胶密封 制品厂f 广 】 4 盐域 市中液液压件有限公司 广 1 5 1 英德 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