文档介绍：1880mm轧机AGC变刚度控制的研究
周兴泽
(宝钢分公司热轧厂)
 
摘要:说明了变刚度控制的原理,并对涉及到的公式进行了详尽的推导;对1880mm轧线实际使用的变刚度控制方法进行比较深入的研究,分析了实际生产中对变刚度控制的影响因素和解决方法,并对如何进行参数设置进行了说明;对变刚度控制的特点进行了总结。
关键词:变刚度控制;厚度计AGC;等效轧机刚度
 
0 引言
      厚度精度是评价热轧带钢最主要的技术指标之一,因此实现带钢高厚度精度控制是精轧机组最重要的功能之一。现代热轧机对厚度采用最常用也是最成熟的控制方法就是厚度计控制方式。其基本原理就是弹跳方程:
h=S0+P/M (1)
      式中,h为轧机实际出口厚度;S0为辊缝预设值;P为实际轧制力;M为轧机刚度,其本质就是轧机产生单位弹跳量所需要的轧制力。
      轧机刚度M在轧机牌坊制作安装完成以后就已经确定,是一个常值,无法修改,但是在实际的控制过程中,人们却希望轧机的刚度可变,比如为了消除轧辊偏心的影响,人们希望轧机的刚度尽可能的小,但为了消除来料厚度及材料温度变化的影响,又希望轧机刚度尽可能的大,因此产生了变刚度的控制方式。
 

      假设预设辊缝值为S0,轧机的刚度系数为M,来料厚度为H0,此时轧制压力为P1,如图1所示。则实际轧出厚度h1应为:
h1=S0+P1/ M (2)
      当来料厚度或温度因某种原因有变化时,在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化,如果压力由P1变为P2,则轧出厚度h2为:
h2=S0+P2/ M (3)
      当轧制压力由P1变为P2时,则其轧出厚度的厚度偏差Δh正好等于压力差所引起的弹跳量为:
Δh=h2-h1=1/4(P2-P1)=1/M ΔP (4)
      为了消除此厚度偏差,可以通过调节液压缸的位置来补偿轧制力变化所引起的轧机弹跳变化量,此时液压缸所产生的轧辊位置修正量Δx,应与此弹跳变化量呈正比,方向相反,为:
Δx=-C1 M/ΔP (5)
      轧机经过此种补偿以后,带刚的轧出厚度偏差就不是Δh,而是变小了,变为:
Δh′=Δh-Δx=ΔP/M -CΔP/M =ΔP/[M/(1-C)]=ΔP/MC    (6)
      式中,Δh′为轧辊位置补偿之后的带钢轧出厚度偏差;C为轧辊位置补偿系数;MC 为等效的轧机刚度系数;Δx为轧辊位置修正量。
      此式就是轧机刚度可变控制的基本方程,由此可知,所谓轧机刚度可变控制,实质也就是改变轧辊位置补偿系数C,即改变MC。液压AGC就是通过改变等效的轧机刚度系数MC,来实现变刚度控制的。由于对于指定的轧机,其刚度系数M是一个常数,因此可作如下分析:
      当C=1时,则MC =∞,Δh′=0,这就意味着轧机的弹跳量被100%补偿掉了,即不论来料轧制力如何变化,轧机都可以使带钢的实际轧出厚度达到所要求的尺寸,没有厚度偏差。此时的等效轧机刚度称为超硬刚度,或叫超硬特性。
     为了稳定起见,一般取C=~。如果选择C=,当ΔP/MC =1mm时,,这就说明有85%的弹跳量被补偿掉了。此时等效的轧机刚度系数为:
MC= M/(1-C)= M/(1-)= M/
      若C=0,则轧机的等效刚度系数就等于轧机原来所固有的(或称为自然的)轧机刚度系数,此时的轧机刚度称为自然刚度,或叫自然特性。当0<C<1时,其等效刚度系数称为硬刚度系数,或叫硬特性,一般C=0~。例如1880mm轧机,选择C=,当ΔP/MC =1mm时,,这就说明有60%的弹跳量被补偿掉了。
      当C<0时,其等效刚度系数称为软刚度系数,或叫软特性,一般C=-~0。例如,如果选择C=-,当ΔP/MC =1mm时,,这就说明弹跳不仅没有被补偿掉,反而增加了53%的弹跳量。
      综合以上各种情况,可以得出轧机的4种刚度特性(见表1)。
刚度特性系数C 等效轧机刚度
超硬特性C=1 MC=∞
硬特性0<C<1 MC>M
自然特性C=0 MC=M
软特性C<0 MC<M
通过以上的分析,可以清楚地看出,只要改变轧辊位置补偿系数C的数值,即可以达到轧机刚度可控的目的,这就是轧机刚度可控的原理。
 
2. 1880mm轧机变刚度控制方式的分析
      公式(5)、(6)可以变化为:
Δh=ΔP/[M/(1-C)]=(1-C)ΔP/M =αΔP/M     (7)
      式中,α是变刚度补偿系数。因此在理