2050轧机自动厚度控制系统介绍

张鹏宇

（中铝河南铝业有限公司，河南 洛阳 471800）

设备介绍：我厂2050六辊冷轧机是洛阳有色金属加工研究院研发的国产第一台宽幅冷轧机。运行几年中，暴露了不少问题，先后进行了加装板形控制系统，AGC控制系统改造，喷淋系统改造等。通过几年的改造，取得了比较满意的结果，能满足各种生产要求。

1 液压AGC系统介绍

1.1 液压AGC的特点

液压 AGC即液压压上厚度自动控制系统是利用电液伺服阀直接控制压上缸的位置，使轧辊保持恒定的辊缝。它具有以下特点：惯性小，响应快，控制精度高。由于AGC缸等运动部件比电机惯性小，它的加速度大，可达120 mm/s2，压下速度可达5 mm/s，系统频率可达15 Hz以上，较电动压下优越。安全可靠，操作灵敏。由于AGC液压缸行程从－5－20 mm，可调范围大，因而具有过载保护功能，伺服阀控制灵敏可靠。液压系统采用标准液压元件，通用性好，简化了机械结构，同时较机械传动效率高。采用液压压下可以根据需要而改变轧机的当量刚度，实行对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制。但是液压AGC系统比较复杂，设备制造精度高，一旦出现故障，查找排除比较困难。尤其对油的污染特别敏感，伺服阀容易堵，因此，在维护中需格外注意。

1.2 液压AGC组成

液压AGC主要由油箱（污油箱、过滤机系统和净箱油），泵站，伺服阀和压上缸组成。反馈信号来自出口侧的测厚仪。

2 厚度控制原理

根据来料的厚度和生产要求，设置本道次的出口厚度。轧机将自动调整辊缝。当投入测厚仪反馈后，测厚仪将测出来的厚度反馈给系统并与设定值比较得出差值，根据差值来调节压上缸动作，使差值趋向零。辊缝达到设定值。

厚调组成控制原理如下图所示：

图1 液压厚调系统组成控制原理图

厚调系统主要有如下几种控制方式：

第一，位置控制。位置控制是AGC控制的基本内环，它与其他AGC模式一起使用。辊缝位置由4个磁尺检测，在轧机的操作侧和传动分别有两个磁尺获取位置反馈信号，然后把这两个信号加以平均产生一个代表中央位置的信号，这个平均值和一个辊缝给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。

第二，压力控制。压力控制是AGC控制的第二个基本内环，它也需与其他AGC模式一起使用。安装于压上油缸上的压力传感器检测油缸内的压力，经转换得到轧机轧制力反馈信号，这个信号和一个压力给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。压力控制主要用于压力－张力速度AGC控制、轧机预压靠调零、轧机调试及故障诊断。

第三，压力AGC控制（GMTR）。这种控制也被称为液压轧机的可变刚性。压力AGC控制可以有效地增加轧机刚性，使轧机的等效刚性远大于轧机的自然刚性。在轧制过程中，控制系统分别检测轧机操作侧和传动侧的轧制压力，根据轧机的刚性曲线，计算出轧制力所引起的机架拉伸，相对于预计机架拉伸的任何变化被送入辊缝控制环进行动态补偿。如果上述变化被完全补偿，即100%补偿，则轧机将呈现一无限大刚性，轧辊辊缝将不受来料厚度和硬度的影响，可以产生恒定的出口厚度。但是，100%轧机刚性补偿会使支承辊偏心完全反映在带材上，同时系统极不稳定，影响轧制精度，实际工作中，补偿的百分比需要调整以获得最佳的轧机性能。

第四，张力/速度AGC。张力AGC是通过调整轧机的入口张力，使轧机出口侧带材的厚度偏差趋于零。速度AGC是通过调整轧机的轧制速度，使轧机出口侧带材的厚度偏差趋于零。

同时还采取一些措施进行补偿。支承辊偏心补偿：在轧制0.1～0.2 mm以上带材，使用；辊缝控制时有效。采用快速傅立叶变换寻找上、下支承辊偏心的分布情况，在实际控制时对偏心进行补偿。厚度监控：通过出口侧测厚仪检测轧机出口侧带材的厚度偏差，控制轧辊辊缝或轧制压力，使厚度偏差趋于零。厚度监控可以消除因热膨胀、轧制速度等对出口厚度的影响，消除入口厚度变化和入口带材硬度变化的影响。

纵向的带材厚度主要靠带材板形控制。

带材板形控制是国产轧机急需解决的一个主要问题，其难点在于板形仪。我们厂采用的是IAS公司的板形仪控制系统。AGC可以提供下列三种板形控制手段：①正、负弯辊控制。通过调整弯辊力，改变轧辊的弯曲度。主要解决带中部和双边波浪；②辊缝和压力调偏控制。通过分别调整操作侧、传动侧轧辊辊缝，使轧辊倾斜。主要解决带材单边波浪；③分段冷却控制。通过调整冷却液的分段流量，改变轧辊的局部热膨胀变形。是轧制薄带材的最有效的板形控制手段。最初有色院设计的喷淋系统容易造成电磁阀堵，冷却控制简单，效果一般。2012年通过改造，引进IAS的喷淋系统，效果大大改善。IAS系统的脉宽控制时间为4 s，电磁阀动作时间为0.02 s，输出级数20级。

3 结束语

通过几年的运行和不断地改造，目前我厂2050冷轧机运行状况良好，运行时间长，生产出来的产品满足生产要求，是我厂冷轧生的产主力机台，该轧机AGC系统采用先进的进口IAS控制系统、整套的进口板形仪和喷淋装置，实现了全数字厚度和板形控制。它与轧机PLC和传动系统配合，构成了先进的轧机整体自动化系统。AGC系统可靠性高、易维护、操作灵活、控制精度高、软件系统完善。为我们公司其它轧机改造提供了良好的经验和基础。

[1]燕格海，周连成，刘延革.热轧铝板轧机的液压AGC控制[J].有色设备，2004（S1）.