基于轧机辊缝数学模型的轧件出口厚度研究

摘要：轧机辊缝控制在试验试制之前需要研究轧机辊缝数学模型，这样可以得出轧件出口厚度保持恒定的能力。本文根据轧件弹跳方程和液压伺服系统的数学模型推导出了辊缝调节数学模型方框图，基于此数学模型分析了轧件出口厚度与轧件入口厚度的偏差。

关键词：轧机;液压伺服系统;轧件厚度;数学模型

Abstract：It isvery necessary to study the math model of the roll gap controlfor the rolling mill，which can obtain the rolled piece thickness.Themath modelblock-diagram isderivedbased on the equations of the mill elastic deformation and hydraulic servo-system.Thedifference between the entry and exit rolledpiece thickness is analyzed

Keywords：Rolling mill，Hydraulic servo-system，rolled piece thickness

1.前言

万能轧机目前在现代工业领域内得到了广泛的应用。而对轧机辊缝的控制，目前多是用液压伺服控制技术，这主要是因为其具备动态相应快、实现精度高、输出功率大等优点[1，2]。而在对轧机辊缝控制进行预测之前需要掌握其数学模型[3] ，为此本文根据推导出了辊缝调节数学模型方框图，并对轧件的出口厚度进行了计算。

2.辊缝控制及液压伺服技术

轧机机架内安装有上辊和下辊两个水平辊，水平辊的上升下降均由相应的调节液压缸进行驱动[4] 。每个水平辊由两个液压缸进行控制，在液压缸的柱塞端安装压力传感器来计算轧制力，同时调节缸上安装有高精度位移传感器用于精确测量活塞杆的位置，进而实现闭环控制。万能轧机辊AGC技术可以看成为板带轧机AGC的移植，但由于H型钢的翼缘和腹板尺寸测量准确较为困难，所以只采用GM-AGC。为了保持轧制过程中辊缝恒定，采用的液压原理图如图1所示。液压系统工作过程为：由伺服阀对调节缸的活塞腔进行单边控制，另一腔直接接入低压回路。调节缸的活塞腔实际压力值由一个压力传感器进行监测，由两腔的压力差可以计算出轧制力，AGC系统进行机架变形计算。伺服阀入口压力管线和出口管线上安装液控单向阀，将伺服阀与出入口管线隔开，这些液控单向阀由另一个单电磁铁换向阀控制。

3.数学模型及方框图

首先根据轧件的弹跳方程推导出轧件的厚度偏差公式，为了保证此厚度偏差时刻趨近于零，液压伺服需要不断工作。采用GM-AGC控制模型后，AGC工作过程为：

最后得到的辊缝调节数学模型方框图如图2所示，其中各参数值见表1所示。根据以上辊缝调节数学模型方框图，对轧件出口厚度进行计算。图3表示了轧件入口厚度与锁定厚度随着时间的变化关系，轧件的锁定厚度始终保持在0.047 m，而轧机的入口厚度则是在5 s、10 s和15 s的时刻发生了变化。尽管轧件入口厚度在变化，但是从图4中可以看出，轧机的出口厚度基本保持在0.047 m处，这说明该数学模型的方框图中得到的计算结果正确可信。

4.结论

本文对基于轧机辊缝数学模型的轧件出口厚度进行了研究。从推导出的轧机辊缝控制方框图中可以得出轧件出口变化的动态性能，该数学模型较为精确地计算出轧件出口厚度动态变化。基于该数学模型方框图可以快速计算轧机辊缝变化，为后续的试验测试提供了参考。

参考文献：

[1] 郭煜敬，谢志江，王彦忠，等.万能轧制线高速钢轨轧制参数优化模型研究[J].中国机械工程，2010，21（10）：1200-1202，1207.

[2] 谭巍，关德宁.万能轧机自动位置控制系统[D].，1994.

[3] 谭树彬，钟云峰，刘建昌，等.轧机辊缝控制建模及仿真[J].系統仿真學報，2006，18（6）：1425-1427.

[4] 赵丽娟 [1，才宏，刘杰.四辊冷连轧机液压压下系统建模研究[J].机床与液压，2006，2：128-129.

作者简介：

陈猛，男，1984.9月生，汉，籍贯：安徽泗县身份证：342225198409100037。