轧制厚度及板型控制.docx

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轧制厚度及板型控制

轧制厚度及板型控制

导读：

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厚度自动控制和板形控制

项目1板带材轧制中的厚度控制

项目2横向厚差与板形控制技术

项目1

板带材轧制中的厚度控制

一、厚度自动控制的工艺基础1.p-h图的建立

（1）轧制时的弹性曲线轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。

轧出厚度：

h=S0+P/K―――轧机的弹跳方程

S0――空载辊缝

P――轧制压力K――轧机的刚度系数

根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）――轧

机弹性变形曲线，用A表示。

A

（2）轧件的塑性曲线根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线――轧件

塑性变形曲线，用B表示。

B

（3）弹塑性曲线的建立将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐

标系中，称为弹塑性曲线，简称P-h图。

注意

A线与B线交点的纵坐标为轧制力A线与B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度

2.p-h图的运用

由p-h图看出：

无论A线、B线发生变化，实际厚度都要发生变化。

保证实际厚度不变就要进行调整。

例如：

B线发生变化（变为B‘），为保持厚度不变，A线

移值A＇，是交点的坐标不变。

C线――等厚轧制线作用：

板带厚度控制的工艺基础板带厚度控制的实质：

不管轧制条件如何变化，总要使A线和B线交到C线上。

p-h图

二、板带厚度变化的原因和特点

影响板带厚度变化的因素：

1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓

变形抗力对轧出厚

度的影响

2、来料厚度不均匀的影响

来料厚度↓→压下量↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓

来料厚度对轧出厚度的影响

3、张力变化的影响

张力↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓

张力对轧出厚度的影响

4、轧制速度变化的影响

通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。

摩擦系数↓→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓

摩擦系数

对轧出厚度的影响

5、原始辊缝的影响原始辊缝减小，板厚度变薄。

原始辊缝对轧出厚度的影响

三、板带厚度控制的方法

1、调压下

原理：

改变原

始辊缝

（1）来料厚

度发生变化的调整

（2）张力、轧制速度、轧制温度及摩擦系数等变化的调整

（3）压下调整量ΔS0的计算

问题一

ΔS0与ΔH的关系问题二ΔS0与Δh的关系

提示：

K=tanα

M=tanβ

ΔS0与入口厚度偏差ΔH的关系：

ΔS0tanα＝ΔHΔS0＝ΔHΔS0＝ΔHtanβ

tanβ/tanαM/K

M－轧件的塑性刚度系数（M=tanβ）

K－轧机的刚度系数（K=tanα）

ΔS0与出口厚度偏差Δh的关系

Δhtanβ＝tanα（ΔS0－Δh）

整理后得：

Δh/ΔS0＝K/（M+K）ΔS0＝Δh（M+K）/K

２、调张力

原理

利用前后张力来改变轧件塑性变形曲线的斜率以

控制厚度。

举例

当来料有厚差ΔH（增加）时，轧件出口厚度出现偏差Δh，如何通过调张力来控制厚度？

调整

加大张力，使B’斜率改变（变为B’’），从而可以在

S0不变的情况下使h保持不变。

3、调轧制速度

轧制速度的变化影响到张力、温度和摩擦系数等因素的变化。

故可通过调速来调张力和温度，从而改变厚度。

在实际生产中为了达到精确控制厚度的目的，往往是

将多种厚控方法有机的结合起来使用，才能取得更好的效果。

注意最主要、最基本、最常用的是调压下

四、厚度自动控制的原理及基本型式

1.厚度自动控制的基本原理通过测厚仪或传感器（如辊缝仪和压头等）对带钢实际轧出厚度连续地进行测量，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、张力或轧制速度，把板带厚度控制在允许偏

差范围之内。

干扰输出量

给定环节

比较环节

校正环节

放大环节

执行机构

被控对象

反馈回路

检测装置

厚度自动控制的原理框图

2.厚度自动控制系统的组成

（1）检测装置（测厚仪、测压仪、张力计等）：

用来检测实际值并反馈到系统输入端。

（2）控制器（调节器、放大器、校正器等）：

根据实测值与给定值相比较计算被控量，并反馈到系统输出端。

（3）执行机构（主电机、压下装置等）：

接受控制器输出

的控制信号，及时把控制量调整到位。

（4）被控对象：

指轧制变形区、生产设备等。

3.厚度自动控制系统的基本型式

（1）反馈式厚度自动控制系统（反馈式AGC）

反馈式厚度自动控制控制原理：

测厚仪安装在轧机出口侧，测量出实际轧出厚度，并与给定厚度值相比较，当有厚度偏差时，便计算出所需的辊缝调节量ΔS，然后由执行机构（压下螺丝）作

相应的调节，以消除厚度偏差。

特点

滞后的调节手段；调整的精确度高。

（2）前馈式厚度自动控制系统（前馈式AGC）

前馈式厚度自动控制

控制原理：

测厚仪安装在轧机入口侧，测量出其入口厚度H，并与给定厚度值H0相比较，当有厚度偏差ΔH时，便预先估计出可能产生的轧出厚度偏差Δh，确定为消除此Δh值所需的辊缝调节量ΔS，当执行机构完成调节时，

检测点正好到达辊缝处，厚差消失。

超前的控制手段特点用来控制入口厚度波动引起的轧出厚度波动。

（与反馈式配合使用）

（3）厚度计式厚度自动控制系统（厚度计AGC或P-AGC）

控制原理：

实际的辊缝值由辊缝仪检测，经自整角机

将信号送给编码器，由编码器将

模拟量变为数字量，通过

计算机进行辊缝差的运算。

实际的轧制压力由压头检测，经计算机进行压力差运算。

然后再将辊缝S0与轧机的弹跳值相加便得实际轧出厚度h。

再经AGC运算得消除厚差Δh所需的辊缝调节量ΔS，通过APC和可控硅调速系统，调节辊缝

来消除此时的厚度偏差Δh。

克服反馈式AGC的检测滞后;

特点可以消除轧件及工艺方面等多种原因造成的厚差;控制精度较低。

（4）张力式厚度自动控制系统（张力AGC）控制原理：

由测厚仪直接测得带钢轧出厚度偏差，改变张力系统的张力设定值，以改变轧制压力，或直接改变轧制速度来控制带钢轧出厚度。

使用范围：

张力法只用于调节小厚度偏差的情况，

作为精调。

张力AGC在生产中的应用冷轧生产中：

冷连轧机的末机架，为了保证板形，以及轧制薄而硬的带钢，因轧辊压扁严重等情况，不宜用辊缝作为调节量，往往是采用张力法来控制厚度。

热轧生产中：

热轧厚度控制过程中，张力法往往是与调压下方法配合使用，当厚度波动较大时，就采用调压下

的方法，而当厚度波动较小时，便可采用张力微调进行厚

度控制。

（5）液压式厚度自动控制系统原理：

液压AGC是按照轧机刚性可变控制的原理来实现厚度的控制。

控制原理：

液压AGC就是借助于轧机的液压系统，通过液压伺服阀（能根据位置检测和压力检测所发出的微弱电信号，精确地控制流入油缸的流量）

调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置，对带

钢进行厚度自动控制的系统。

a-上支承辊轴承座；b-下支承辊轴承座；c-上下工作辊；d-机架；e-油压缸；f-位置传感器；g-压头；

h-伺服阀；

i-控制装置。

液压式厚度自动控制系统结构图

图3-20

假设预调辊缝值为S0，轧机的刚度系

数为K，来料厚度为H0，此时轧制压力为P1，则

实际轧出厚度h1应为：

P1h1S0K

当来料厚度因某种原因有变化时，由H0变为，其

厚度差为ΔH，因而在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化当压力由P1变为P2时，轧出厚度为：

P2h2S0K

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：

11（P2P1）PΔh=h2-h1=KK

为了消除此厚度偏差，可以通过调节液压缸的流量来控制轧辊位置，补偿因来料厚度差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，应与此弹跳变化量成正比，方向相反，为：

1xCPK

C——轧辊位置补偿系数；

五、热轧板带钢的厚度控制（精轧机控制）1.厚度锁定（设定）（两种方法）

（1）绝对AGC当轧件轧出

后，根据S0，P等反馈实测信号间接计

算实测厚度后，与此目标值相比较，如不同，就进行调厚，直到δh=0为止。

这种方法要求将整个带钢的厚度都调到目标值—设定值。

但如果由于空载辊缝设定不当，轧件头部的厚度已经与设定值差得较多的情况下，若一定要求压下系统将带钢厚度调到设定值势必会造成压下系统负荷过大，同时亦将把带钢调成楔形厚差。

（2）相对AGC不论带钢头部是否符合设定值，厚度控制系统以头部的实际厚度为标准，即用头部的实测厚度作为目标值。

2.自动控制：

几种方法相结合。

在精轧机各机架上采用厚度计AGC（P－AGC）来控制轧件的波动，P－AGC可以根据轧制力的实测值对本机架进行反馈控制，还可以对后面的机架进行预控。

依靠精轧机最终机架后设置的板厚仪信号、反馈控制板厚以消除产品厚度偏离。

最新的热轧带钢板厚控制采取了由上述思路发展而来的更积极的手段，如绝对值AGC、反馈控制以及与绝对值AGC、反馈控制以及板厚精度有密切关系的机架间张力控制的活套控制新方式等。

3.监控AGC

精轧机组厚度自动控制主要以厚度计-AGC为主，虽然考虑了各种补偿因素，但其精度仍旧低于X射线侧厚仪。

监控AGC是对厚度计-AGC系统进行监控修正，提高控制精度。

所谓监控就是在精轧机组最末机架的出口侧，装设精度比较高的测厚仪（如X-射线或同位素测厚仪），用来检测成品带钢的厚度偏差δh，并以适当的增益，把它反馈到各个机架的厚度控制系统中，作适当的压下调整，来控制成品带钢的厚度。

在轧制过程中，对GM-AGC、张力微调和液压AGC均可采用监控。

其控制原理与前面所述的用测厚仪测厚的反馈式厚度自动控制原理相同。

4.张力微调（TV）的运算张力微调是根据X-射线测厚仪测出的厚度偏差δhx来修正F6与F7机架之间的活套张力，控制带钢厚度。

5.速度补偿的计算速度补偿是当厚度自动控制系统对第i机架给出了δSi的调节量的同时，为了保持金属秒流量相等，则对第i-1机架的轧辊线速度应给出相应的调节量，只有这样才能保证作用于轧件上的张力桓定。

6.带钢尾部补偿值的计算当带钢尾部每离开一个机架时，由于后张力消失，必然导致尾部增厚。

为了防止尾部增厚的产生，在带钢尾部离开第i-1机架时，应增大第i机架的压下量，此种方法称作带钢尾部补偿。

所谓压尾就是在带钢的尾部多压下一些，为了达到此目的，一般采用将现有的厚度偏差控制信号δh适当放大，此种放大的厚度偏差信号就是压尾的补偿值δhT。

7.自动复位自动厚度系统是在辊缝设定基础上对头尾厚差进行

调节的系统，因此，在带钢尾部轧制时，各机架的辊缝值都已偏离原设定值。

为了不影响下一根带钢进入精轧机组，加快辊缝调节的时间，AGC系统都设有自动复位的功能。

为此，在AGC系统开始投入工作时，应首先记忆下机架的辊缝设定值，在AGC系统工作结束时，应将各机架的辊缝自动恢复到所记忆下的设定值大小，这一功能称为自动复位。

§5.2

横向厚差与板形控制技术

一、板形与横向厚差的关系1.横向厚