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3000mm中板轧机自动控制系统 　　【摘 要】介绍了邯钢3000mm中板轧机自动控制系统、板形和平直度控制系统的原理、相关数学模型及影响因素。 　　【关键词】板形；平直度；液压AGC；轧机；自动控制 　　引言 　　邯钢3000mm中板轧机是上世纪90年代从德国SACK公司进口的二手设备，其压下系统是电动压下方式。为了进一步提高产品质量和自动化水平，邯钢对该轧机进行了技术升级改造，增加了液压AGC系统和主轧区自动控制系统。机械部分采用SMS先进技术，在机架上部安装了具有过载保护功能的AGC缸，通过液压缸和位置控制实现轧制力设置和厚度控制；电气部分采用SIEMENS先进的自动控制技术，结合现状、本着节省投资的原则，对轧机局部系统进行了改造，实现了轧机区域自动化轧钢。改造于2012年已完成并投入运行。以下主要对轧机自动控制系统和直接影响钢板质量的板形和平直度控制系统进行介绍。 　　1.新增主轧区自动控制 　　本次改造新增的主轧区自动控制包括：一次除鳞机控制、轧机控制、热矫直区控制。 　　1.1一级除鳞机控制 　　根据工艺数据（PDI）信息确定除鳞水集管的高度、将除鳞辊道加速、与出炉辊道速度相匹配、开启除鳞高压水、待钢坯通过除鳞机后关闭高压水，这一系列操作可自动完成。 　　1.2轧机控制 　　轧机控制包括对压下、推床、主电机及其辊道的控制。轧制过程由道次计算自动完成（包括二次除鳞和工作辊的冷却），压下、推床、AGC的定位由位置控制自动完成，各操作的顺序和钢板输送根据自动跟踪系统的信息自动完成。 　　1.3热矫直区控制 　　轧制完成后，轧机输出辊道速度降低到与热矫直机速度匹配，将钢板送入热矫直机，同时，包含轧后温度的PDI数据传输给矫直机自动控制系统。 　　2.轧机自动控制系统 　　轧机自动控制主要是轧制道次计算。道次计算模型是根据轧制力、轧制力矩、最大咬入角等限制条件确定下一道次的最大压下量，将下一道次的预计算值发送给板形和平直度模型，对工作辊弯辊量进行预设定并校验相应板形和平直度，如果校验合格则接受此预计算值，若板形值太高或超过浪形条件限制则减小该道次压下量，直到满足所有限制条件。当该道次最大允许压下量确定后，重复以上过程对后续道次进行逐次计算，直至末道次的钢板厚度小于目标厚度，最终的目标厚度通过调整各道次的压下量来达到。 　　轧制道次的计算是在轧制前完成的。在轧制过程中，当检测到任何超出轧机能力、板形及平直度限制条件时，前面的道次预计算将不再有效，为完成轧制过程，余下的道次将根据以上步骤重新计算。 　　轧制道次设定预计算必须确定每道次轧机运行所需的参数，并保证预设定的目标值尽量接近真实值。主要包括：电动压下和HGC位置、主电机转速、辊道速度、轧制力、轧制力矩、厚度尺寸、工作辊冷却水水量、AGC和AWC（自动宽度控制）的数据等。 　　轧制道次计算包括以下几部分内容： 　　●预计算和再计算：指轧制第一道次前进行的设定计算和预计算失效或人工干预情况下进行的再计算。 　　●轧制策略：即确定优化的轧制道次数、合理的轧制力分配和负荷分配。 　　●道次后计算和自适应：根据每道次后实际测量值进行道次后计算，计算值与实测值对比获得自适应系数。 　　●板形和平直度控制模型：用于控制轧机出口轧件的板形和平直度。 　　●平面形状控制模型：通过确定最佳转钢厚度和自动形状控制来优化钢板的平面形状。 　　●热机轧制模型：用于“控制轧制”工艺，轧件按照设定的终轧温度、道次压下量以及开轧温度进行轧制。为了提高轧机产能，对热机轧制的轧件，由三级系统生成的PDI信息指令控制，可进行多轧件交叉轧制。 　　●神经元网络：主要用于提高轧制力的控制精度，尤其对生产较薄、强度大且较宽的规格，需要热机轧制的产品或具有特殊化学成份的品种，可提高其控制精度。 　　3.板形和平直度控制系统原理 　　板形和平直度控制系统的主要作用是根据设定的目标值控制轧件的出口平直度和板形。 　　各道次的板形（板凸度）与有载辊缝形状是一致的，而有载辊缝形状又是由工作辊原始辊型（辊凸度）、工作辊弹性变形（挠曲和压扁）、工作辊热辊型和工作辊磨损辊型等因素共同决定的，因此所有影响有载辊缝形状的因素都可用来控制钢板板形。 　　平直度控制是靠各道次平直度合适的分配来获得的，目的是获得钢板任意位置的平直度，特别是出口平直度。由此可见，负荷分配对保证钢板平直度具有决定性作用，所以板形和平直度控制要进行综合的轧制道次设定计算。只有通过计算轧辊叠加变形、轧辊热凸度和磨损凸度、变形和应力在变形区的分布，并具有一定精度的数学模型才能获得良好的板形和平直度。 　　4.板形和平直度控制系统数学模型 　　用于板形和平直度控制系统的数学模型包括：弯辊模型、工作辊压