中厚板精轧液压AGC系统的研究与应用

第３５喜第３期金属材料与冶金工程Ｖ０１．３５Ｎｏ．３２００７年５月ＭＥＴＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＭａｖ２００７

中厚板精轧液压ＡＧＣ系统的研究与应用

张树海，，戚翠芬ｔ，侯日斌：，陈五升２

（１．河北工业职业技术学院，河北石家庄０５００９】；

２．济南钢铁集团规划覆计院．山东济南２５０１０１）

摘要：济铜中厚板厂与ＤＥＭＡＧ公司联合研制的液压ＡＧｃ系统，能够实现液压ＡＰＣ、绝对值ＡＧｃ、相对ＡＧｃ及其它各种补偿功能以及操作侧、传动侧同步控制功能、自动保护等功能，并且髓够完成较高的动态响应。生产运行以来．灌压ＡＧｃ系统稳定、可靠，实现了ＡＧｃ系统垒过程自动控制，产品质量明显提高。

关键词：中厚板；精轧机：液压；ＡＧｃ

中图分类号：ＴＧ３３３．７＋１文献标识码：Ａ文章编号：１００５—６０８４（２００７）０３一００２３一０４

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收稿日期：２００７～０４—１２

作者简介：张树海（１９６７一），男，副教授，现于河北工业职业技术学院任教。

金属材料与冶金工程ＶｏＩ．３５Ｎ０３

济南钢铁集团总公司中厚板厂一期工程于１９９８年２月试车投产，设计生产规模为４０万ｔ／ａ，生产线工艺设备包括：推锅式加热炉两台，高压水粗除鳞～套，四辊可逆式粗轧机一台，九辊矫直机一台，拉钢式冷床两套。铡刀式横剪两台，铡刀式纵剪两台，收集系统等。

济钢中厚板厂精轧机的建设，被誉为济钢“十五”期间的第一条生命线，为满足高精度产品的轧制，液压ＡＧｃ作为产品质量的重要控制手段，要求具有较高的控制及执行功能，并且要求稳定可靠的运行。济钢与ＤＥＭＡＧ公司联合研制开发的液压ＡＧｃ系统，能够实现液压ＡＰｃ、绝对值ＡＧＣ、相对值ＡＧＣ及其它各种补偿功能、以及操作侧、传动侧同步控制功能、自动保护等功能，并且能够完成较高的动态响应。

１系统实现的主要功能

精轧机液压ＡＧＣ系统要求能够实现以下主要功能：

（１）液压缸的位置自动控制（ＨＡＰｃ）。每个液压缸上对称安装两只高精度位移传感器，操作侧与传动侧均具有相对独立的分别控制的单侧ＨＡＰＣ闭环．定位精度要求达到Ｏ．００５ｍｍ。

（２）厚度自动控制（ＨＡＧｃ）。由安装在下支撑辊轴承座下部的压头（或由装在液压缸内的压力传感器）检测轧制力信号并进行反馈，构成基本的厚度计ＡＧｃ系统。用自适应补偿计算厚度构成厚度反馈。包括：绝对值ＡＧｃ（轧机咬住钢板头部时钢板的厚度值）；相对值Ａ１３ｃ（轧制过程中设定的钢板厚度值）。

（３）调偏控制。

（４）同步自动控制。根据位移传感器发出的检测信号．液压伺服系统接收计算机发出的指令．实现同步控制。

（５）轧制状态的判断。

（６）自动保护功能。自动抬辊；恒压、过压、过压差、超辊缝差及零位的保护与报警，油缸限位的保护与报警；液压站内自动控制与报警；手动及自动泄油功能。

（７）头尾与温度补偿。

（８）偏心补偿。

（９）板宽补偿。

（１０）系统具备模拟和自诊断功能，便于维护和调整。

（１１）计算机自动预压靠清零，自动测试系统的弹性曲线并存储。

（１２）轧制规程的最优化计算、在线自动设定以及轧制规程优化。

（１３）轧翩规程在线自学习，轧制数学模型自学习、自适应。

（１４）故障状态的记录。

（１５）轧制过程主要数据的采集，包括：辊缝、压力、辊缝设定值、温度、轧制速度、成品厚差等工艺参数。采集信号可全部存储或选择性存储，可随时按照需要进行打印或现实。

２功能框图

液压ＡＧＣ系统的功能框图见图１，过程及模型框架见图２。

ＨＡＰｃｌ绝对ＡＧｃｌｌ相对ＡＧｃｌｌ故障记录ｌｌ规程自学

网步控制ｌ

偏心补偿ｌ

板宽卦僖ｌ

如尾及温度

控制机

数据采集

自动保护

规程优化

预压靠清零ｌｌ槟拟与自诊断ｌｌ轧制状态判断图１液压ＡＧＣ系统的功能框图

图２液压ＡＧＣ系统的过程及模型框架

３液压ＡＧＣ油缸及其参数

液压ＡＧＣ油缸示意见图３。

２００７年第３期张树海等：中厚板精轧液压ＡＧｃ系统的研究与应用２５

团ｊ投肚ＡＬ九曲％ｆ荩

油缸主要技术参数：

油缸直径：击１４００脚１３２０一５０ｍｍ。

承受最大轧制力：４５００ｔ×２。

位移传感器：每只油缸安装两只。呈１８０口对角安装。其主要目的，一是检测油缸的倾斜程度．二是两只传感器的平均值用作位置闭环的反馈值。

测量范围：０～５０Ｉｎｍ：位置分辨率：Ｏ．００２５ｍｍｏ

压力传感器：油缸上、下腔各装有一只传感器。上腔测嚣范围Ｏ一１６醐Ｐａ＿，检测精度最大误差≤实测值的±ｏ．５％；下腔测量范围Ｏ一３１．５ＭＰａ。检测精度最大误差≤实测值的±Ｏ．５％。

液压缸的技术参数：

偏摆≤Ｏ．５ｍｍ

滞环位置滞环≤Ｏ．００１Ⅱ１ｍ

摩擦测试启动压力≤Ｏ．０２５ＭＰａ

爬行速度空载下．当ｖ＝Ｏ．０２５舢＾／ｓ时，

无爬行现象

耐压值１．３×２９ＭＰａ＝３７．７ＭＰａ

泄漏无内泄、外泄

４液压ＡＧＣ系统

液压ＡＧｃ系统示意见图４。

图４液压ＡＧＣ系统示意

主要技术参数如下：

位置精度△≤Ｏ．００５ｍ“；

系统频响：，一３ｄｂ＝１８Ｈｚ（阀与油缸问连接软管长度≤３ｍ）；

０，１ｍｍ阶跃时间：担２５ｍｓ（上升时问）；

４００００时４时，打开速度ｖ＝２３，９Ｉｍｎ／ｓ；闭合速度ｖ＝２３．９ＩｎＩｎ／ｓ。

５液压系统的主要参数

系统的工作压力（无杆腔）Ｐ＝２９０ＭＰａ

有杆腔的压力ＪＰ＝４—６ＭＰａ

系统的最大瞬时流量Ｑ＞ｌ８００Ｄ恤ｎ

循环系统工作压力Ｐ＝１．ＯＭＰａ

循环系统工作流量Ｑ＝５００Ｌ／ＩＩｌｉｎ

最大轧制力Ｆ＝９００００ｋＮ

６液压系统原理

液压系统控制阎组（主要硬件）见图５，液压站油源部分主要硬件配置（并非原理图）见图６。

囤５液压系统控制周组（主要硬件）

７解决的重点技术问题

（１）系统控制模式。每侧由双阀控制，组成四种工作模式：分别为：“１＋２”；“２＋ｌ”；“１”；“２”；其中“ｌ＋２”模式与“１”模式相比较速度降低值不影响液压ＡＧＣ的调整速度（ｖ≥１３

ｍｍ，ｓ）。

金属材料与冶金工程Ｖ０１．３５ＮＯ．３

图６液压站油源部分主要硬件配置

（并非原理图）

（２）ＡＧｃ缸固有频率的设定。整个ＡＧｃ系统响应频率主要受ＡＧＣ缸固有频率的限制，一般要求ＡＧＣ缸的固有频率至少要达到系统响应频率的２．５倍以上，即ＡＧｃ缸的设计固有频率，≥４５Ｈｚ。

（３，低惯量，高剐性，低摩擦油缸密封材质、形式的选择。为降低系统的启动摩擦力，提高液压缸的响应速度，油缸密封采用ＰＴＦＥ材质，密封型式为“格来圈”。该密封材料为常规聚安脂密封摩擦力的１％。

（４）系统调整速度的确定。为满足系统在进行ＰⅥ℃轧制时对速度的要求．ＡＧｃ缸的最大调整速度设计值不应低于２３，９ｍ“∥ｓ。因此，整个液压系统流量瞬态值必须Ｑ≥ｌ８００ＭＩｌｉｎ。

（５）油缸有杆腔控制参数的确定。ＡＧＣ缸背压腔设计为两种压力，～种为４ＭＰａ，另一种为６ＭＰａ，采用比例减压进行控制。确保系统调整状态下ＡＧＣ缸的响应。

（６）系统油源压力的确定。为保证在较大轧制力下ＡＧｃ缸能够正常调整（如：６００００ｋＮ），保证系统在较高效率下运行．油源压力设计值应约为负载压力的２／３。

（７）蓄能器容积的确定。为保证系统的动态响应，在控制阀组前增加合适的蓄能器容积。

（８）系统调整加速度的确定。为保证系统响应时间，加速度ｎ≥７５０ｎｌｎｌ／ｓ２。

（９）为便于随时监测整个系统的油液污染度，增加了高压侧油液污染度检测口。

（１０）系统冲击的消除。

（１１）系统控制回路过滤器的选择。

８主要参数的计算

８．１油缸直径的确定

由公式：

Ａ＝（１／２ＰＬ）（Ｍ×口＋Ｂ。仉＋尸。＋尸。＋Ｐｏ

＋Ｂ＋％）嘶

求得：Ａ＝１５３７０ｃｍ２

因此油缸直径口＝１３９．９２７ｃｍ。

８．２液压缸初始油柱高度的确定

由公式：

Ｌ≤（卢ｅ×Ａ／ｍ）（Ｏ．２～Ｏ．３／２Ｔ瞩一）

求得：￡＝２ｌ。５ｍｍ。

８．３油源压力的确定

油缸直径确定后就可确定负载的油压ＰＬ＝∥Ａ＝２２．７ＭＰａ。根据系统效率最大化要求，正常轧制压力按６００００心ｉ考虑：只＝２９ＭＰａ。８．４系统平均流量的确定

由公式：Ｑ。＝Ａ％，求得（单缸）Ｑｎ＝２２０６．３５ｕ，ｍｉｎ；系统平均流量Ｑ＝４４１２．７Ｌ／，ｍｉｎ。８．５蓄能器的选择

（１）做低幅值高频干扰调节状态下系统需释放的流量：‰＝９４．２Ｌ／Ⅱｌｉｌｌ。

（２）做大幅值低频调节状态下系统需释放的流量：碥＝４５９１．５Ｌ／ＩＩｌｉｎ。

（３）皮囊蓄能器的总容秋：Ｋ＝％／［（岛／Ｐ，）０．７１５一（Ｐｏ／Ｐ２）０．７１５］＝２９３．２６（Ｌ）。

９结语

济钢中厚板精轧机液压ＡＧｃ系统利用当今液压、计算机领域领先的技术，结合功能齐全的控制软件，较全面的实现了绝对和相对ＡＧｃ的所有功能，技术可靠、指标先进。生产运行以来，由于压下系统设自动位置控制ＡＰｃ及板厚自动控制压下鼬ＧＣ，可实现轧翩状态下调整辊缝和轧辊回松，液压ＡＧｃ压下速度为２９．３ｍｍ／ｓ，保证成品板质量。设备运行安全稳定，产品质量明显提高，成材率由９１．２％提高到９２％，因此可增加成品板产量１７８３ｔ。每吨成品板与废钢差价为１１２５元．可增加纯利润２２２９

万元。取得了良好的经济效益。

中厚板精轧液压AGC系统的研究与应用

作者：张树海， 戚翠芬， 侯日斌， 陈五升， ZHANG Shu-hai， QI Cui-fen， HOU Ri-bing，CHEN Wu-sheng

作者单位：张树海,戚翠芬,ZHANG Shu-hai,QI Cui-fen(河北工业职业技术学院,河北,石家庄,050091)， 侯日斌,陈五升,HOU Ri-bing,CHEN Wu-sheng(济南钢铁集团规划设计院,山东,济南

,250101)

刊名：

金属材料与冶金工程

英文刊名：METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING

年，卷(期)：2007，35(3)

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