板带轧制过程厚度自动控制

材料与冶金学院李振亮课程名称：《材料成型控制工程基础》（第9章，共11章）编写时间：2010 年9月1日内 蒙 古 科 技 大 学 教 案连铸坯 液芯压下顶弯、 拉矫液压摆式切头均热炉高压水除磷 立辊轧边 F1- F6精轧内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-14 测厚仪型反馈式厚度自动控制系统 图9-15 δh 与δS 的关系曲线h 实—实测厚度；h 给—给定厚度 “压下有效系数”的概念？ 由前式可知，当轧机的空载辊缝S0改变δS 时，所引起的轧件出口厚度变化量δS ，δh 与δS 之间的比值C=δh/δS 称为“压下有效系数”，表示压下螺丝位置改变量能造成多大的轧件出口厚度变化量。

h K Mh K M K S mm δδδ)1(+=+= 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案GM-AGC工作原理图前馈式厚度自控系统原理”和“厚度计”测厚的反馈式AGC，都无法避免信号传递的滞后，因而限制了控制精度内蒙古科技大学教案图9-21 前馈AGC 控制示意图 图9-22 δh 、δS 、δH 之间的关系曲线H K M H M M mδδ=+) （9-10） 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案内蒙古科技大学教案图9-25 入口和出口断面形状内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-31 四辊钢板轧机的受力和变形[40]内蒙古科技大学教案图9-33 带钢良好板形线簇[40]众所周知，轧制压力波动对带钢板形的影响不是太敏感的，带钢愈厚，影响愈为迟钝。

其原因是带钢是一个整体，只要带钢宽度上各点的不均匀纵向延伸产生的内应力不超过一定限度，带钢就不会失去它维持自身平直的稳定状态，带钢愈薄，维持自身平直的能力愈差。

所以保证轧制带钢板形良好的条件，图上表现出来的不是一条直线，而是一个区间，这个区域随板厚增大而变得愈宽，见图图9-34 带钢板形良好区间[40]与区间上限AE的交点E是不产生边部浪形的临界点；塑性线是不产生中部浪形的临界点。

液压AGC控制技术的分析与应用摘要:综述板带轧钢厚度控制技术的发展和产生厚差的原因(主要有:温度、轧制力等)。

着重介绍了液压厚度自动控制的概念、原理、应用等。

关键词:液压AGC；原理；应用第一章液压AGC概念与原理1.1 液压AGC的概念厚度自动控制是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进行连续地测量(或估算)，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、轧制压力、张力、轧制速度等，把厚度控制在允许偏差范围之内的方法。

特制品的厚度自动控制在一定尺寸范围内的系统称为厚度自动控制系统，简称为AGC。

液压AGC就是借助于轧机的液压系统，通过液压伺服阀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。

1.2板带轧钢产生厚差的原因带钢厚度精度可分为一批同规格带钢的厚度异板差和每一条带钢的厚度同板差。

为此可将厚度精度分解为带钢头部厚度命中率和带钢全长厚度偏差。

从厚差分布特征来看，产生厚差的原因有以下几种: (1)头尾温差，这主要是由于粗轧末出口速度一般比精轧机入口速度要高，因而造成了带钢头部和尾部在空气中停留时间的不同。

( 2)加热炉内导轨在钢胚表面造成的低温段称为水印，由于此段温度变化率大，厚度变动比较“陡”。

(3)活套起套过猛，对带钢产生冲击，使颈部厚度变薄。

( 4 )咬钢时，由于速度设定不协调加上动态速降造成钢套过大，起套并投入高速控制后由于纠偏过快造成带钢拉钢，这一松一紧使厚度减薄，宽度拉窄。

(5)温度波动造成轧制力以及厚度波动。

(6)油膜轴承的油膜厚度发生变化使实际辊缝变化，从而影响轧件厚度。

(7)轧辊偏心将直接使实际辊缝产生高频周期变化。

为了克服或减轻这些干扰因素对成品厚度的影响，除了改进AGC 系统的结构外，还可以将它与各种先进的智能算法相结合，以提高其精度。

1.3液压AGC基本原理1.3.1液压AGC 的设备及其与工作液压AGC技术是将机械、液压、自动控制以及轧制工艺等专业紧密联系在一起的综合先进技术。

轧机厚度自动控制的系统设计浅析1 引言轧机又称轧钢机，轧钢机就是在旋转的轧辊之间对钢件进行轧制的机械，轧钢机一般包括主要设备（主机）和辅助设备（辅机）两大部分。

轧钢机按轧辊的数目分为二辊，三辊式，四辊式和多辊式，轧钢机通常简称为轧机。

板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。

带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍，因此，轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制。

厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。

实现厚度自动控制的系统称为“AGC"。

我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机，其关键技术是高精度的板带厚度控制和板形控制。

板带厚度精度关系到金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，AGC系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。

而对于轧机来说产生厚差的原因大致可分为三大类：（1）轧机方面的原因：轧辊热膨胀和磨损、轧辊弯曲、轧辊偏心和支撑辊轴承油膜厚度等都会产生厚度波动。

它们都是在液压阀位置不变的情况下，使实际辊缝发生变化，从而导致轧出的带钢厚度产生波动。

（2）轧件方面的原因：厚度偏差会直接受到坯料尺寸变化的影响。

它包括来料宽度不均和来料厚度不均的影响。

（3）轧制工艺方面的原因：轧制时前后张力的变化、轧制速度的变化等。

2 系统总体设计厚度自动控制AGC （Automatic Gauge Control）是指钢板轧机在轧制过程中通过动态微调使钢板纵向厚度均匀的一种控制手段。

厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。

轧制厚度及板型控制导读：就爱阅读网友为您分享以下“轧制厚度及板型控制”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 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。

冷连轧厚度自动控制王国栋,刘相华,王军生(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁　沈阳　110004)摘　要:分析了冷连轧机组综合厚度控制系统的组成与功能,阐述了冷连轧带钢厚度精度的影响因素及厚度自动控制的原理,介绍了当前张力控制和厚度控制的一些新方法。

关键词:冷连轧;A GC ;张力;辊缝;辊速中图分类号:TG 335155;TG 335112 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2003)03-0038-04Automatic gauge control for tandem cold rollingWAN G Guo 2dong ,L IU Xiang 2hua ,WAN G J un 2sheng(The State K ey Lab 1of Rolling and Automation of Northeastern University ,Shengyang 110004,China )Abstract :The composition and function of com prehensive automatic gauge control systems for tandem cold mill were analyzed 1The effective factors for strip gauge accuracy and principles of various automatic gauge control for tandem cold rolling were explained 1S ome new tension control and gauge control ways are introduced 1K ey w ords :tandem cold rolling ;A GC ;tension ;roll gap ;roll speed收稿日期:2002-12-20作者简介:王国栋(1942-),男(汉族),辽宁人,教授,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任,东北大学材料成型与控制工程系主任,博士生导师。

中厚板生产中自动化控制系统的应用与优化摘要：中厚板轧制自动化系统反映了线材轧制控制的自动化程度，采用中厚板轧机自动控制系统不仅可以提高生产质量和利用率，而且可以满足特殊的控制要求。

从AGC绝对厚度控制、轧区跟踪系统和自动轧制三个方面介绍了自动控制优化的实际应用关键词“绝对ＡＧＣ”；中厚板；自动化系统钢铁行业是典型的制造生产过程包括各种钢铁工业，具有很高的针对性和渗透性。

生产过程不仅包括成本、质量和效率等市场竞争因素，还包括资源、能效和可承受性等因素，以及过程排放、环境兼容性和工业生态系统等可持续发展因素。

一、中厚板生产工艺概述轧制产品（各种钢材）作为钢铁行业长流终端技术，直接服务于各行各业。

轧钢工艺的品种和质量首先代表了钢铁行业的整体生产水平，经过检查和清理的坯料被送到铸坯车间原料跨进行切割所需的长度。

按类型、来源、钢种和生产计划储存。

推料机将一个轧制坯料一个接一个推入辊道，并将其送入加热炉；送料机将板材加热至1150-1250℃后将其推入热炉，板材通过辊子输送至轧机。

除鳞箱经过首先氧化铁皮从高压水中去除；然后进入轧机。

四辊可逆式轧机。

轧机配有锥形工作辊，用于轧制工件。

高压水去除轧制表面的氧化铁。

通用13-17次往复轧，至最终产品的尺寸，轧制后，钢板由钢板矫直机矫直，钢板矫直后由冷床冷却。

在生产过程中，钢板的加工主要包括厚度、宽度、钢板长度等物理尺寸。

为了提高轧制板材的机械性能，通常在轧机后部安装快速冷却装置，将轧制板材冷却到一定温度，以获得所需的板材性能。

厚板自动轧制系统的控制功能包括：将工件从原来的厚度、宽度和长度轧制到所需的厚度、宽度和工件长度。

快速冷却板具有良好的机械性能。

计划在该地区增加产量，以提高生产速度和生产率。

在生产过程中，操作者必须在生产过程中进行指导和控制，维修人员必须有一定的控制手段，以便于错误的处理。

二、案例分析1.AGC厚度绝对控制。

厚钢板轧机的自动控制系统采用AGC绝对厚度控制系统建立轧制宏微观跟踪平台，根据L2系统数据和自动轧制的主要功能，实现可逆自动轧制过程。

C omputer automation计算机自动化冷轧厚度自动控制系统控制方法孙 凯（山信软件莱芜自动化分公司，山东　莱芜　２７１１０４）摘 要：在钢铁生产的过程中，板带比也就是板带产品在钢铁总产品当中的比重，这个参数主要是对钢铁的生产水平进行衡量的，是非常重要的一个指标，我国现在的板带比已经可以控制在５０％左右，但是一些发达国家，他们的生产技术较高，可以将板带比控制在６０％，甚至控制到７０％，板带产品当中板厚精度是非常重要的一项质量指标，可以进一步对产品质量进行规范，让他们的产品在市场竞争力方面大幅度提高，所以一定要对其精度进行控制，保证板厚ＡＧＣ系统的可靠性，本文重点对冷轧厚度自动控制系统控制方法进行研究和分析。

关键词：冷轧厚度；自动控制系统；控制方法中图分类号：ＴＫ１１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１１－５００４（２０１８）０５－００９９－２1 冷轧厚度控制概述1.1 影响带钢厚度波动的原因冷轧带钢厚度的波动，主要是由于轧制压力的波动而产生的，对杂质压力波动的产生影响的原因多种多样。

1.1.1 带钢方面的原因带钢的化学成分组织不均匀，带钢在轧制的过程中速度产生变化，都会严重影响带钢厚度的变化，与此同时，冷轧坯料的尺寸变化也会影响带钢的厚度。

1.1.2 轧机方面的原因轧辊的磨损、偏心运转以及热膨胀的问题也会在一定程度上导致带钢的厚度出现一定的波动。

1.1.3 轧制工艺方面的原因冷轧轧制的过程中，带钢的杂质速度、前后张力、摩擦系数等变化和波动都是导致厚度出现波动的重要原因。

1.2 冷轧带钢厚度的自动控制方式1.2.1 常用厚度控制方法对冷轧带钢进行厚度控制的常用方法有以下几种，对轧制速度等参数进行一系列的调整，对张力进行一定的调整，对压下进行一定的调整，压下装置通常条件下通过液压压下以及电动压下相互结合，共同组成的，另外还有液压压下和阶梯电共同结合组成的两种，电动压下和液压压下进行结合的压力方式，主要是在一些中厚板轧机和粗轧机当中使用，而液压压下和阶梯电进行结合的压下方式，主要应用于一些冷连轧机组和热连轧机组当中。

轧机培训教程1450液压AGC控制系统概述一：厚度自动控制原理AGC控制的目的，是借助于辊缝、张力、速度等可调参数，把轧制过程参数（如原料厚度、硬度、摩擦系数、变形抗力等）波动的影响消除，使其达到预期的目标厚度。

而辊缝、张力等参数的调节又是以轧机的弹性曲线和轧件的塑性曲线以及弹塑曲线即P-H图为依据的。

板带轧制过程既是轧件在轧制压力P的作用下产生塑性变形的过程，又是轧机在轧制压力P的作用下产生弹性变形（即所谓弹跳）的过程，二者同时发生，其作用力和反作用力相等而相互平衡。

由于轧机的弹跳，使轧出的带材厚度（h）等于轧辊的理论空载辊缝（So’）再加上轧机的弹跳值。

按照虎克定律，轧机弹性变形与应力成正比，则弹跳值应为P/K，此时h= So’+ P/ K式中：P——轧制力，t；K——轧机的刚度（t/mm），即弹跳一毫米所需轧制力的大小。

上式为轧机的弹跳方程，据此绘成曲线A称为轧机相关性变形式，如图，它近似一条直线，其斜率就是轧机的刚度。

但实际上在压力小时弹跳和压力的关系并非线性，且压力越小，所引起的变形也越难确定，亦即辊缝的实际零位很难确定。

为了消除这一非线性区段的影响，实际操作中可将轧辊预先压靠到一定程度，即压到一定的压力P。

然后将此时的辊缝批示定为零位，这就是所谓“零位调整”。

由图可看出：h= S0+(P-P0)/K式中S0——考虑预压变形的相当空载辊缝另一方面，给轧件一定的压下量（h0-h），就产生一定的压力（P），当料厚（h0）一定，h越小即是压下量越大，则轧制压力也越大，通过实测或计算可以求出对应于一定h值的P 值，在图上绘成曲线B，称为轧件塑性变形线。

B线与A线交点的纵坐标即为轧制力P，横坐标即为板带实际厚度h。

由P-H图可以看出，如果B线发生变形（变为B’），则为了保持厚度h不变，就必须移动压下位置，使A线移到A’，使A’和B’的交点的横坐标不变，亦即须使A线与B线的交点始终在一条垂直线C上。

热轧板带厚度自动控制原理和方法摘要：厚度自动控制系统是热连轧精轧机组自动控制中的一个极为重要的组成部分，是实现热轧高精度轧制的重要手段。

本文阐述了厚度控制技术的意义，分析了板带钢厚度波动的原因，概述了带钢厚度控制原理，总结出精轧机组中厚度自动控制策略。

关键词：热连轧；液压AGC；厚度自动控制0 引言板带材在工业和日常生活中的应用是十分重要的，对于板带钢来说，在所有尺寸精度指标中，厚度精度指标是最基本、最重要的指标，它关系着钢铁企业的经济效益。

随着科学技术的快速发展，用户对板带钢厚度精度的要求越来越高，厚度自动控制是实现厚度精度、提高带钢质量的重要方法之一，可获得板带钢纵向厚度的均匀性，它主要取决于精轧机组。

1 板带钢厚度波动的原因根据弹性方程：，式中：h——轧出厚度，mm；——辊缝，mm；——轧制力，N；——轧机的总刚度，N/mm，可见轧机轧出的带钢厚度取决于轧机辊缝开口大小和轧机弹跳量，因此凡是会改变轧机空载辊缝和轧制力大小的因素都会影响到轧出的带钢厚度。

1.1影响轧机空载辊缝的主要因素轧机空载辊缝的变化主要受轧机机械设备和液压装置方面干扰因素的影响，包括轧辊在轧制过程中的热膨胀、磨损、轧辊制造工艺带来的偏心以及轧辊油膜轴承厚度的变化。

轧辊自身的椭圆度和偏心会造成带钢厚度的周期性波动，轧辊磨损和热膨胀分别使得轧机实际空载辊缝增大和减小。

这些都是在压下螺钉位置不变的情况下使实际辊缝发生变化，造成板带钢厚度波动。

1.2影响轧制力的主要因素轧制力变化主要受轧件方面及轧制工艺方面原因影响。

轧件方面原因主要是由于上游机架未能消除的厚度偏差导致的来料厚度波动、加热温度不均匀和轧制过程中温降不一致导致的轧件温度的波动。

轧制工艺条件因素主要为轧制前后张力的变化、轧制速度的变化、摩擦因素的波动。

连轧机组穿带过程的头部张力建立过程和上游机架抛钢后尾部失张对带钢头部厚度有明显影响，轧制过程中张力变化也会影响带钢其他部位厚度，在热轧过程中，为了防止堆钢和减少带钢窜辊，通常采用恒定小张力轧制。

板带轧制过程厚度自动控制技术的发展历程说到板带轧制，可能大多数人都不太明白是个什么玩意儿。

其实它就是把金属板材通过轧制机变得更薄，像做面条一样，不停地压、拉、挤。

这看起来好像很简单，其实它的背后可是有一套复杂的控制技术。

尤其是“厚度自动控制技术”这一块儿，它可真是一个日新月异的技术，变化大得让人眼花缭乱，仿佛每年都能看到新的“黑科技”出现在我们眼前。

想当年，板带轧制刚开始的时候，什么自动控制技术啊，根本就是“画饼充饥”那种状态。

大家只能靠人工去控制厚度，什么温度、压力、速度之类的，都是经验和感觉在主导。

一开始就像个刚学会骑车的小孩，手忙脚乱的，一不小心就“哐当”一声翻了车，轧出来的板材厚薄不均，浪费得那叫一个严重。

那时候，如果轧制的板子厚了，你得想办法再去修整，薄了，又得重新来一遍，真是烦不胜烦。

说白了，所有的操作都得靠人眼力与手劲，谁的眼睛快，谁就能多拿些活儿做。

但是，随着科技的进步，厚度自动控制技术开始逐渐崭露头角了。

那个时候，大家还在感叹“人类真是聪明”，但技术的提升可不止是一个小步伐。

自动控制系统逐渐实现了“眼不见心不烦”的效果。

它通过感应器，实时监控轧制过程中的各种参数，再根据这些信息调整压力、温度和速度。

你看，就像是有一双“看不见的眼睛”在监视着一切，自动化系统做出的决策比人还要精准，而且迅速。

厚度控制不再需要人工的“猜测”，每一根钢板的厚度都可以在瞬间自动调整。

再也不用担心哪个环节出问题了，简直是“技术救了命”，减少了大量的人工误差，效率也提高了不少。

话你是不是已经觉得“厉害了我的国”，但其实这还只是个开始，真要说起这项技术的突破，得从细节上说才有意思。

随着工业化进程的加快，单纯的自动控制已经不能满足生产的需求了。

你想嘛，产品要求越来越高，市场竞争也越来越激烈，谁都不能再依靠“人力盲猜”了。

于是，更多高端的控制技术应运而生。

这其中最牛的一招，就是采用了基于模型的控制技术，甚至还借助了人工智能来分析轧制数据。

AGC厚度控制系统1.前言现代化的铝带产品及钢带产品对尺寸公差要求越来越高，因此许多轧制设备都要求配备有先进的带材厚度控制系统，我公司的HAGC全数字液压控制系统，控制平稳、精度高、抗干扰能力强。

2.厚控系统所需控制变量及其相互关系任何有效控制方案的设计必须基于对所控制的工艺的彻底理解。

厚度控制也不例外，研究某些潜在的工艺因素是非常重要的。

冷轧机的轧制过程中，有三种可调节的参数，会影响铝带的轧制厚度：开卷张力、工作辊位置（轧制力）及轧机速度。

厚度控制方案设计中的一个关键因素是这些参数在以下方面的有效性和适用性：对厚度的影响（敏感度）、动态控制能力、控制范围、边缘效应，第一个因素—敏感度是最重要的，因为对某一参数，其必须对于厚度有显著的作用，才可能被考虑对控制目的的有效性。

轧制力、张力和速度对轧制厚度的灵敏度构成了一厚度函数。

冷轧机出口板带厚度的控制是通过开卷张力、工作辊位置及轧机速度联合实现的。

LIGHT FOIL HEAVY FOILLIGHT SHEET SHEET PLATE12μm50μm125μm500μm5mm7.5mmAPC(M-AGC)速度AGC(S-AGC)张力AGC(T-AGC)压力AGC(P-AGC)Influence of ControlLarge Medium SmallSpeedEntry TensionRolling Force(Position,Load) 5050.50.050.0053.控制系统控制系统我们选用SIEMENS最新推出的FM458 CPU功能模板，它架构于S7-400内，可以在享用SIEMENS高性能的S7-400 PLC系统同时，还具有更高等级的SIMADYN D实时性能。

另外结合两种FM458的扩展板EXM448、EXM438。

FM458可以执行多种高动态响应的应用。

例如:✧力矩、速度、位置闭环控制。

✧高动态响应的液压驱动。

3.1.系统特点✧高性能：由于FM458是基于SIMADYN D高性能CPU－PM6的板子，所以它具有和PM6相同的特点。