铝箔轧机的AFC控制系统

铝箔轧机的AFC控制系统
左小刚;左宏
【期刊名称】《新疆有色金属》
【年(卷),期】2009(032)005
【摘要】介绍了铝箔轧机在轧制过程中的AFC控制系统.AFC控制系统包括测得的板形值和控制命令的产生或者来自工作辊弯辊、倾斜和冷却控制环节的偏差,这几种控制模式都使用反馈运算法则,是控制带材板形的主要手段.
【总页数】2页(P71-72)
【作者】左小刚;左宏
【作者单位】新疆众和股份有限公司,乌鲁木齐,830013;新疆众和股份有限公司,乌鲁木齐,830013
【正文语种】中文
【相关文献】
1.现代化铝箔轧机控制系统 [J], 张瑞琴
2.铝箔轧机弯辊控制系统对工作辊表面及带材表面质量的影响 [J], 崔磊
3.阿亨巴赫铝箔轧机板形自动控制系统 [J], 宋春颖
4.电液比例控制系统在铝箔轧机上的应用 [J], 徐娅红
5.Achenbach铝箔轧机控制系统常见故障处理 [J], 贺晓
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智能AGC/AEC控制器智能AGC／AEC控制器主要是针对冷轧机和平整机开发的，目的是提高自动化控制的水平、性能和产品质量。

我国目前有三百多套中小型轧机和平整机，有些设备己配有液压AGC／AEC控制系统，有些设备则没有，还有待改造。

目前常规AGC／AEC控制系统存在许多问题，实际运行效果不够理想。

为此，我们将人工智能技术和智能控制思想引入到AGC／AEC控制中，使控制系统具有智能化，以提高系统的控制精度。

下面从二个方面论述人工智能运用到AGC控制的必要性（AEC控制同AGC控制具有相同的特性，可作为特例进行研究）。

1.带钢产生厚度不均的原因和解决方法轧制带钢过程中，使厚度产生波动的原因比较复杂，从钢厂工艺流程上看，可以追述到板坯（粗轧坯或连铸坯）的生产。

对于带钢轧制工艺本身，产生厚度不均的原因大致有以下几个方面因素：（1）待轧原料因素是带坯厚度不均和硬度波动（含水印）无论是热轧还是冷轧，待轧材料及其硬度因种种原因会发生避免不了的波动。

（2）生产工艺因素是轧制润滑液润滑性能不稳定，造成摩擦力发生变化；依据弹跳方程，凡是影响轧制压力、原始辊缝和油膜厚度的因素都将对实际轧出厚度产生影响，具体表现在：①温度变化的影响。

温度变化对带钢厚度波动的影响实质就是轧件温度差对厚度波动的影响，温度波动主要是通过对金属变形抗力和摩擦系数的影响引起厚度差。

②张力变化的影响。

张力是通过影响应力的状态改变金属变形抗力，从而引起厚度发生变化。

③速度变化的影响。

主要通过变形区域中摩擦系数与支承辊油膜厚度的变化影响带钢轧出厚度。

④辊缝变化的影响。

轧制时轧机部件的热膨胀、轧辊磨损和轧辊偏心等使辊缝发生变化，直接影响成品厚度。

（3）轧制设备因素是轧辊偏心和加减过程中动态张力发生变化。

上述三方面因素反映到轧机上，使轧制过程中辊缝不断发生变化，带钢厚度也随之产生波动。

为了消除带钢厚度不均（控制在允许误差之内），人们利用厚度控制来克服或减轻各种干扰因素对成品厚度的影响。

一、液压AGC自动厚度控制系统简介液压AGC自动厚度控制系统是现代化轧机提高轧制精度必不可少的技术装备，是生产厂家在未来激烈市场竞争中取得优势的重要保证。

公司致力于液压AGC成套技术与装备的研发、推广。

公司建立了多学科相配套的AGC专业体系，可以集液压AGC自动厚度控制系统的设计、开发、制造、安装、调试于一体，为用户提供优质服务。

目前为止,本公司所推出的液压AGC自动厚度控制系统已经应用在国内外上百条冷轧、热轧带钢生产线上，完全可以满足带钢产品厚度的精确控制。

为了保证带钢产品的厚度精度和良好板型，本系统具有液压压下辊缝控制（AGC）、恒轧制压力控制（AFC）、测厚仪监控，对薄规格产品还可采用张力厚度控制等功能。

本系统工作可靠、操作方便、自我保护功能完备，并具有轧制工艺数据库，在轧制不同规格的带材时，只需要调出相应的轧制工艺即可在每次开始轧制以前设置轧制状态。

应用该系统后，冷轧带钢的厚控精度可以达到：0.15±0.003mm、0.3±0.006mm（纵向厚度偏差）二、系统主要控制功能1、辊缝位置闭环控制(APC)；2、带钢厚度闭环控制(监控AGC、张力AGC、秒流量AGC、予控AGC)；3、辊缝压靠压力设定及辊缝拨零操作；4、轧辊两侧压/抬同步控制；5、辊缝差设定与钢带纠偏控制；6、轧制力设定与报警；7、各项轧制工艺参数的采集、记录、显示和打印为轧制规程的优化提供参数。

三、主要技术性能指标1、辊缝(厚度)设定精度优于0.001mm2、带材厚度控制精度：±1.5～3%h(带钢厚度)本指标与测厚仪以及来料和轧机精度水平有关。

3、系统响应时间： 30-50 ms四、主要设备介绍1、液压泵站液压泵站主要由主液压泵、蓄能器、油箱，司服阀组，减压稳压阀组、循环过滤机构等组成。

2、压下油缸压下油缸采用优质锻造合金钢制作，经过三次无损探伤，以保证缸体的质量；结构采用特殊设计，油封采用进口产品；装有高分辨率的位移传感器以检测油缸的位移。

第十二章 铝箔轧制操作要领铝箔轧制操作要领（（粗轧粗轧））1、轧前准备：1.1 检查各系统运行状态确认1.2 根据计划单换辊，并检查a) 喷嘴状态（位置、堵塞）；b) 确认轧制线位置；c) 油雾管连接要好。

1.3 根据计划备料上料，并注意做到：a) 扒掉表面一层，防止灰尘、胶带进入轧机，防止辊印；b) 确认卷端面质量，轻的尖锐的撞伤处理成圆弧状。

2．升速过程2.1 新换入工作辊的轧制2.1.1 按正常轧制时的轧辊运行状态热辊3~5min ，加热后的辊可以少些。

2.1.2 AFC 中的喷嘴喷油比例控制在工艺表的下限值，可以快速达到理想板型后恢复。

2.1.3 用尽可能大的后张力、前张力，稳定后恢复。

2.1.4 用适当的轧制力、弯辊力、倾斜值（主要靠平时的经验积累），避免一边松、一边紧或两边过松过紧。

2.1.5 升速时尽快达到目标厚度。

2.2 正常轧制过程中的升速2.2.1 根据上卷的各参数的数值，预设轧制力、弯辊力、倾斜值，可以得到平稳板型。

2.2.2 升速可一步到位，不要在未到目标厚度时调整板型（前张力值相对小，不利于展平）。

2.3 升速时打滑、开缝断带时的处理（主要在粗轧四道次）。

2.3.1 缩短轧件变形的时间：加大轧制力；加大后张力，适当加大前张力。

2.3.2 改善润滑条件：采用较低的油温；开缝处喷油常开。

2.3.3 还是无法轧制时，换辊。

3、中间轧制过程3.1 对中良好，尤其宽料会产生一边松一边紧，从而造成裂边，二肋松现象（影响下道次生产）。

3.2 AFC 要定期校零（板型辊在运行状态下）。

3.3 二肋松时，可降低AFC中的喷油比例。

3.4 断带用油冲洗废料时（长时间），应将喷油全部打开，以免辊型改变。

3.5 起皱、打折、串层、松卷时的调整3.5.1 保证滴油分布均匀，合理。

3.5.2 前张力控制合理。

3.5.3 调整压平辊的位置，或换之。

3.6 打滑、尖叫声的处理先降速，后把油温升或降，改善润滑条件。

铝箔轧制中引起厚差波动的因素分析液压厚度自动控制AGC（automatic gauge control），简称AGC，是九十年代铝箔轧机不可缺少的技术设备，着电子工业、轻工业、食品卫生行业国防工业的发展对高质量铝箔需求日益增多，对箔材的厚度要求愈来愈精确，在轧机上若不采用AGC想达到厚差是难以想象的，因而AGC在整个轧制过程中处于举足轻重的地位。

一、液压AGC控制系统的构成液压泵站主要由压上泵站、蓄能器、油箱和辅助液压泵组成。

液压泵站的运行、状态监测、安全联锁保护以及故障报警由PLC控制。

液压压上油缸和伺服阀、传感器：液压压上油缸为短行程、活塞式液压缸，安装于下支撑辊处。

一侧油缸外侧装有两个高分辩率的位移传感器，以检测油缸位移。

并在一侧缸体上装有一个高精度的压力传感器，用来检测油缸的液压压力，由伺服阀控制油缸液体流量。

二、液压自动厚度控制系统原理图其工作原理：辊缝控制是AGC控制的基本内环，位置检测由位移传感器。

在轧机的操作侧和传动分别有两个传感器获取位置反馈信号，然后把这两个信号加以平均产生一个代表中央位置的信号，这个平均值和一个辊缝给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。

压力控制是AGC控制的第二个基本内环，安装于压上油缸上的压力传感器检测油缸内的压力，经转换得到轧机轧制力反馈信号，这个信号和一个压力给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。

压力控制主要用于压力-张力速度AGC控制、轧机预压靠调零、轧机调试及故障诊断。

测厚仪检测的厚度信号与给定厚度进行比较而得到厚压偏差信号，送给AGC系统进行调节，此为外环控制。

三、各种因素对带材减薄的影响程度压力、张力、速度控制的最有效范围如下（见图3）：压力控制 0.18～0.09㎜张力控制 0.09～0.025㎜速度控制 0.025㎜以下二、轧机厚度控制方式的选择：AGC系统利用测厚仪输出的厚度偏差信号进行反馈控制以保证箔材的绝对厚度不变。

热轧铝板带坯的凸度及其控制作者：贲洪艳1，辛达夫2，吕岩3（1.燕山大学，河北秦皇岛；2.渤海铝业，河北秦皇岛；3.东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨）摘要：为取得板带箔高精度平直板形，仅仅强化热精轧的凸度控制是不够的，因为在随后的冷轧机上的AFC系统要改变热轧板形也是无能为力的，在热粗轧机上的板凸度控制不能忽略。

关键词：热轧坯料；板形；板凸度；平直度1 板凸度产生的原因及调整策略板形已经成为板带箔材的重要质量指标。

当采用热轧坯料轧制时，获得良好平直的板带箔材的关键在于控制好热粗轧的板形(凸度)。

因为板带在轧制过程板坯的凸度具有明显的遗传性。

经过铣面的板坯，断面是平直的。

在热粗轧过程，每一道次的绝对压下量差不多相等，但轧制力是在变化的，这就使得辊型一直在变化，造成板带凸度在不断变化。

由于板坯较厚，在轧制过程，除了纵向的明显延伸，金属的横向流动也比较容易，所以尽管凸度变化较大，板形并没有明显缺陷。

这就是所谓的“带材平直度锥”或称平直度调节的喇叭形原理，见图1［1］。

用公式表示为：c o-带材入口凸度；h o-带材入口厚度；w-带材宽度；宽／厚比数据对应低碳钢图1 带材平直度锥c1，c2－分别为带材入口和出口凸度；h1、h2－分别为带材入口和出口厚度W－带材宽度；a、b－常数(对低碳钢a=b=1.86)。

图2 1100铝合金2100mm宽，出口厚度5.5mm平直度死区的模拟计算结果肖赫特和汤森开发的带材平直度模型中，以及萨默斯的进一步研究中都指出，如果带材相对凸度的变化在图2中的影线区，则热轧期间平直度良好。

图2中的影线区称平直度死区，平直度死区表示带材板形不发生变化的出口带材相对凸度变化的允许范围。

这个范围随宽厚比和轧材变形阻力的增加而减小。

也代表了对平直度的调节范围［1］。

两条虚线之间代表的是平直度执行器的调节能力。

从图2中可以看到，当铝板带厚度在16mm～14mm左右，尽管凸度变化范围较大，板带并无明显的平直度缺陷(当然也就很难检测)，板带厚度进一步减薄，尽管执行器的调节能力增大，但可调节范围缩小，调节效果自然也不明显。

- 81 -工 业 技 术铝箔轧制有别于一般钢带，其特点是负辊间隙轧制。

一般说来，在轧制过程中会有一定的辊隙，但是铝箔轧制过程中，2个工作辊会完全压紧，轮子的外侧部分也与车架上工作辊的弹性变形接触。

当轧制力大于金属变形阻力时，大大减少了轧制力对箔片厚度的影响，从而降低了轧制速度。

所以，张力的缓和成为厚度控制的主要手段。

一般说来，当材料厚度达到0.1mm~0.2mm 时，工作辊就开始打孔。

因为铝箔很薄，其力学性能急剧下降，对非均匀截面变形十分敏感，对材料的冶金性质十分敏感。

1 铝箔轧机的基本构成铝箔轧机的基本结构是由分卷、卷取、台面、输送系统、辅助装置等组成。

工程机械基础有齿条、辊柱、辊柱轴承、辊动轴承等。

辅机包括供给、卸料线圈系统、进料出口、套筒输送、过程润滑、油雾润滑、液压和气压、排放系统、CO 2灭火系统、直流电机冷却系统以及换辊系统等。

铝箔轧机控制系统是铝箔轧机生产的重要环节。

全铝轧机必须配备完整的电气驱动系统，包括厚度控制系统、形状控制系统等，铝箔轧机按轧制平面宽度划分尺寸[1]。

宽为1800mm 以上的轧机称为大轧机。

文中给出了1800mm 轧机的具体实例，如图1所示。

高转速轧机是指超过1200m/min 的轧机。

现在粗铣刀的最大轧制速度是2500m/min。

选用辊速时，粗、中、精轧机不能超过1800 m/min，精轧不能超过1200 m/min，甚至1000 m/min。

2 铝箔轧机的工作原理随着市场需求的增加和设备设计与制造水平的不断提高，铝箔厂生产规模不断扩大，生产难度不断加大，箔材的形状越来越难控制。

由于负轧辊缝的侧倾，因此辊筒的倾斜、液压弯曲对辊形无明显控制作用。

根据工作辊与支撑辊的直径和宽度关系，对辊面和辊中心采用弯曲控制，机械式的凸度控制基本上无效。

控轧辊热凸度可降低前2个控制柜的局部偏差，但响应速度慢、厚度薄、控制效果减弱。

为解决这一问题，排除抛物线偏差，国内外轧制机的设计和制造企业采用可变冠辊（VC 辊）作为支撑辊，大大改善了外形。

轧制原理（谭学友）序：各位同仁⼤家好！对于铝箔轧机轧制双零铝箔对设备的⾼精要求，我所理解的⾼精度加⼯过程都是围绕⼀个核⼼⽬标在进⾏：解决纵向厚差和横向厚差，就是我们常说的AGC和AFC控制系统。

某种意义上讲两者是有⼀定顺序的，解决纵向厚差是基础，解决横向厚差是精调。

下⾯就⼀起探讨AGC和AFC的控制原理。

第⼀章、AGC在铝箔⽣产的应⽤主讲⼈：谭学友AGC是Automatic Gauge Control的英⽂字头，意为⾃动厚度控制，现代化的冷轧和铝箔轧机都配备有该装置，其功能就是测量出⼝铝箔的厚度，并把测量的厚度偏差或误差信号传递给主计算机，主计算机根据操作⼿输⼊的数据信息，给执⾏机构发出指令，纠正厚度偏差或误差，使出⼝厚度维持在公差范围之内。

弄清其⼯作原理和使⽤⽅法对于了解和掌握铝箔轧机是⾄关重要的。

1、来料及轧制过程中厚度波动的原因（1）、热轧及铸轧后的厚度均匀性。

（2）、⼯作辊和⽀撑辊的偏⼼度。

（3）、张⼒的变化。

（4）、机械⼲扰，如轧机震动、压上缸提供压⼒的稳定性及牌坊的刚度等。

这些因素都能使轧制出现厚度波动，问题在于把波动控制在理想的范围之内。

2、最⼩可轧厚度随着厚度的轧薄，轧制⼒对铝箔的减薄已不再起重要重要作⽤。

因铝箔咬⼊后，铝箔两边的辊⾯处于部分或全部压靠状态，轧辊发⽣严重的弹性压扁，也就是⽆辊缝轧制。

如图：直径为230~280mm的⼯作辊，其最⼩可轧厚度为0.01~0.015mm左右，因此，⼀般铝箔轧机，当出⼝厚度为＞0.01~0.015mm 时，减薄及控制主要是靠轧制⼒，当出⼝厚度为＜0.01~0.015mm时，轧制⼒不是控制厚度的主要因素。

3、厚度测量铝箔轧制过程中厚度测量，可分为指⽰测量和控制测量两⼤类。

指⽰测量：在低速轧机上采⽤，即采取断续⼈⼯抽检，检测出的厚度信号不参与厚度的⾃动控制和调节。

控制测量：现代⾼速铝箔轧机采⽤这种形式，⾮接触式测厚仪检测的厚度偏差信号连续不断地被送到厚度⾃动控制系统，同时所测得的厚度偏差值或绝对值能在表盘上或以数值的⽅式显⽰出来，还可以配以笔录仪，记录整卷铝箔的厚度变化情况。