厚度控制简介

高质量的冷轧带材不仅要求具有很小的“同板差”，而且要求在大批量生产中每卷的实际厚度都能保持高度一致。轧制过程中对板带纵向厚度精度控制的影响因素很多，总的来说有两种情况：即对轧件塑性特性曲线形状与位置的影响，以及对轧机弹性特性曲线的影响。结果使两线的交点位置发生变化，产生了纵向厚度差。

板厚控制就是随着带材坯料厚度、性能、张力、轧制速度以及润滑条件等因素的变化，随时调整辊缝、张力或轧制速度的方法。

不同的冷轧机由于装机水平的差异，厚控系统的配置不一样。

轧制中影响轧件厚度的因素源于以下几个方面：轧机的机械及液压装置、轧机的控制系统、入口轧件尺寸与性能。上述因素的变化均会导致轧件厚度的波动，而上述因素又受到其他轧制工艺条件的制约和影响。

①轧机的机械及液压装置。轧机的机械与液压装置本身的原因以及装置某些参数的变化将会使轧机的刚度和空载辊缝产生非预定的变化。其中空载辊缝的变化是以下因素的作用结果：轧辊偏心、轧辊的椭圆度、轧辊磨损、轧辊的热胀冷缩、轧机的振动、轧辊表面润滑剂油膜厚度的变化等。

当轧件咬人时，轧机开始承受载荷，传递载荷的轧机构件将发生挠曲和变形，从而使辊缝产生额外的变化，其变化程度取决于轧机结构刚度的大小。而轧机刚度主要与轧辊直径、轧辊凸度、轧辊压扁、压下螺丝、液压缸、轴承油膜的厚度、轧辊表面润滑剂的油膜厚度以及轧件宽度有关。

②轧机的控制系统。由于轧机控制系统本身不完善或发生变化引起轧件厚度的变化，这包括轧制速度的控制、辊缝的控制、轧制力的控制、弯辊的控制、轧辊平衡的控制、轧辊润滑冷却的控制、轧制张力的控制以及测厚仪的控制等。

③入口轧件尺寸与性能。入口轧件在厚度、宽度、板形、硬度、温度等方面的变化也会导致轧后轧件厚度的波动。

冷连轧厚度控制与热连轧厚度控制相比不利之处在于冷轧带钢较薄以及由于加工硬化使材料硬度加大，压下效率较低，因而增加了调节厚度的困难。加上由于机架间不存在活套，各机架的动作（压下控制或速度控制）都将会通过机架间张力影响到其他机架的参数，控制更为复杂。但冷连轧AGC系统在以下方面比热连轧有利：

①机架问不存在活套并采用大张力轧制，因此考虑张力影响的流量方程比较符合实际。

②仪表设置齐全，不仅设有测量成品厚度的测量仪，在机架间以及第一机架前设有测厚仪为精确获得各机架出口厚度创造了良好的条件。

③激光测速仪的应用实现了利用变形区内流量相等原则精确获得变形区瞬时出口厚度偏差。

各种方案的冷连轧自动厚度控制（AGC）基本上由以下子功能组成：前馈AGC，间接测厚反馈AGC，测厚仪反馈AGC，张力AGC，监控AGC，轧辊偏心补偿，加减速补偿，以及近年来迅速发展的流量AGC。

厚度控制系统图1为厚度反馈控制系统的组成。为实现厚度控制，需要事先设置厚度的给定值（锁定值），将检测的厚度值与给定值比较，得到厚度偏差。控制器根据偏差信号给出相应的操纵信号控制轧机，使出口处钢材的厚度等于给定值。根据厚度检测方式的不同，厚度反馈控制系统可有不同的方案，主要有直接检测和间接检测两种方式。

①厚度直接检测　测厚仪安装在轧机的后侧直接检测出口处钢材的厚度。在这种方案中,由于测厚仪与轧机之间相隔一定距离，厚度偏差需要延迟一定时间才能检测出来。这相当于在系统中增加了一个滞后环节（见时滞系统），因而系统不易稳定。而为保证系统稳定性，开环放大倍数就受到限制，又会影响系统的快速性。

②厚度间接检测　根据轧机的弹性变形、轧制力的大小和测得的轧辊辊缝宽度，计算出钢材的厚度。由于轧辊偏心、轧辊磨损、热膨胀和轧机的弹性变形系数不为常值等原因，厚度间接检测方法的精度不高。但这种方式能及时获得偏差信号，加之方法简单和便于维修，所以在厚度控制系统中仍被广泛采用。在实际生产中，常把每架轧机轧出带钢头部的厚度作为该架轧机在设定条件下厚度的给定值。控制器通常是一台数字电子计算机。在反馈型厚度自动控制系统中，只有在偏差出现后控制器才能起作用，因此存在厚度的动态误差。生产机械的惯性和调整辊缝的延迟，也会造成控制精度不高、厚度不均匀的情况。

厚度控制系统为提高厚度的控制精度，可采取提前检测来料情况和调整辊缝。例如，在前一架轧机出口处就对将送入本架轧机的带钢的厚度偏差提前进行检测。并据此在经过适当的时间延迟后，在带钢进入本架轧机以前调整辊缝值来消除前一架轨机所造成的厚度偏差。这种控制方式称为厚度的前馈控制。图2为厚度前馈控制系统的组成。前馈偏差信号Δ和轧辊位移的校正值Δ以头部锁定值为基准计算而得。当计算轧机有控制信号时,还需要考虑轧辊的实际位置与头部锁定位置之差。轧辊的位置信号Δ引入前馈控制器中。前馈控制器实际上是一台计算机。在轧制过程中，生产过程的许多参数实际上是变化的，只靠前馈控制并不能消除由于参数变化造成的厚度偏差。通常采用前馈与反馈的复合控制来提高精度。

为改善反馈控制和前馈控制的控制精度，可在精轧机出口处设置X射线测厚仪（见厚度传感器），检测带钢的实际厚度与规格值的偏差，并用以对轧机进行监控修正。在反馈控制或前馈控制的基础上适当修改基准值的这种控制方式，称为X射线厚度监控控制。

厚度控制系统图3为X射线厚度监控控制系统的组成。只有当带钢到达X射线测厚仪时才能测得实际厚度的偏差，因此就相当于在监控回路中引入了一个滞后环节。在监控回路中常采用积分控制（见PID调节器）来保证系统的稳定工作。

试设想在平坦的桌面上放上黏土、用圆棒压延时的情况。受到压延后的黏土厚度，显然取决于圆棒与桌面之间的间隔。另外，如果黏土比较松软，就不需要用多大的力，但是对于稍许硬一些的黏土，如果不施加足够的力，是不可能把黏土压薄的。

钢板的压延情况与此相同。下图示出了用轧钢机轧制钢板的情况。在轧钢机中不采用桌面和圆棒，而是利用上下两个轧辊对钢板进行挤压，一边使轧辊旋转，一边连续地将钢板压薄。

与黏土相同，钢板也具有不同程度的硬度。此外，当对约1000m长的钢板进行扎制时，沿长度方向的不同位置上，钢板的硬度也参差不齐。钢板硬度的不同，会造成轧辊与钢板间负荷的变化，而这种负荷变化会成为轧制钢板时的严重干扰。

例如，设轧制时的载荷为10000kN/mm，轧钢机将载荷施加到本身支架上时，支架和轧钢本身都将发生弹性变形，因此上下轧辊之间的间隙（轧辊间隙）将发生变化。

因为轧钢机的刚度通常为5000kN/mm，所以当受到10000kN的载荷作用时，因为10000/5000=2，故轧钢间间隙会增大2mm。

假设，轧制过程中的轧制载荷从10000kN增加到11000kN，由于轧制载荷增加了1000kN，所以轧辊间隙的变化量为0.2mm。因为要求钢板的板厚精度为1%，所以，例如在板厚为2mm的情况下，其精度应为±0.02mm。0.2mm的轧辊间隙变化量，应该说是非常大的干扰了。

再次，再考虑轧辊间隙变化后的情况，这也和黏土情况相同。如果是软的钢板，则轧制载荷的变化量就小，而在硬的钢板的情况下，轧制载荷的变化量就会变大。这种轧制载荷变化量的不同，以上述的轧钢机弹性变形量表现出来，因此即使是同样的轧辊间隙，板厚的变化量会因钢板硬度的不同而有所不同。这可以用下式来表示：

由上式可见，钢板厚度控制是通过调整轧辊间隙在轧钢机输出端得到指定厚度钢板的。 解读词条背后的知识 爱搞机 深圳英鹏信息技术官方帐号,数码领域创作者

小米11青春版现身工信部：这厚度控制亮了

3 月 22 日消息，近日一款型号为 M2101K9C 的小米新机出现在工信部入网设备查询平台上，真机证件照也已曝光，据爆料这款手机是接下来将要发布的小米 11 青春版。...

随着我国经济的持续发展,用户对板带钢材的品种、材质、精度提出了更高要求，要求轧机的压下机构精度高、速度快、稳定、同步、可靠,只有满足这些要求，才能适应不断提高的用户要求。显然传统的机械电动压下由于压下丝杠和螺母存在磨擦，只有克服了摩擦力之后才会使压下丝杠转动，其结果往往是滞后(20~30)ms，不能满足现代用户的产品要求。而液压自动厚度控制HAGC能很好满足以上用户的要求，尤其是能有效减少甚至消除钢带头尾纵向厚差，以提高产品质量 。

液压 AGC 系统用测厚仪、位移传感器、压力传感器和其他仪器连续测量相应的参数，完成液压缸位移和轧制压力的连续调整，从而实现控制钢板的厚度差的目的。

一个完整的液压厚度自动控制系统主要由计算机、检测元件为主的控制设备和以一套液压缸为主的执行机构构成。操作侧和传动侧每一侧都有一个液压缸，在每个液压缸的中心部位有一个 SONY 磁尺，作为相对位置传感器来检测压上缸活塞的位移量，在压上缸的外部边缘安装一只 Tempsonics 磁尺，作为绝对值传感器，用来检测油缸的倾斜位移，使其不超差。在轧钢的时候都是使用位于中间部位的传感器，操作侧和传动侧位移的平均值作为位置闭环反馈的位移量，测量范围是 0~150mm，分辨率为 0.0025mm。每个液压缸都有一个压力传感器，用来检测液压缸两侧工作时的轧制压力，并根据弹跳方程间接来调节辊缝。精轧轧机出口距离轧机中心线 12.26m 处侧安装有 X 射线测厚仪，作为外闭环，监控出口厚度的变化，用以及时调整辊缝 。

液压自动厚度控制电液和测控系统

液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成。系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。

液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板材的厚度差。一个完整的厚度液压伺服自动控制系统以SIMADYN-D控制系统为核心、现场位移、压力等检测元器件、厚度检测系统为信号反馈装置，以伺服阀为驱动控制装置，以上位机、过程计算机为监测的一套综合系统。具体检测元件主要有：压力传感器(每侧1个)以及安装在液压缸上的4个位移传感器(每个液压缸2个)和2个电动辊缝旋转编码器(每个丝杠1个)。要构成1个完整的液压AGC系统，主要有6种动态装置：伺服阀、供油管道、液压缸、轧机、传感器、控制调节器。

AGC内环经过控制器数学模型的综合计算及伺服放大器驱动后，改变压下液压缸行程，从而调节轧机辊缝的大小，达到消除钢板厚差的目的。它是位置闭环控制系统，主要由伺服控制器、伺服放大器、电液伺服阀、压下液压缸及位移传感器等组成。

液压自动厚度控制自动化控制系统

从系统上划分，液压AGC控制系统分为两级，即基础自动化级和过程级。

（1）基础自动化级的组成：

1) 控制系统，目前济钢中板厂SIMADYN-D系统采用12槽机架，3个CPU处理器框架插卡式系统。各处理器分别执行APC , AGC及相关功能，也称为板轧机控制器；

2) 监控系统，由WINCC5.1运行监控软件开发的上位机作为监控操作站，放置在轧钢操作台；

3) 存放各班操作工自己的轧制规程即人工规程，以备调用；

4) 数据显示，包括规程数据、设备数据、报警数据等；

5) 采用键盘或屏幕上的软功能键进行操作，实时监控各个道次的道次温度、压力、辊缝、主机转速、电机电流等曲线监控电动辊缝、4个位移传感器、系统压力柱状显示图；

6) 检测系统，检测压下螺丝位置的编码器，检测液压缸行程的位移传感器，检测油压的压力传感器，检测轧件温度的测温仪，检测成品厚度的测厚仪。

（2）过程级的构成：过程级主要由过程计算机系统构成。目前过程计算机的功能除上述过程参数计算功能以外，根据要求还可以涵盖整个轧区的过程控制：

1) 加热炉装炉、出炉信息；

2) 粗轧机的轧制完成信号，开轧温度信号，粗轧厚度信息；

3) 精轧机辊缝数据的设定，精轧主机参数；

4) 精整区钢板轧制跟踪信息 。