如何优化硬度波动对厚度精度的影响？

冷连轧带钢的厚度精度一直是提高产品质量的主要目标之一。板带的厚度精度由两部分内容组成：分别为每一块轧件的厚度同板差和一批同规格带钢的厚度异板差。因此，厚度精度可分解为头部厚度命中率和全长厚度精度及其百分比。其中，厚度设定模型的精度决定了带钢头部厚度命中率，而全长厚差则需要通过自动厚度控制系统控制。

为了实现厚度设定和厚度控制，板带轧机的过程自动化级包括设定模型及模型自学习、动态设定等功能；基础自动化级包括反馈自动厚度控制（AGC）、前馈AGC、监控AGC、全局秒流量AGC及加减速补偿等功能。

过程自动化级的功能以设定模型为核心，主要目标为提高带钢头部命中率；基础自动化级的功能以综合AGC系统为核心，主要目标为提高带钢厚度全长控制精度。造成冷带厚度偏差的主要原因为热轧料的硬度波动。

冷连轧机组由于存在大量紧密联系的工艺和设备参数，用物理实验方法来研究它们之间的相互关系，将大幅度增加工作量并且灵活性上也将受到限制。因此，采用静态/动态综合分析法来进行综合分析，采用理论分析和实验验证相结合的办法将更为合理［115，116］。

冷连轧机组的参数可以被分为3个部分，分别是扰动量、控制量和目标量，如表3－5所示。

表3-5　冷连轧机组参数

续表

静态分析研究的是两个稳态各个参量的变化，当仅需静态地研究各参数的相互影响及其对成品厚度、板形的影响时，可以忽略压下系统及主速度系统的动态特性，以变形区为对象进行各参数的静态分析，如图3－16所示。常用的静态分析法为“影响系数法”。动态分析研究的是各个参量从一个稳态到另一个稳态的变动过程，为此需引入各执行机构的动特性，构成一个完整的动态系统，如图3－17所示。动态综合分析所用的方法为数字仿真分析法。(www.xing528.com)

图3-16　静态综合分析

静态综合分析法由于研究的是扰动量或控制量变动的影响，因此可采用增量形式的代数方程；动态仿真时变形区模型与静态分析基本相同，由于控制时各变量变动范围较小，同样可采用线性化后的增量代数方程。

分别采用静态综合分析法和动态仿真来研究带钢硬度波动对厚度精度的影响。通过带钢冷连轧静态综合分析可知，来料硬度波动对成品厚度精度的影响不仅没有逐架减少，反而是逐架增强，充分可见来料硬度波动的影响具有重发性，且薄规格比厚规格更严重；通过带钢冷连轧动态仿真可以看出，由于硬度变动的重发性，亦即硬度较大或较小的该段带钢进入每个机架时都将产生新的厚差，使得厚度控制效果明显变差［117］。

图3-17　动态综合分析

长期以来，自动厚度系统都是以厚度偏差为依据来控制成品厚度精度。来料厚度波动的影响相对来说较容易消除，但要消除来料硬度波动的影响要难许多，特别是薄规格带钢，当来料具有硬度波动时传统AGC的控制效果将受到限制［118，119］。因此，消除来料硬度波动对冷连轧带钢厚度精度的影响具有重要的意义。

本节以弹跳方程为基础，建立了基于硬度辨识的冷连轧厚度控制模型，并前馈控制于下一个机架。同时为了减少调节量，保证带钢出口凸度恒定，硬度波动在末机架引起的厚差通过反馈控制由次末机架“过补偿”来消除。通过Matlab进行离线仿真的结果表明，改进的AGC与传统AGC相比，成品厚度及板形控制精度都有明显的提高。