厚度控制

厚度控制（精选十篇）

厚度控制 篇1

冷连轧厚度控制要求采用当今先进的AGC控制手段,如速度AGC(即速度参与厚度控制)、张力AGC(基于张力控制的厚度控制)、秒流量AGC(根据质量平衡方程原理,建立机架间秒流量平衡方程,实现厚度控制)、液压AGC(作为厚度控制的主要手段,承担主要的厚度控制任务)。液压系统的动、静态品质直接影响系统的稳定性、快速性和控制精度。本文结合工程实际,仅涉及液压AGC系统,通过建立第五机架液压压下系统模型,在传统PID控制基础上增加模糊控制手段,提高控制精度,并通过仿真研究进行验证,为今后安钢冷连轧厚度控制采用模糊控制等智能控制手段提供理论上的支持。

1 研究现状

迄今,国内外科研院所及电气工艺公司已在板厚控制方面做了大量的研究工作,主要体现在以下几个方面:

(1)由于厚度自动控制方式很多,各种AGC复合系统往往相互关联、相互影响,因此实际上存在着最优组合方案,这是目前该领域学者们积极研究的课题。

(2)随着人工智能控制系统在工业生产领域的应用,一些板厚控制系统也逐渐采用人工智能控制系统,如自适应神经网络PID、模糊PID控制器。这些控制器大部分应用在不稳定的轧制状态下,如头、尾板厚控制。提高带钢头尾厚度控制精度也是当今质量控制领域的一个热门课题。

(3)在模糊理论和模糊控制方面,有板厚一张力不相关控制和利用模糊推理进行冷连轧机组的智能操作。将传统PID控制与模糊控制思想结合,研究人员设计出新型控制器,能克服传统PID控制鲁棒性差的缺点。这些先进的控制策略在各种文献资料中均有介绍。

(4)神经网络不仅在理论上取得了部分突破,也实际应用在化工、冶金等领域,尤其是在热带钢轧制、冷轧轧制力预测、轧辊偏心识别、冷轧机组压下规程设定等方面。

目前,冷连轧厚度控制研究和应用虽然取得一定成果,但是以下问题仍然没有得到较好解决。

(1)精确的轧制数学模型:冷轧过程是一个多变量、强耦合和时变的非线性系统,很难建立精准的数学模型,即使建立了数学模型,也不能较好地指导过程生产。

(2)合适的能耦方案:冷连轧过程中,板形控制、板厚控制和张力控制之间存在着复杂的耦合关系。选择合适的解耦方案实现解耦控制是十分必要的,也是冷连轧技术进一步发展的重点和难点。

(3)先进控制策略的应用:现代冷热板带轧机中的液压AGC厚度控制系统与板形控制系统之间存在紧密的耦合关系,因此在轧钢自动化控制系统中,除了引入智能控制策略外,还需要研究多变量的协调控制、预测控制等先进控制策略在这些快速控制系统中应用的可行性。

2 控制原理

第一机架为厚度控制重点,承担主要的厚度控制任务,目的是使轧后厚度均匀,设置前馈、反馈、秒流量、液压压下厚度控制;第二至第五机架均采用张力前馈实现厚度控制,第五机架作为成品机架,厚度控制手段也比较集中,有基于张力的前馈控制、基于测厚仪的反馈控制、秒流量控制和液压辊缝控制。根据控制作用或精度,一般分为粗调AGC和精调AGC。

粗调AGC主要指第一机架、第二机架的厚度控制。第一机架AGC承担主要的控制任务,消除轧件的大部分差厚,因此在第一机架设置的AGC控制手段最多,有基于一机架前测厚仪和入口张紧辊上测速装置(目前一般为张紧辊电机编码器)的前馈控制;一机架监控厚度控制(反馈控制),利用一机架后测厚仪测得实际值并与设定值比较,求得偏差,反馈到一机架压下;第二机架厚度有基于张力的前馈控制和基于一、二机架之间厚差的前馈控制。

精调AGC主要指第四、第五机架的厚度控制,按带钢厚度、材质有三种控制方式,由操作人员根据生产实际选定。

(1)A控制方式:用于轧制较厚且材质较软的产品。这种方式采用第五机架的预控和反馈控制,根据第五机架前后测厚仪信号控制第五机架速度。预控的原理是,第四机架测得的厚度值与第五机架处目标厚度值比较,差值在移位寄存器内跟踪至第五机架,按秒流量相等原则,调节第五机架的速度值,实现第五机架预控;第五机架的反馈控制同第一机架,五机架后的厚度差值通过调节五机架的速度实现。

(2)B控制方式:当轧制较薄且较硬的带材时,压下效率较低,宜采用张力控制消除厚差。具体是采用张力极限控制方式,在超出张力极限范围时采用A控制方式。

(3)C控制方式:主要用于热轧来料平直度不好,又为保证出口成品的板形,把第五机架当作平整机使用,即采用较小的压下率(一般控制在0.5%～2%)。

反馈AGC:在轧机的出口侧安装精度比较高的测厚仪,直接测出带钢实际轧出厚度并与设定的目标厚度值进行比较,若两者不等则输出厚度偏差,将该偏差反馈给厚度自动控制装置,经放大后变换为辊缝调节量的控制信号输给压下控制结构。

前馈AGC:前馈控制不是根据测量结果进行调节,而是根据来料情况提前调整,以达到预期的目的。考虑到来料厚度差是冷轧带钢产生厚差的重要原因之一,在冷轧生产线上第一机架前都安设测厚仪,可以直接测量来料的厚度,进行前馈控制。

秒流量AGC:是现代冷连轧生产线上配备的一种先进的厚度控制装置,可以在冷连轧机组任何一个机架上使用,按厚度控制调整手段可分为辊缝秒流量AGC和张力秒流量AGC。

厚度控制补偿:除常规AGC系统控制冷连轧带钢厚度精度指标外,辅助的补偿手段也不可或缺。轧制过程中出现的轧辊偏心、加减速、油膜轴承内油膜厚度变化、摩.擦系数变化、弯辊力变化等因素,均不同程度地影响厚度控制的精度,因此必须采取相应的补偿手段,如轧辊偏心补偿、加减速补偿、轧辊磨擦补偿、弯辊力补偿、油膜补偿,以达到厚度控制目的。

3 模糊控制思想用于厚度控制的仿真研究

在古典控制理论中,常规PID是一种在工业生产中广泛应用的控制算法,属于线性控制。这种控制装置的优点是结构简单,使用方便,但是当被控对象为大延时、非线性强耦合时,便难以取得满意的控制效果。经过多年研究,国内外学者专家在冷连轧生产方面已建立起相当完善的数学模型,但模型的精度或者说实用性还不太令人满意。目前,国际上知名工艺电气供应商西马克、三菱、西门子奥钢联、ABB、TMEIC、日立等,在模型的开发和应用方面均投入了大量的人力和物力,但是厚度控制策略仍然沿用传统的PID控制,并没有采用模糊逻辑控制、神经网络控制和专家控制等典型的智能控制方法。为此,我们从工程项目建设和今后生产需要出发,基于模糊控制理论,结合工程谈判参数和业绩厂生产经验,设计模糊控制器,实现PID参数整定快速性和参数的“自适应”,并借助Matlab模糊逻辑工具,建立液压位置控制系统的参数模糊自整定PID控制模型,在Simulink中进行软件仿真研究,实现在线整定PID参数。图1为设计的轧制厚度模糊PID控制框图。

对于典型的轧机液压厚度自动控制系统,测厚仪测量的厚度误差e的变化范围为一90～+90μm。在本工程中,以DQ钢种为例,入口厚度为4.2mm,出口厚度为1mm,取一组工程谈判保证值参数,厚度误差变化率ec的平均变化范围为一6～6μm。为了获得更好的适用性,将误差和误差变化率都放大10倍,采用单位阶跃输入来模拟压下给定信号,采用单位反馈将测厚仪包含到闭环中。模糊控制器的输出ΔKP,ΔKI和ΔKD的变化范围根据传统PID整定的参数确定;同时建立隶属度函数,根据业绩厂生产经验设置模糊规则,最后得出如表1所示的关系表。

将控制规则输入到Rule编辑器中,随后解模糊,用Matlab软件和Simulink软件包对动态系统进行建模、仿真和分析。利用这些模块可以搭建自己的系统并进行仿真,仿真中通过输出示波器(Scope)或plot绘图函数观察系统的仿真输出。同时,通过更改这些模块的参数提高系统的性能,最终得到合乎自己设计要求的系统。模糊PID控制器模块里的模糊控制器的内部结构如图2所示,仿真结果如图3所示。

由于在仿真中无法真正地模拟实际生产,因此不能完全体现出模糊PID控制的优点。但通过上面的仿真分析,可以得出模糊PID控制比常规PID控制拥有更短响应时间特性的结论。为了更好地模拟生产实际,在仿真过程中增加了干扰,增加干扰后两种控制的动静态性能如图4所示。

为了逼近实际生产,把上述干扰放大10倍,得到图5的响应曲线。

4 结束语

在传统PID控制的基础上,采用参数模糊自整定PID控制器。该控制器兼有PID控制与模糊控制二者的特点,能够快速地得到PID控制器的3个调整参数,并能实时调节控制器参数,实现了PID参数的“自适应”。借助Matlab模糊逻辑工具箱,建立了液压位置控制系统的参数模糊自整定PID控制模型,在Simulink中进行仿真分析,实现了在线整定PID参数。这种控制系统克服了单纯的PID控制的参数修改不方便、不能在线整定等缺点,提高了系统的智能化程度,为实际应用提供了理论依据。

本文通过建立液压厚度控制模型,在传统PID控制基础上增加模糊控制理念,在Matlab上进行仿真,虽取得理论上的控制效果,但距实际应用尚有很大差距。随着技术的飞速发展,在安钢冷轧投入生产时,智能控制策略兴许能用到冷轧厚度控制上。

摘要：结合工程实际,从理论剖析入手,简述厚度控制原理,分析影响出口厚度的因素及各种AGC工作原理。对传统PID和模糊PID控制下的液压AGC系统的响应过程进行Matlab仿真研究,结果表明,模糊PID较传统PID具有更优的控制品质。

关键词：厚度自动控制,模糊控制,冷连轧,仿真

参考文献

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[4]王国栋,刘相华,王军生.冷连轧厚度自动控制[J].轧钢, 2003(6):12

楼板厚度控制措施 篇2

一、工程概况

本工程为保利鑫城四期二标项目，由6栋住宅构成。位于徐州市经济开发区，汉源大道西侧，房亭河南侧，结构类型为钢筋混凝土剪力墙结构，下部地下人防、上部住宅楼（地下1层/2层，地上住宅结构24-30层），建筑面积77724.63m2，其中地下3079.68m2，地上住宅74644.95m2，该工程是由保利协鑫房地产开发有限公司开发，江苏华晟建筑设计研究院、南京地下工程建筑设计院有限公司设计，施工单位为保利建设集团有限公司。

二、控制措施

1、楼板标高控制

1)混凝土墙体大模板拆除后,利用水准仪将楼层标高控制线抄测到混凝土墙上,要求水平标高线沿墙交圈,然后根据标高控制线及板厚量测出楼板板底标高控制线,再由质量员复核,复核达到标准后，木工根据楼板厚度、模板厚度、木方厚度调整搁置木方的水平钢管,然后铺模板.进行楼板模板支设,木工在支设时注意模板板厚是否均匀等厚.2)严格控制梁模板的起拱率,根据规范及设计要求进行起拱.3)模板拼缝要求加工严密,表面错缝平整

2、楼板钢筋工程控制: 1)楼板模板支好后,根据设计图纸,做好板钢筋绑扎工作,板筋从距梁角筋1/2板筋间距处开始布设.钢筋绑扎采用八字扣满绑,避免钢筋移位.2)受力筋全部采用八字扣满绑,缺扣、松扣数量不得大于10%,且不得集中.3)楼板马凳筋间距不得超过1000mm,钢筋保护层垫块呈梅花形布置,间距1000mm.保证钢筋网片厚度,不允许出现网片超厚混凝土覆盖现象.3、浇筑控制

1)浇筑板砼的虚铺厚度应略大于板厚10mm,分段分片进行浇筑,分片面积不宜过大,布料时不得在同一处连续布料,应在2-3m范围内水平移动布料.2)根据测量员在钢筋上做好的结构50线控制点,进行拉线控制板砼浇筑厚度.4、板厚控制 可采用三种方法对板厚进行控制：现场自制楼板厚度检测器

1）砂浆垫块式：自制，带扎丝固定在短板钢筋上

2）塑料件式：带底座固定在模板上，成品件

3）千字尺式：自制，不同板厚

墩柱保护层厚度控制初探 篇3

关健词：墩柱保护层厚度控制；钢筋加工安装；模板制作；混凝土浇筑

中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0175-02

目前高速公路桥梁下部结构大量采用钢筋混凝土结构，在钢筋混凝土构件中混凝土一方面与钢筋共同参与受

力，同时保护钢筋免受外界侵蚀。但由于混凝土自身逐渐风化的特性，混凝土表层会随时间逐渐失去混凝土自身的密实的水泥石结构，逐渐变得疏松，甚至出现裂隙。钢筋混凝土中如果钢筋的保护层不足会影响构件的耐久性，严重的甚至使构件早早失效。本文针对高速公路大量采用钢筋混凝土墩柱的特点，结合作者自身施工监理的体会，探讨墩柱保护层厚度控制的相关施工措施。

一、研究背景

对于钢筋混凝土构件而言，保护层的重要性是不言而喻的。保护层过小，可能导致钢筋在使用期限内严重锈蚀失去功能；保护层过大有两种情况，一种是构件尺寸不变，缩小钢筋尺寸来达到目的，这样就导致了钢筋位置偏移，减弱了钢筋的承载作用，有可能引发安全事故；另一种情况是钢筋尺寸不变，构件尺寸变大，这将导致巨大的浪费；有些构件局限于周边条件尺寸无法变大。笔者参与过多条高速公路的施工与监理及竣工验收，发现圆柱墩的保护层合格率一直偏低，一般只有40%左右，尤其8m～15m高度的墩柱中部保护层厚度合格率最低。笔者经过多次现场分析、改进施工工艺，最终将保护层合格率由40%左右提高到70%。

二、影响墩柱保护层厚度的因素分析

目前墩柱的施工工艺比较简单，多为先行加工安装钢筋，采用定型钢模板控制墩柱的几何尺寸，浇筑混凝土

并振捣密实，根据环境采用合适的养生措施。影响墩柱保护层厚度的因素有很多，笔者从工序上分为以下几方面主要原因：

（一）钢筋加工安装原因

保护层厚度在施工过程中反映为钢筋与模板的距离，因此，墩柱钢筋的骨架几何尺寸直接影响成型后墩柱的保护层厚度。在模板几何尺寸一定的情况下，墩柱骨架钢筋尺寸愈大，则相应的保护层厚度愈小，反之亦然。其次，由于墩柱的平面位置要求比较严格，《公路工程质量验收评定标准》规定墩柱的轴线偏位为10mm，而墩柱保护层厚度的要求为±5mm，这就意味着墩柱钢筋的安装位置必须控制在设计位置±5mm内，否则墩柱的平面位置与保护层无法同时满足标准要求，出现这种情况时一般以牺牲墩柱保护层厚度来保证平面位置的准确，这也是目前的通病。另外墩柱钢筋的骨架刚度也是很重要的方面，钢筋的精确定位目前一般只控制顶与底，如果骨架自身刚度不足，势必导致钢筋中部位置失去控制，进而影响到保护层的控制。

（二）定型钢模板原因

定型模板的几何尺寸直接决定成型后墩柱的几何尺寸，墩柱的几何尺寸与钢筋骨架的几何尺寸及平面位置共同决定了保护层。在其它影响因素不变的情况下，模板几何尺寸愈大将导致保护层厚度愈大，反之亦然。在假设钢筋平面位置与几何尺寸严格与设计一致的情况下，模板的最大几何尺寸误差也不能超过5mm，如果考虑到钢筋平面位置与几何尺寸的合理误差，模板加工要求的精度就更高。

（三）混凝土浇筑

混凝土浇筑工艺直接影响到已经调整并加固完毕的钢筋及模板，如下料方式不当容易造成钢筋与模板间垫块脱离位置，振捣人员上下方式不当容易引起钢筋整体晃动并导致位置偏移，振捣棒插入位置不当容易导致钢筋移位。

三、针对性措施研究

控制保护层的总体工作思路在严格控制钢筋及模板平面位置、几何尺寸的基础上控制钢筋与模板的距离，并使钢筋、模板及相应的固定设施（垫块、模板固定支架及拉索）形成一个整体，在浇筑混凝土过程中避免破坏钢筋、模板的整体性，从而保证钢筋保护层厚度在控制范围内。遵照这一思路，结合前面的原因分析，针对性的进行措施研究。

（一）墩柱钢筋加工安装

墩柱钢筋一般设计为竖向受力主筋按照一定间距焊接固定到环向骨架钢筋上，在主筋外侧按照一定间距盘绕螺旋形箍筋。因此，控制墩柱钢筋笼的几何尺寸关键在于控制环向骨架钢筋的几何尺寸。笔者经多个工地观察发现现场加工工人很难准确把握环形骨架钢筋的半径，图纸一般只提供环形骨架钢筋中心轴线半径，无法直接用于生产控制。经过多次数据测算调整，发现加工环形骨架筋的圆柱形构件半径＝环形骨架半径-环形骨架筋钢筋半径-4mm～6mm时效果最好。环形骨架钢筋直径16mm～20mm时取用4mm，22mm～25mm时取用5mm，大于25mm时取用6mm。

钢筋骨架整体刚度通过加强主筋与环形骨架筋焊接及主筋与外部螺旋形箍筋固定来实现。笔者在钢筋加工、安装现场发现，对于钢筋笼整体的刚度而言，主筋与螺旋形箍筋的固结尤为重要，建议在主筋与螺旋形箍筋交叉点采用点焊或铁丝梅花形固定，即间隔一个交叉点固定。另外螺旋形箍筋使用前先调直，在半径相近的圆形构件上弯曲成相近环形半径备用，保证螺旋形箍筋与主筋密贴。

钢筋安装定位先确定中心点，按照图纸设计半径±5mm在现场用墨线标出，钢筋安装时只有全部主筋都落在墨线形成的环内才可固定，完成钢筋的安装工作。

（二）墩柱模板加工

墩柱定型钢模板从模板设计、模板加工制作控制模板的几何尺寸。模板设计一方面保证构件的几何尺寸，同时考虑模板的周转次数，进行相应的刚度设计；定型钢模板在起吊、运输、使用时需要考虑模板的承载情况，确保使用过程中模板不变形。

模板加工需要设计相应的胎模，在胎模上进行预拼装，检查各项数据指标，合格后电焊固定。电焊焊接过程中一定要考虑电焊温度变化在模板内部形成的内应力，防止模板从胎模上落架后由于自身内应力过大逐步变形，根据模板刚度决定一次施焊长度，一般控制在2cm左右，并且实施跳焊，分散模板内部的温度应力，避免应力集中。

（三）墩柱混凝土浇筑

为减轻混凝土入模冲击力对钢筋与模板间垫块的影响，混凝土自由落体高度大于2m时采用串筒，必要时设置减速板。另外人员上下通过专用软梯，禁止通过攀爬固定完毕的钢筋。振捣时严格控制振捣棒的落点位置在距离钢筋10cm～15cm处，禁止振捣棒碰触钢筋。

四、实施效果

以笔者现在参与的江苏锡张高速公路为例，采取了相关措施后，通过钢筋保护层探测仪测定保护层厚度，基本上处于控制状态，合格率可以达到70%，远远高于现行水准。且不合格的点偏差较小，一般在10mm之内。考虑到仪器自身的精度误差在3mm，实际的保护层情况可能更好。

参考文献

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宽厚板厚度控制模型的优化 篇4

现代工业的发展对宽厚板厚度的精度提出了更高的要求, 高精度的厚度控制技术一直是轧钢自动化研究的热点。在钢板质量指标中, 钢板厚度的尺寸精度、厚度在全长上的均匀性以及板型的好坏都是十分重要的。近些年来, 为了尽量缩小钢板厚度的偏差、保证钢板厚度的均匀性、防止潜在和表现的板形不良, 在宽厚板的钢板轧制过程中采用了一系列新的控制和检测技术。

2 现状分析

莱钢宽厚板生产线自投入生产以来, 在厚度控制上的瓶颈问题一直难以突破。在板凸度及厚度的均匀性上的控制都难以达到要求。在生产技术方面, 主要是品种结构、负偏差控制、板形控制和厚度控制[3], 而品种结构由市场需求、设备条件决定。因此, 要提高成材率, 就应抓好负偏差轧制、板形控制及减少废品的工作。钢板板形控制越差, 成材率就会越低。

在厚板的热轧制过程中, 由于轧辊与高温轧件之间的热传递, 导致轧辊温度升高, 轧辊受热膨胀, 实际辊缝值减小, 轧制力增大。

针对影响热轧板厚度的主要因素, 采取了轧辊刚度补偿、工作辊平衡力的调整及位置闭环控制与轧制力控制的的优化等措施, 来减小、甚至消除轧制过程中这些干扰因素对出口板厚的影响, 从而达到精确控制轧机出口板材厚度的目的。

3 厚度控制模型的优化

为了实现轧制厚度的要求, 我们在现有厚度控制模型的基础上, 根据AGC的控制原理, 优化当前的厚度控制模型。

3.1 轧机刚度补偿

在实际的刚度测试中, 测4 组数据: 正转步进压下数据采集、正转步进抬起数据采集、反转步进压下数据采集、反转步进抬起数据采集[1]。为了给厚度控制提供精度基础数据, 本套程序中分别采集了主传动正向转动、反向转动时的轧机步进压下和抬起的数据, 每套数据又分操作侧和传动侧, 因此共8 组数据, 对应8 条曲线。通过此种测试方法, 可以重新测得轧机的弹性曲线。图1 是现场采集的数据画成的刚度曲线顺控原理图。

3.2 工作辊平衡力的调整

工作辊平衡力的不稳定会对厚度控制产生影响。如果平衡力太小, 平衡缸将无法顶起辊系, 无法保持设定的辊缝。如果平衡力过大, 将对AGC的压下力造成一定的负载, 要实现相同的辊缝势必要增大轧制力来消除由于平衡力过大造成的负载[4]。轧制力过大不但会增加液压系统的管道泄漏, 降低液压系统的稳定性, 同时会对A G C缸造成一定的破坏性, 严重影响A G C缸的使用寿命。为此, 我们再调试中准确合理的计算工作辊平衡力压力。

3.2.1 “静态”压下过平衡力的确定

“静态”压下过平衡力主要是为了消除辊系中的轴承间隙、压下螺丝与螺母的间隙等, 避免轧机咬钢时轴与轴承、压下螺丝与螺母等产生撞击。在设计阶段, 一般按下式确定辊系的平衡力:

式中, F为平衡力, N;m为被平衡部分的质量, Kg (含上辊系、平衡梁及其他随上辊系移动的集管等) ;g为重力加速度m/ s2。

3.2.2 “动态”压下时系统过平衡力的确定

由于对板材厚度公差、侧弯等指标的要求越来越高, 尤其是当轧制工艺中要求使用M A S轧制或平面板形控制时, 要求AGC缸的压下速度非常快, 因此辊系起动加速度必须非常大, 才能跟上系统的动态响应。下面分析油缸做典型正弦调节时所需的系统平衡力。油缸做正弦调节时的运动轨迹方程为:

式中, Amax为最大调整幅值 (mm) ; ω 为角频率, ω=2πf0.7 (rad/s) ;f0.7为系统在-3d B下的频宽 (HZ) 。

由公式求得油缸的最大调整加速度为:

式中, v为系统最大调整速度 (mm/s)

以A G C油缸上置式为例来讨论A G C缸快速调整时, 辊系随动所需的平衡力。由辊系的受力分析可知, 要保证辊系在A G C缸调整时能跟随油缸进行随动, 需满足以下条件:

式中, F为平衡力;m为随动部分的质量, a为调整加速度; n为安全系数。由上面公式可以推出:

从以上计算可看出, 由常规“静态”压下方式确定的系统平衡力小于由“动态”调节方式确定的平衡力。因此, 在投入液压A G C系统进行调试时, 辊系与A G C缸出现瞬间脱开是必然的。基于此, 为保证辊系能跟得上液压AGC调整速度, 保证机械设备免受损害, 该平衡力必须大于由动态响应计算而得的数值。

3.3 位置闭环控制与轧制力控制的的优化

3.3.1 位置闭环控制

正常轧制时采用位置闭环控制, 轧辊的实际位置由安装在A G C缸的内置式线性位移传感器测量, 该数值被反馈到位置控制的回路中来参与控制。轧辊位置的参考值由二级模型给出并随轧机出口测厚仪的实际测量值而做调整。为了防止轧制力超过极限值, 当轧制力达到最大设定值时, 位置控制被自动切换到轧制力控制。

3.3.2 轧制力闭环控制

在轧机进行压靠或轧制力超过设定值时, 辊缝控制采用轧制力闭环控制。实际的轧制力信号由设在压下螺栓与上支撑辊轴承座间的测压仪或A G C油缸无杆腔的压力传感器实测值经计算得出。将计算所得的轧制力值作为反馈信号, 与二级模型给出的轧制力参考值比较, 依据轧机弹跳方程, 通过调整轧制力来控制辊缝。

4 效果检测

自上述措施实施后, 宽厚板厚度同板差和异板差都有所改善。下面表格可以明显表示厚度控制改善措施投入后, 钢板的同板差与异板差的改善情况。初步确定异板差的取样合格率高于95% 为合格, 同板差的取样合格率高于95.4% 为合格。

5 结束语

莱钢宽厚板厚度控制优化措施投入以来, 能够使厚度控制更加准确, 并在优化模型控制的基础上, 对由现场设备造成的厚度控制影响选择合理的对策措施进行整改。提高了产品合格率并大幅度提高了产品的质量, 有效提高了生产效率, 得到了不错的经济效益。

摘要：宽厚板厚度控制的目的是轧制出板形良好、板凸度小、同板差和异板差尽可能小的产品。莱钢宽厚板生产线自投入生产以来, 在板凸度、厚度的均匀性、同板差和异板差等宽厚板厚度控制的瓶颈问题上都难以达到要求。为了实现对轧制厚度的要求, 我们在现有的厚度控制模型的基础上, 深入理解其控制功能、补偿功能的作用, 找到引起厚度难以控制的主要因素, 采取轧辊刚度补偿、轧辊偏心补偿、支撑辊油膜厚度补偿、工作辊热膨胀补偿及冲击力补偿等措施来优化厚度控制模型。自优化相应厚度参数和增加相关补偿控制功能以来, 宽厚板厚度控制的精度得到很大的提高, 具有很高的推广价值。

关键词：宽厚板,轧制力,厚度控制

参考文献

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厚度控制 篇5

1、钢筋位置及保护层控制 1)钢筋安装

（1）保护层控制可用专用塑料垫块

（2）框架柱、墙板采用定位箍筋，并且焊牢固，即可保证保护层的厚度又

能保证主筋的位置。该箍筋在浇筑混凝土时在柱、墙根部使用，框架柱、墙主筋中间部分采用专用塑料垫块。

（3）梁板上部受力筋是检查的重点，规范要求合格率必须达到90％，且最

大偏差不大于1.5倍允许偏差，方为该项符合要求。梁底可用专用塑料垫块配合预制混凝土垫块使用，梁侧面用塑料垫块保证保护层，梁上部受力负筋需注意在梁柱、梁梁交接部位位置准确，保护层允许偏差范围内。板底部受力筋用塑料垫块垫起，从梁边30CM处垫起交叉间距<1米；板上部受力负筋必须和水电配管等交叉工序时必须采取防板负筋变形措施，先安装配管，再扎板负筋，架设马镫走道。严格控制钢筋保护层，梁25MM、柱为30MM，板为15MM。

（4）3：梁头、梁边、柱边墙板的保护层是控制的重点，要加强注意。2)节点处理（1）框架柱核心区箍筋是检查重点，该处箍筋间距必须符合要求，内环箍 筋不得缺失。

（2）梁柱交接处钢筋得位置，必须正确，应为“柱筋包梁筋”且箍筋与主 筋绑扎要到位。

（3）梁板钢筋得锚固必须符合要求，边跨板负筋的锚固长度不得小于35 倍的钢筋直径。

（4）施工缝、后浇带钢筋必须保证主筋的位置用垫块或垫木支好。

（5）二排钢筋的位置必须保证不小于主筋直径，且不应小于25MM，可用钢筋托架保证，吊筋弯起点必须保证，且平直段必须保证。

（6）大于4米的板必须起拱，并注意及时复查总结经验。3)钢筋的连接（1）连接点位置必须正确，应在受力较少的部位。

（2）梁柱连接选用套筒机械连接，梁板直径小于16钢筋选择搭接，连接 时纵向受拉钢筋接头百分率必须小于50％。

（3）当采用搭接时纵向受力钢筋接头百分率梁板必须小于25％，柱必须小 于50％，应按规范加长搭接长度，且在搭接范围内箍筋应加密。

（4）焊接接点应按规范进行外观检查核焊接性能力学检验。4)板筋的保护（1）板负筋必须防止踩踏和冲击变形。

（2）构造柱、墙板、框架柱主筋位移是另一个保护重点。（3）构造柱、墙板定位必须准确，插筋必须焊死。

（4）框架柱主筋间距允许偏差仅为10mm，绑扎和浇筑时必须严格控制，专 人看护及时矫正。

（5）栏板筋位移浇筑时应及时复位矫正。

（6）注意与水电等工种之间的衔接和交接检验，避免工序返工和相互损 坏。

5)控制柱子或板钢筋环箍间距

（1）设专用标尺4～5个，材料采用19*19的方管或Φ16圆钢，以100MM 为单位，红白相间做成，长度为3～4米，绑扎柱子箍筋时将其放入柱子内靠近主筋即可。因柱子箍筋间距通常为100MM或200MM，工人在绑扎时可一次性完成安装和自检。6)柱子主筋间距的控制（1）浇筑梁柱接头时，工人经常为浇筑方便而随意摆放主筋，使主筋间距 不匀，规范要求主筋间距的最大误差为10MM，多数工程经常超出要求。

设置“主筋定位框”即可控制柱子主筋的位置，另外柱头处混凝土外露石子及浮浆应剔除，剔至混凝土密实处。7)钢筋保护层控制

（1）柱子钢筋保护层，四周用塑料垫块，柱上端用主筋定位框，梁侧用塑 料垫块。

（2）平板钢筋用塑料卡保护层垫块。

（3）梁底保护层为防止压碎，设置塑料垫块或预制混凝土块后派专人要加 强看管和保护。

（4）板上负筋保护层垫块采用钢筋制作的马镫支撑。

2、现浇板厚度控制

1）控制措施。项目部派专人负责模板安装并及混凝土浇筑质量检查工作。2）2对操作工人进行详细的技术交底，详解结构设计要求和施工验收规范规定。楼板厚度控制在-5~+8mm范围之内。必须认真做好模板安装混凝土浇筑这两方面工作。

3）3.模板标高控制。在楼层面上的每根墙柱钢筋上抄出50控制线，涂好红色醒目油漆，木工根据不同的板厚，依据水平线进行梁板模板安装。4）4.梁板模板安装完成后，进行模板的技术复核和质量检查自检。重点是检查模板标高是否达到设计要求，模板安装质量自检合格后报请监理验收批准后才能进行钢筋绑扎。

（1）浇筑混凝土时，用Φ110的PVC塑料管做成标高控制杆，高为现浇板

厚，发放给混凝土浇筑工人，浇筑混凝土时插入在板内，随浇随插，以控制现浇板厚度，砼浇筑找平以后将其拔出清理干净以备下次使用。保证现浇板得厚度。

现浇楼板负筋保护层厚度的有效控制 篇6

【摘要】结合实际工程项目，对影响现浇楼板负筋保护层厚度因素进行分析及确认，提出有效控制现浇楼板负筋保护层厚度的对策措施，并探讨对策实施的效果。

【关键词】现浇楼板负筋保护层厚度 原因 对策

【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）06C-0187-03

目前，对于一般工业与民用建筑的现浇混凝土楼板负筋保护层厚度的控制一直处于薄弱环节，本文结合实际工程项目，对影响现浇楼板负筋保护层厚度因素进行分析及确认，提出有效控制现浇楼板负筋保护层厚度的对策措施，并分析对策实施的效果。

一、工程概况

新华苑1#、2#、3#、4#、5#、6#楼工程位于南宁市五合大道。1#、2#、3#楼为架空层1层，地上9层，4#、5#、6#楼为地下室一层，架空层1层，地上9层，标准层层高3米。建筑总高度为32.75米，总建筑面积为56602.41平方米，地上面积48916.16平方米，地下室层面积7686.25平方米，建筑基地面积8649.84平方米。该工程设计使用年限为50年，抗震等级为三级；结构形式为框架结构。该工程建设单位是广西新华书店集团有限公司，监理单位是大通建设监理有限责任公司，设计单位是深圳市国际印象建筑设计有限公司，施工单位是广西第一建筑工程有限责任公司第四分公司。

为保证主体的施工质量，达到创优质工程的目标，项目部经过认真研究，认为钢筋工程是保证主体工程质量的关键工序，因此控制钢筋工程的质量是确保主体的施工质量的重中之重。施工中，通过开展QC小组活动，对钢筋工程的关键点进行重点质量监控。

二、现状调查

（一）调查结果。为更好地了解现浇楼板负筋保护层厚度的实际情况，从而有效地控制其保护层厚度，项目部对正在施工及已施工完成的现浇楼板进行调查，结果如表1和表2所示。

表1影响现浇楼板负筋保护层厚度因素调查表

序 号检查项目检查点合格点不合格点 合格率（%）

1钢筋成品10092892

2梁有效高度100901090

3浇筑板厚100851585

4设计缺陷10095595

5负筋绑扎100653565

6外力破坏100594159

7其他10095595

8合 计70058111983

表2影响现浇楼板负筋保护层厚度因素统计表

序 号检查项目频数（点）累计频数频率（%）累计频率（%）

1外力破坏414134.534.5

2负筋绑扎357629.463.9

3浇筑板厚159112.676.5

4梁有效高度101018.484.9

5钢筋成品81096.791.6

6设计缺陷51144.295.8

7其他51194.2100

8合 计119

（二）数据分析。根据以上调查数据作出排列图见图1。

图1影响现浇楼板负筋保护层厚度因素排列图

（三）结论。从排列图中可以看出，影响现浇楼板负筋保护层厚度的主要因素是外力破坏、负筋绑扎及浇筑厚度。

三、原因分析

（一）原因分析关联图。通过调查研究，针对主要问题，得出关联图，见图2。

（二）要因分析及确认。根据以上的原因分析关联图，对11个因素进行认真分析，并作出要因分析及确认，见表3。

表3要因确认表

类别序号因素确认方法确认情况结论

人1奖罚措施落实不到位讨论分析施工队组和部分管理人员的创优积极性不高要因

2宣传教育力度不够讨论分析和现场检查在钢筋工程施工前、中、后各个过程，项目均通过各种形式和手段对钢筋工程施工管理的施工员、质检员、劳务队工人等进行了多次质量教育，强调“质量终身制”、“有质量才有进度、效益”等观念，现场也悬挂了各种宣传质量重要性的警示标语和横幅，使质量意识深入人心。确认为非要因非要因

3工人缺乏针对性培训调查分析据统计有90%以上的工人，作业前都进行了针对性的专业培训，技术熟练程度较高；经对技术交底资料查看，项目三级施工技术交底资料齐全，内容有针对性；现场问询，工人也确认接受过技术交底，且对一些工艺要点能够正确回答。确认为非要因非要因

人4对技术标准、规范学习不够调查分析未组织施工员对建筑工程规范进行针对性学习。确认为要因要因

5质量跟踪检查不及时现场验证项目部指定管理制度，强化工序操作质量跟踪检查及时进行动态控制，作业组严格执行“三检”制度。确认为非要因非要因

方法6负筋支设作用不大调查分析及现场验证现场支设方法是加设马凳来固定钢筋位置，而此支设方法，在人为作用下容易造成负筋下陷、偏位、变形，砼浇筑时，受到侧向力作用，马凳很容易倾倒。确认为要因要因

7技术交底不全面调查分析在技术底中未详细交清操作要领。确认为要因要因

8各工序交接不当现场验证完善工序交接制度，严格控制各工序的交接。工序交接时应由施工员组织前一个工序的班组进行检查验收合格后，再交于下一个工序的班组施工，交接完成后前后工序的班组长都要在工序交接单签字。确认为非要因非要因

9砼浇筑未搭设施工通道现场验证砼浇筑时，应该在钢筋上铺设脚手板形成临时施工通道，脚手板铺设时尽量从梁面经过，尽量避免直接铺设在板负筋上。采用脚手板铺设施工通道的特点是方便、快捷径、便宜，有利节约成本提高经济效益。确认为非要因非要因

10受砼冲击及泵管等惯性作用现场验证本工程才用泵送砼，经现场确认泵管直接压在钢筋上，造成钢筋扭曲、变形；施工人员操作时，导管受砼冲击及泵管移动等惯性影响，导致工人站立不稳定而踩踏钢筋使其变位，造成钢筋保护层超厚。确认为要因要因

机具11机具管理不善现场验证现场有机具管理和保养制度，专人保管保养：检试测量设备经检测部门检定合格后使用。确认为非要因非要因

图2原因分析关联图

四、制定对策措施

根据分析确定的要因，制定了相应的对策及措施。

表4 对策措施表

序号要 因对策目标措施地 点完成时间

1奖罚措施落实不到位质量创优与工资收互相挂钩提高施工人员的创优积极性严格执行质量奖罚制度，并进行张榜公布项目办公室全过程

2对技术标准、规范学习不够组织施工员学习标准规范施工员熟悉标准规范要求和操作要领每周组织施工员学习标准规范2个小时项目办公室全过程

3技术交底不全面强化技术交底制度，分级进行针对性全面技术交底现场从管理人员到操作工人要熟悉技术操作要领和质量标准由技术负责人向施工员、质检员进行交底，再有施工员向班组交底项目办公室和施工现场全过程

4负筋支设作用不大改变负筋支设方式负筋支设方式能够有效固定负筋位置不变采用辅助架，施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体施工现 场全过程

5受砼冲击及泵管等惯性作用改进铺设和浇筑方式使负筋位置受砼冲击及泵管等惯性作用尽可能小制作一批铁架，把泵管架在铁架上；砼浇筑时应将砼浇筑在梁上或板中央施工现 场全过程

五、对策实施

（一）严格执行奖罚制度。通过开展劳动竞赛，优质优价的计酬方式，以调动施工人员的创优积极性。

1.制定详细，有针对性的奖罚制度。

2.队组进场在进行岗前职业健康安全三级教育时，将奖罚制度交底给工人，同时印发给每个队组长一份奖罚制度。

3.每天上班时，召集队组长开碰头会，由总工长、工长、质检员对当天的工作内容进行交底，提出一些针对性的要求，对前一天出现的问题进行通报，要求队组在新的一天，避免出现类似的错误，对检查出来的质量问题，用书面的整改通知单的形式发到队组，进行限期整改。

4.以每个星期作为一个段，每一道工序作为一个评比内容，组织项目部全体施工员进行检查和评比，对严格按照交底要求执行，对工程质量按一定的平分标准进行打分，分数分为：优良、合格、不合格。同时在质量标准在优良的基础与施工时间长短挂钩分两个等级进行奖励（分别是500元、300元，现金支付），对于未能达到要求的进行处罚（每次500元）。

5.定期公布在宣传栏，还制作了一面红旗，将红旗插在质量好的施工队组的工作面上。

通过严格的执行奖罚制度和多种形式的竞赛活动和奖励方式，逐渐将质量意识灌输到施工人员的脑子里，提高了创优的积极性和自觉性。

（二）加强标准规范及技术学习。通过定期组织施工员学习标准规范，以达到让施工员熟悉标准规范要求和操作要领目的。

1.项目部制订了详细的学习计划，定时定人定点学习标准规范。例如，组织项目全体施工员在项目办公室学习的钢筋工程技术标准和规范及操作要点，由项目副经理授课、讲解。

2.项目部还采购了一批标准、规范、图籍给施工员传阅、自由学习。

（三）强化技术交底制度，分级进行针对性全面技术交底。采用由技术负责人向施工员、质检员进行交底，再有施工员向班组交底的方法。具体做法：

1.由项目副经理组织项目部成员在办公室进行技术交底，将交底内容整理打印出来后发给每人一份，并对成员进行详细的讲解，并组织管理人员进行讨论，对于技术要求较高的步骤进行重点讲解且画图表达。会后要求施工员、质检员再自己详细学习和总结，并在宣传栏上列出技术要求要领同时附图。

2.由施工员组织组织队组开会学习，并按以上方法对队组进行技术交底，使现场从管理人员到操作工人要熟悉技术操作要领和质量标准。

（四）强化负筋支设方式，使其能够有效的固定负筋位置不变。通过采用辅助架，施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，以达到有效的固定负筋位置不变的目的。具体做法：

1.采用15mm*15mm*15mm方管作为辅助架立筋，下设撑脚，成为一个工具式、可周转使用的架子。

2.钢筋工程施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架立筋下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，由于刚度大，能承受一冲的冲力和人工踩踏，避免了浇筑过程中负筋下陷、偏位、变形。

3.同时砼施工时还要注意以下操作要点：砼第一次振实的厚度不应该接近实际板厚，应留有3mm到5mm的余量，辅助架待第一遍振捣后马上拆除（剪掉扎丝抽走），以便周转使用，然后第二遍振捣。

图3负筋支设方式

（五）制定专项措施，减小混凝土及泵管冲击的作用。混凝土浇筑时为了避免泵管直接作用在钢筋上，项目部决定就地取材采用Ⅱ级直径为20mm的钢筋制作一批高300mm、宽400mm的铁架。把泵管架在铁架上，铁架摆放的位置间距按现场实际定。同时浇筑混凝土时为了避免尽可能小的受混凝土冲力作用，应将混凝土浇筑在梁上或板中央，让混凝土自然流入负弯矩钢筋和底板之间，或人工用铁锹铲入负弯矩钢筋和底板之间，从而避免混凝土倾倒时将负弯矩钢筋压倒。

图4控制中保护层厚度

六、效果

项目部用钢筋位置测定仪对已经进行QC控制的现浇楼板进行扫描400个检查点，现场实测数据如表5和图5所示：

表5实施后检查汇总表

序号检查项目检查点数目标合格点合格率

1外力破坏40090％37092.5％

2负筋绑扎40090％36791.8％

图5合格率对比图

在QC小组成员的共同努力，严格按照制定的对策实施，通过全过程控制，楼板负筋保护层厚度达到设计要求和预计效果，楼板厚度达到100%，得到监理单位、建设单位、公司的一致好评。由于本工程施工质量好，安全现场文明施工管理到位，获得了“南宁市文明工地”、“广西区文明工地”的称号。

【参考文献】

［1］张楚勇.板面负筋保护层厚度的正负偏差对现浇楼板承载力和耐久性的影响［J］.广东建材，2006（10）

［2］孟宪建.浅谈钢筋混凝土保护层对混凝土结构的影响［J］.山西建筑，2006（15）

（责编黎原）

五、对策实施

（一）严格执行奖罚制度。通过开展劳动竞赛，优质优价的计酬方式，以调动施工人员的创优积极性。

1.制定详细，有针对性的奖罚制度。

2.队组进场在进行岗前职业健康安全三级教育时，将奖罚制度交底给工人，同时印发给每个队组长一份奖罚制度。

3.每天上班时，召集队组长开碰头会，由总工长、工长、质检员对当天的工作内容进行交底，提出一些针对性的要求，对前一天出现的问题进行通报，要求队组在新的一天，避免出现类似的错误，对检查出来的质量问题，用书面的整改通知单的形式发到队组，进行限期整改。

4.以每个星期作为一个段，每一道工序作为一个评比内容，组织项目部全体施工员进行检查和评比，对严格按照交底要求执行，对工程质量按一定的平分标准进行打分，分数分为：优良、合格、不合格。同时在质量标准在优良的基础与施工时间长短挂钩分两个等级进行奖励（分别是500元、300元，现金支付），对于未能达到要求的进行处罚（每次500元）。

5.定期公布在宣传栏，还制作了一面红旗，将红旗插在质量好的施工队组的工作面上。

通过严格的执行奖罚制度和多种形式的竞赛活动和奖励方式，逐渐将质量意识灌输到施工人员的脑子里，提高了创优的积极性和自觉性。

（二）加强标准规范及技术学习。通过定期组织施工员学习标准规范，以达到让施工员熟悉标准规范要求和操作要领目的。

1.项目部制订了详细的学习计划，定时定人定点学习标准规范。例如，组织项目全体施工员在项目办公室学习的钢筋工程技术标准和规范及操作要点，由项目副经理授课、讲解。

2.项目部还采购了一批标准、规范、图籍给施工员传阅、自由学习。

（三）强化技术交底制度，分级进行针对性全面技术交底。采用由技术负责人向施工员、质检员进行交底，再有施工员向班组交底的方法。具体做法：

1.由项目副经理组织项目部成员在办公室进行技术交底，将交底内容整理打印出来后发给每人一份，并对成员进行详细的讲解，并组织管理人员进行讨论，对于技术要求较高的步骤进行重点讲解且画图表达。会后要求施工员、质检员再自己详细学习和总结，并在宣传栏上列出技术要求要领同时附图。

2.由施工员组织组织队组开会学习，并按以上方法对队组进行技术交底，使现场从管理人员到操作工人要熟悉技术操作要领和质量标准。

（四）强化负筋支设方式，使其能够有效的固定负筋位置不变。通过采用辅助架，施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，以达到有效的固定负筋位置不变的目的。具体做法：

1.采用15mm*15mm*15mm方管作为辅助架立筋，下设撑脚，成为一个工具式、可周转使用的架子。

2.钢筋工程施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架立筋下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，由于刚度大，能承受一冲的冲力和人工踩踏，避免了浇筑过程中负筋下陷、偏位、变形。

3.同时砼施工时还要注意以下操作要点：砼第一次振实的厚度不应该接近实际板厚，应留有3mm到5mm的余量，辅助架待第一遍振捣后马上拆除（剪掉扎丝抽走），以便周转使用，然后第二遍振捣。

图3负筋支设方式

（五）制定专项措施，减小混凝土及泵管冲击的作用。混凝土浇筑时为了避免泵管直接作用在钢筋上，项目部决定就地取材采用Ⅱ级直径为20mm的钢筋制作一批高300mm、宽400mm的铁架。把泵管架在铁架上，铁架摆放的位置间距按现场实际定。同时浇筑混凝土时为了避免尽可能小的受混凝土冲力作用，应将混凝土浇筑在梁上或板中央，让混凝土自然流入负弯矩钢筋和底板之间，或人工用铁锹铲入负弯矩钢筋和底板之间，从而避免混凝土倾倒时将负弯矩钢筋压倒。

图4控制中保护层厚度

六、效果

项目部用钢筋位置测定仪对已经进行QC控制的现浇楼板进行扫描400个检查点，现场实测数据如表5和图5所示：

表5实施后检查汇总表

序号检查项目检查点数目标合格点合格率

1外力破坏40090％37092.5％

2负筋绑扎40090％36791.8％

图5合格率对比图

在QC小组成员的共同努力，严格按照制定的对策实施，通过全过程控制，楼板负筋保护层厚度达到设计要求和预计效果，楼板厚度达到100%，得到监理单位、建设单位、公司的一致好评。由于本工程施工质量好，安全现场文明施工管理到位，获得了“南宁市文明工地”、“广西区文明工地”的称号。

【参考文献】

［1］张楚勇.板面负筋保护层厚度的正负偏差对现浇楼板承载力和耐久性的影响［J］.广东建材，2006（10）

［2］孟宪建.浅谈钢筋混凝土保护层对混凝土结构的影响［J］.山西建筑，2006（15）

（责编黎原）

五、对策实施

（一）严格执行奖罚制度。通过开展劳动竞赛，优质优价的计酬方式，以调动施工人员的创优积极性。

1.制定详细，有针对性的奖罚制度。

2.队组进场在进行岗前职业健康安全三级教育时，将奖罚制度交底给工人，同时印发给每个队组长一份奖罚制度。

3.每天上班时，召集队组长开碰头会，由总工长、工长、质检员对当天的工作内容进行交底，提出一些针对性的要求，对前一天出现的问题进行通报，要求队组在新的一天，避免出现类似的错误，对检查出来的质量问题，用书面的整改通知单的形式发到队组，进行限期整改。

4.以每个星期作为一个段，每一道工序作为一个评比内容，组织项目部全体施工员进行检查和评比，对严格按照交底要求执行，对工程质量按一定的平分标准进行打分，分数分为：优良、合格、不合格。同时在质量标准在优良的基础与施工时间长短挂钩分两个等级进行奖励（分别是500元、300元，现金支付），对于未能达到要求的进行处罚（每次500元）。

5.定期公布在宣传栏，还制作了一面红旗，将红旗插在质量好的施工队组的工作面上。

通过严格的执行奖罚制度和多种形式的竞赛活动和奖励方式，逐渐将质量意识灌输到施工人员的脑子里，提高了创优的积极性和自觉性。

（二）加强标准规范及技术学习。通过定期组织施工员学习标准规范，以达到让施工员熟悉标准规范要求和操作要领目的。

1.项目部制订了详细的学习计划，定时定人定点学习标准规范。例如，组织项目全体施工员在项目办公室学习的钢筋工程技术标准和规范及操作要点，由项目副经理授课、讲解。

2.项目部还采购了一批标准、规范、图籍给施工员传阅、自由学习。

（三）强化技术交底制度，分级进行针对性全面技术交底。采用由技术负责人向施工员、质检员进行交底，再有施工员向班组交底的方法。具体做法：

1.由项目副经理组织项目部成员在办公室进行技术交底，将交底内容整理打印出来后发给每人一份，并对成员进行详细的讲解，并组织管理人员进行讨论，对于技术要求较高的步骤进行重点讲解且画图表达。会后要求施工员、质检员再自己详细学习和总结，并在宣传栏上列出技术要求要领同时附图。

2.由施工员组织组织队组开会学习，并按以上方法对队组进行技术交底，使现场从管理人员到操作工人要熟悉技术操作要领和质量标准。

（四）强化负筋支设方式，使其能够有效的固定负筋位置不变。通过采用辅助架，施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，以达到有效的固定负筋位置不变的目的。具体做法：

1.采用15mm*15mm*15mm方管作为辅助架立筋，下设撑脚，成为一个工具式、可周转使用的架子。

2.钢筋工程施工时将负筋临时用扎丝悬挂在辅助架立筋下，使负筋、分布筋、辅助架连成整体，由于刚度大，能承受一冲的冲力和人工踩踏，避免了浇筑过程中负筋下陷、偏位、变形。

3.同时砼施工时还要注意以下操作要点：砼第一次振实的厚度不应该接近实际板厚，应留有3mm到5mm的余量，辅助架待第一遍振捣后马上拆除（剪掉扎丝抽走），以便周转使用，然后第二遍振捣。

图3负筋支设方式

（五）制定专项措施，减小混凝土及泵管冲击的作用。混凝土浇筑时为了避免泵管直接作用在钢筋上，项目部决定就地取材采用Ⅱ级直径为20mm的钢筋制作一批高300mm、宽400mm的铁架。把泵管架在铁架上，铁架摆放的位置间距按现场实际定。同时浇筑混凝土时为了避免尽可能小的受混凝土冲力作用，应将混凝土浇筑在梁上或板中央，让混凝土自然流入负弯矩钢筋和底板之间，或人工用铁锹铲入负弯矩钢筋和底板之间，从而避免混凝土倾倒时将负弯矩钢筋压倒。

图4控制中保护层厚度

六、效果

项目部用钢筋位置测定仪对已经进行QC控制的现浇楼板进行扫描400个检查点，现场实测数据如表5和图5所示：

表5实施后检查汇总表

序号检查项目检查点数目标合格点合格率

1外力破坏40090％37092.5％

2负筋绑扎40090％36791.8％

图5合格率对比图

在QC小组成员的共同努力，严格按照制定的对策实施，通过全过程控制，楼板负筋保护层厚度达到设计要求和预计效果，楼板厚度达到100%，得到监理单位、建设单位、公司的一致好评。由于本工程施工质量好，安全现场文明施工管理到位，获得了“南宁市文明工地”、“广西区文明工地”的称号。

【参考文献】

［1］张楚勇.板面负筋保护层厚度的正负偏差对现浇楼板承载力和耐久性的影响［J］.广东建材，2006（10）

［2］孟宪建.浅谈钢筋混凝土保护层对混凝土结构的影响［J］.山西建筑，2006（15）

厚度闭环的自抗扰控制 篇7

厚度反馈控制系统的内环是位置闭环控制系统和压力闭环控制系统, 在实际运行时, 一般都采用位置闭环控制, 而压力闭环主要用来压靠和平整板带。由于影响出口厚度的因素很多, 辊缝、轧制力、速度、温度、张力等, 单靠设定液压缸的位移大小不能精确地瞄准出口厚度。因此在轧机出口侧装有测厚仪和用于测量板带轧制速度的光电编码器。通过这种厚度监控环来修正位置闭环的缸位移设定值, 能准确地消除厚度偏差。

板厚自动控制系统的动态结构图如图1所示。其中, H (s) 为AGC系统的控制器传递函数, τ为测厚仪的滞后时间, Th为测厚仪二次仪表及数据处理的滞后时间。

由图1可以得到厚度闭环系统的传递函数为:

其中H (s) 是控制器的传递函数。

在研究厚度闭环时, 可以将位置内环控制系统近似为一阶惯性环节, 则内环传递函数可以表示为:

其中Tp为积分时间常数。

这样得到厚度闭环系统的传递函数 (不带控制器) 为:

2 厚度闭环的自抗扰控制器设计

过程控制对象中许多低阶模型的描述实际上是对高阶对象的某种简化描述。既然被控对象被化成低阶对象, 也就可以用低阶ADRC来实现控制;另一方面, 简化之前对象是高阶的, 因此也可以用高阶ADRC来实现控制。当一个高阶被控对象含有几个小时间常数惯性环节时, 可以简化成低阶时滞系统。依据这种认识, 可以用高阶自抗扰控制器来控制低阶大时滞对象。

由上节分析得到, 被控对象部分的等效传递函数如式 (3) 所示。

AGC系统在运行时存在多种扰动, 例如油膜厚度变化、轧辊偏心、轧件入口厚度波动、轧制力波动等等。这些扰动都会影响到系统的性能, 因此在设计控制系统时要将这些扰动因素考虑进去, 以便对其进行补偿控制。在这里主要考虑轧件入口厚度波动, 也就是来料厚度波动。假设来料厚度波动这个干扰量dt的形式为:

式中, Fp0—扰动量的幅值;ω—扰动量的频率。

综合以上分析, 系统 (3) 的状态方程可写为如下形式:

由于系统状态含有时滞, 可以用高一阶系统来替代原系统。因此这里可将二阶AGC系统看成三阶, 用于该系统的自抗扰控制器就应该也是三阶的。

具有自抗扰控制器的AGC系统结构如图2所示。自抗扰控制器由三部分构成:跟踪-微分器 (TD) , 扩张状态观测器 (ESO) 和非线性反馈。AGC系统的设定厚度hset, 它的过渡过程由跟踪-微分器 (TD) 负责完成。扩张状态观测器 (ESO) 的功能是跟踪对象的输出, 并观测对象的各阶状态变量和对象的总扰动实时作用量, 它是自抗扰控制器的核心环节。非线性状态误差反馈控制器的输入信号是跟踪-微分器与扩张状态观测器二者对应输出量的偏差, 输出信号就是应用于被控对象的控制量。这样的话, ADRC既控制了系统的状态, 又控制了状态的各阶微分, 同时还兼顾了扰动的动态补偿, 因此使AGC系统在稳定性和鲁棒性方面都有明显改善。

2.1 跟踪-微分器

图2中TD是一个三阶跟踪—微分器, 负责安排给定厚度信号的过渡过程, 对它给定一个输入信号hset, 它将输出3个信号h1、h2和h3, 其中h1跟踪hset, h2=h觶1, h3=h觶2, 其表达式为:

。饱和函数sat的表达式为:

2.2 扩张状态观测器

由于被控对象AGC系统含有时滞, 而高阶的自抗扰控制器可以用来控制低阶大时滞对象, 因此图2中ESO是一个四阶的状态观测器。描述如下:

其中:

式中β01, β02, β03, β04—观测器的增益参数;

e0—误差项;

α—fal函数中的非线性因子;

d0-fal函数的参数。

fal函数是一种非常有用的“非线性组合”形式。当α<1时, fal函数具有:小误差, 大增益、大误差, 小增益的特性。

ESO有4个输出变量, 其中z1跟踪系统输出hc, z2跟踪h觶c, z3跟踪h咬c, 这3个信号同时作为控制器的反馈信号;z4跟踪a (t) , 并直接引到控制器的输出端, 用于对综合扰动项进行前馈补偿。

2.3 构造非线性反馈

图2中非线性反馈实质上就是一个非线性状态误差反馈控制器, 它的控制方程为:

式中β11, β12, β13—非线性控制器的增益。

由跟踪—微分器TD、扩张状态观测器ESO以及非线性反馈控制律这三部分构造的自抗扰控制器的总输出为u, 表达式为:

3 系统仿真

为了验证AGC中自抗扰控制器解决时滞的效果, 将其与目前国内板带轧制生产过程厚度自动控制系统多采用的常规PID控制器进行比较。

运用MATLAB语言编写S—函数的方法, 分别编写跟踪-微分器、扩张状态观测器以及非线性反馈控制律的功能模块, 然后与其它普通的Simulink模块共同构成测厚仪反馈型AGC系统的仿真模型。

以某厂1270mm冷带轧机的参数作为仿真参数来源:测厚仪二次仪表及数据处理的滞后时间Th=0.05s;位置内环的积分时间常数Tp=60ms;测厚仪与板带出口处距离L=1.8m, 轧机的轧制速度v范围为[0.3m/s-6m/s], 根据τ=L/v得到检测点滞后时间τ的取值范围为[0.3s-6s];出口厚度的设定值hset=2.11mm, 并假设正弦波形式的来料厚度偏差 (干扰量) 的幅值为0.2mm。

为了验证自抗扰控制方案对于解决测厚仪反馈型AGC系统时滞问题的有效性, 分以下3种情况来仿真。

(1) 当轧机高速轧制时, 取轧制速度为v=6m/s, 滞后时间τ=0.3s, 机架出口厚度偏差仿真实验曲线如图3所示。

通过仿真曲线可以清楚看到, 与常规PID控制相比, 系统采用自抗扰控制后, 可以使板厚精度快速收敛到给定值, 厚度偏差不超过1.5%, 而PID控制器的厚度偏差最大为4.5%, 而且ADRC能较好地克服来料厚度偏差的影响, 其性能优于常规PID控制器。

(2) 当轧机低速轧制时, 轧制速度减小到v=0.3m/s, 使得滞后时间增到到τ=6s。在干扰量、PID控制器以及自抗扰控制器的参数均不变的条件下, 系统的阶跃响应曲线如图4所示。从图中可以看出自抗扰控制器仍然能保持平稳的过渡过程、超调小, 而PID控制器振荡严重。

(3) 当轧制速度v取中间值2m/s时, 滞后时间为τ=0.9s。仍然保持干扰量为正弦波形式的来料厚度偏差, 同时保持自抗扰控制器的参数也不变, 此时系统的阶跃响应和τ=6s时系统的阶跃响应对比曲线如图5所示。

从图中可以看出, 虽然τ=0.9s时系统的调节时间延长了, 但是出口厚度偏差的变化并不大, 自抗扰控制的效果仍然不错。

4 结束语

通过以上分析得到, 采用PID控制器和自抗扰控制器的AGC控制精度都可以达到成品厚度的5%-10%, 符合实际生产的要求。但是PID控制器不能保证系统在高速和低速轧制时同时保持良好的控制效果, 相比之下, 自抗扰控制器能很好地解决时滞问题。

摘要：提出将自抗扰控制技术运用于测厚仪反馈型AGC系统, 用来减弱厚度反馈时滞和外干扰给系统带来的不利影响。仿真结果证明基于该技术设计的控制器能有效地抑制干扰、减小时滞对板带出口厚度的影响, 其控制性能优于常规的PID控制器, 为提高带钢厚度的精度提供了一种新的解决办法。

关键词：液压厚度自动控制 (AGC) ,时滞,扩张状态观测器,自抗扰控制

参考文献

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[2]韩京清, 王伟.非线性跟踪—微分器[J].系统科学与数学, 1994 (2) .

[3]韩京清.一类不确定对象的扩张状态观测器[J].控制与决策, 1995 (1) .

[4]韩京清.自抗扰控制器及其应用[J].控制与决策, 1998 (1) .

[5]韩京清, 张文革.大时滞系统的自抗扰控制[J].控制与决策, 1999 (4) .

浅析路面结构层厚度施工质量控制 篇8

1 结构层混合料级配的控制

为确保路面结构层的厚度指标, 首先需从路面混合料的级配着手进行控制, 必须设法减少混合料级配的变异性, 这是确保路面工程摊铺、碾压施工工艺质量的前提条件。

(1) 使用合格的集料, 特别是要确保进场集料单规格材料级配的稳定性。如果单规格材料的级配都无法保证, 那么混合料的级配控制就无从谈起。所以在项目的实施过程中, 需要参建单位的材料、试验、质检人员各负其责, 严格监控原材料的进场质量关, 保证进场的每一批集料其单规格材料级配都要稳定、均衡。同时要建立单规格材料集料筛分试验的统计台账, 并进行数理统计分析, 使得单规格材料级配数据能够真实反映进场集料的实际情况。

(2) 严格控制混合料的生产配合比。毕竟单规格集料只是混合料的组成部份, 因此利用级配控制技术使混合料施工级配与设计要求一致, 更是施工控制的工作重点。在工程施工中因为现场的摊铺、碾压施工工艺已程序化, 所以无论是水泥稳定类混合料, 还是沥青混凝土混合料, 其级配的变化都会对摊铺、碾压施工造成影响, 进而导致路面结构层的厚度出现变化。

(3) 监控混合料的拌和, 确保混合料拌和生产的稳定性是保证混合料级配均衡的重要环节。在开盘前, 试验室要向拌和生产组提供有负责人签认的配合比通知单, 内容包括:混合料集料配合比、沥青或水泥用量以及外掺剂比例。拌和组按通知单进行换算调整生产使用配合比。

拌和前, 拌和机操作人员确认拌和机的自保装置、检测仪表、传感器及线路、拌和叶片的安装、拌和缸的有效拌和区域等处于正常状态, 并定期对计量和测温装置进行校核。

拌和机控制室采用微机程序化作业, 拌和时间通过外接打印机逐盘打印各种原材料的用量及拌和温度。拌和过程使用自动操作装置, 不得随意改为手动操作, 严防施工配合比发生变化。

特别是对于沥青混合料拌和的注意事项:

(1) 烘干集料的残余含水量不得大于1%。每天开始几锅集料应提高加热温度, 并干拌几锅集料废弃, 再正式加沥青拌和混合料。

(2) 拌和时间由试拌确定, 必须使所有矿料颗粒全部裹覆沥青膜, 并以沥青混合料拌和均匀为度。拌和过程要求混合料均匀, 颜色一致, 无花白料现象, 沥青均匀地裹覆在矿料颗粒表面, 表面黑色略带棕色光泽, 装车时堆不塌, 不离析。

(3) 出料温度视施工时气温的变化 (早、中、晚, 开工与收工) 、摊铺温度、道路状况、运距和有无覆盖等情况决定。

(4) 拌和初期操作手及试验人员观察成品颜色、级配大致比例、拌和料温度等情况是否满足要求, 以便采取措施改进, 但拌和人员不得随意改变配合比。

(5) 对仪表控制盘显示的沥青用量和材料用量, 作出数理统计分析, 得出相关系数, 以便指导生产。

(6) 每台拌和机每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验, 检验油石比、矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质。获取各项技术指标, 并作好试验记录及试验台帐。

(7) 每天施工结束后, 用拌和楼打印的各材料数量, 以总量控制, 以各仓用量及各仓级配计算平均施工级配、油石比并与施工厚度和抽提结果进行校核。

2 施工机械配置的控制

在路面工程施工中, 为确保结构层厚度控制的稳定, 现场摊铺、碾压施工机械的配置尤为重要。因为按照现代工程的施工管理方法, 施工机械的类型、数量及组合方式的匹配, 是通过试验段的施工试铺来确定的。不同型号的摊铺机、压路机的自振效果不同, 均会导致施工松铺系数的不同, 进而影响路面结构层施工厚度控制的稳定性, 其施工工序和工艺一经确定即推广施行, 因此施工机械的配置是不能够随意改变的。施工单位在现场需要配备相同型号的备用摊铺及碾压机械设备, 保证施工设备出现故障时能够及时予以更换。如果确无相同型号的备用设备, 那就要重新进行路面试验段的铺筑, 以确定相应的施工机械组合方式及施工工艺。

3 施工工艺的控制

3.1 测量放样

在路面结构层施工过程中, 施工通常采用基准钢丝法控制标高以保证厚度。通过调整结构层虚铺厚度使碾压后的厚度达到设计要求, 直线段宜按照10m (平曲线上5m) 每个断面布3~5个测点来控制标高及厚度, 两侧依据松铺标高挂好导向钢丝, 钢丝拉力不小于800N, 无挠度和松动现象;如为双机或三机作业, 接合部拉线架设铝合金导梁控制摊铺机拼接部位标高。

同时为更有效保证结构层厚度, 可通过在摊铺机前检测挂线标高来达到厚度预控的效果, 并通过下表进行记录与调整。

(1) 结构层名称:检测的路面结构层。

(2) 摊铺机系数:指摊铺机传感器与熨平板底面垂直距离。

(3) 填写频率:每10m一个断面, 每个断面5个检测点。

(4) 对于挂线施工的结构层, 表中数据为两侧钢线水平面距下承层的垂直距离, 即摊铺机系数加上松铺厚度合计值 (可采用两端拉绑线卷尺直接量测) ;对于非挂线施工的结构层, 表中数据为摊铺结构层的松铺厚度。

这种预测表格控制法因其是机铺前的预检可进行预控, 通过工程实践检验, 此法对路面结构层的厚度控制确实起到了明显的预期效果。

3.2 混合料的运输

为保证摊铺机作业要求, 特别是沥青混合料的温度, 须选择大吨位运输车辆, 但不得超载运输, 或急刹车、急转调头致使透层、封层造成损坏。运输车要配备篷布覆盖运输过程中的混凝土, 防止风干或降温, 以及污染、雨淋, 避免影响工程质量和造成浪费。

拌和机向运料车放料时, 料车应前后移动, 分三堆装料, 以减少混合料的离析现象。

混合料运输车的运量较拌和能力和摊铺速度有所富余, 摊铺机前方保证有五辆运料车等候卸料。

连续摊铺过程中, 运料车在混合料摊铺机前10~30cm处停住, 不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档, 靠摊铺机推动前进。

3.3 摊铺工艺控制

路面结构层施工时摊铺机应该匀速行驶, 缓慢、均匀、连续地摊铺, 严禁时快时慢, 因为摊铺速度的变化必然导致摊铺厚度变化。

摊铺机作业时的速度常常根据拌和站产量、铺筑宽度、结构层厚度指标等计算确定, 起步宜控制在1~2m/min, 正常摊铺速度为3~4m/min, 在供料不及时的情况下, 就得适当放慢速度。因此摊铺机的行驶速度与松铺系数的对应关系就需要通过实际施工经验来摸索, 测量人员应根据本项目的实际施工情况制定两者之间的对应曲线, 如因施工需求需调整摊铺速度, 则必须要调整与之相对应的松铺系数, 以此来保证路面结构层厚度不会发生变化。

同时为了保证厚度不变, 还要调节厚度调节器以及捣固器和熨平板的激振力与振捣梁行程, 这些机械参数需要在试验段铺筑时予以总结, 确定好以后用来指导全面施工, 且不得随意进行调整、改变。

3.4 碾压工艺控制

通过试验段铺筑选择好压实机型、速度及压实温度 (针对沥青混凝土路面) 后, 还必须确定一定的碾压模式来完成碾压工序。在施工中, 保持适当的恒定的碾压速度是非常必要的, 压实速度的不均匀、刹车和突然起步, 都会导致结构层表面发生推移, 从而影响厚度的均匀性。压实速度过低, 会使摊铺与压实工序衔接不好, 达不到良好的压实效果, 就得通过增加压实遍数来提高压实度, 这样往往就会造成表面集料过振而破坏表层结构, 导致表面松散、不均匀, 直接影响结构层局部厚度。速度过快, 特别是对沥青混凝土的碾压, 又会产生推移、横向裂纹等, 也会对局部厚度造成影响。因此施工伊始, 在压路机类型、振频、振幅、混合料有效压实时间等确定后, 再通过试验段来确定碾压的速度及遍数, 从而总结出适当的压实工艺。

路面碾压施工压路机宜从外侧的低处向中心高处碾压, 相邻碾压带每次重叠30cm, 初压为静进振退, 最后直到碾压至路中或全宽为一遍。

压路机不在同一断面处回程碾压, 每次回程向前后错开不少于1m的距离。初压、复压和终压的回程不在相同断面处, 前后相距在5~10m范围内。本次碾压应与前一次碾压段搭接不小于10m。

根据工程经验, 选择碾压速度的原则是:在保证结构层混合料压实质量的前提下, 最大限度地提高碾压速度, 以有效减少碾压遍数, 既提高了工作效率, 又不致影响结构层整体厚度的形成。

4 小结

秒流量厚度控制系统的发展应用 篇9

1 秒流量控制的基本原理

秒流量控制的基本原理是，用测厚仪测出来料厚度，用测速仪测出来料速度和轧出速度，然后根据金属的秒流量相等条件(物流方程)计算出来料厚度检测点被轧出后的厚度，将此厚度值与给定的目标厚度值相比较，得出轧后厚差，根据偏差的大小、方向计算出为消除此偏差所需的压下位移量，最后根据检测点进入辊缝的时间和调节压下所需要的时间，提前调整压下装置，使检测点得到准时控制。

秒流量控制的理论基础是秒流量方程即金属的秒流量相等条件：

式中：v H、vh分别为入口、出口带材速度。

秒流量厚度控制根据轧制速度采用变积分时间常数的自适应控制方法，通过改变位置给定值来完成。这种方法的应用，有效的达到预控目的，克服滞后带来的误差。

根据秒流量方程推算轧件轧后厚度，可以看作是对厚度的一种间接测量方式。它与P-AGC系统间接测厚的不同点在于，这种间接测厚方式是在轧件未进入辊缝之前，已测算出它轧后的厚度，因而能使控制系统提前动作，对其进行及时控制，避免滞后。所以，秒流量控制也使一种预控方式。

2 系统厚度控制方式

冷连轧机可选择采用传统(CMF)与高级(AMF)两种秒流量控制方式，。高级方式对辊缝和硬度偏差的补偿更高效，传统方式适用于入口部分机械配置相对简单的生产线。该轧线厚度控制组成如下：

由轧制速度和出口厚度偏差，可求得对秒流量闭环的调节量，而秒流量环节的积分调节器的时间常数则通过公式求得，然后通过修正位置闭环缸位移给定值调整压下装置，控制带材实际出口厚度，跟踪设定厚度，完成自动厚度控制。

对于秒流量厚度闭环来说，偏差量的计算主要取决于秒流量厚度计算值的大小，而的大小却要根据秒流量修正方程来求得。其中前滑值补偿环节中的前滑值则需要根据每个道次的压下率来计算，因为每个道次的压下量都是事先给定的，所以压下率的计算就可以由计算机提前完成。这样，就为秒流量系统的准时控制提供了必要的前提。

3 秒流量厚控回路

厚度测量的精确与否直接关系到厚度控制的精度。考虑到轧机结构的限制，测厚仪的维护，以及为防止断带损坏测厚仪所采用的保护措施等因素，测厚仪一般安装在离辊缝较远的地方。因此厚度测量点与轧制点不在一处，存在滞后时间。

测厚仪监控由于存在时间滞后，难以纠正因入口厚度骤变而引起的轧后厚差。它只能纠正低频的、缓慢的偏差。秒流量控制方法的应用，就可以有效地解决这个问题。

秒流量厚控系统通过秒流量方程对出口厚度进行补偿计算，计算的准确性主要取决于入口速度和出口速度的测量精度。所以，速度测量的精度将对整个系统的性能起着举足轻重的作用。为了精确测量带材的出入口速度，常采用激光测速方法，激光测速的优点一是精度非常高，二是可进行连续测量，三是不存在打滑现象，但激光测速装置价格十分昂贵，因此，该系统入口张紧辊处采用脉冲计数器，1号机架出口处选用激光测速仪。

4 高级（AMF）秒流量控制的特点（见图2)

1)穿带后自动得到辊缝位置;

2)第一机架入口厚度直接进行秒流量前馈控制;

3)通过直接张力控制自动补偿下列可能的扰动因素：-材料硬度、-轧机刚度常数、-机架滞后、-弯辊、-摩根轴承的油膜、-机械设备的摩擦(液压缸等);

4)与力矩控制入口张紧辊传动比较，通过液压辊缝控制器进行更快的张力控制以进行厚度动态控制。

图3中，红色箭头-前馈控制黄色箭头-反馈控制绿色箭头-速度计数器控制

h-带钢厚度v-速度Fw-轧制力Δh0-入料厚度偏差Δh1-出料厚度偏差

ΔSw-轧制效率补偿ΔSL-油膜补偿ΔSE-轧辊偏心补偿ΔSv-前馈控制修正ΔSM-监控回路修正Δv1-速度计数器控制修正T-间隔时间*-参考值

5 厚度控制的补偿功能

张力的波动、摩擦系数的变化，也会使塑性曲线的斜率变化，或者是来料机械性能不均、轧制温度、轧制速度发生变化、变形抗力波动等，都将使轧出的轧件厚度产生相应波动，甚至可以说，扰动是无处不在的。多数情况下，扰动是瞬变的，波动的，有效地克服这些扰动的影响是引入补偿控制环节。如下补偿功能的作用可确保更好的厚度控制(如图3所示)。

1)辊子效率补偿;2)入口张紧辊附加加速校正;3)张力轴附加加速校正;4)机架系数CG和材料硬度CM校正值。

随着液压控制系统的广泛应用加上全部控制都将作用于轧辊-轧件形成的变形区，因此冷轧自动控制系统需满足下列两个要求：一是高速控制，二是高速通讯。秒流量闭环具有很强的实时性，能够准时响应系统变化，达到消除扰动偏差的目的。同时也可以看出，系统的上升时间也比常规系统要快很多，进一步显示出秒流量控制方法的优越性。

6 结论

厚度控制 篇10

厚度精度是现代冷轧板带产品最重要的质量指标之一,直接关系着产品成材率和生产效率。厚度控制精度在一定程度上体现了冷轧机组的装备和控制水平。目前冷轧板带轧机主要有单机架可逆轧机和冷连轧机2种机型[1],这2种机型的厚度控制系统均可分为2个层次进行分析和设计: ( 1) 基于厚度测量值( 直接测量值或通过带钢速度、轧制力等获得的间接测量值) 构建的控制网络。在此控制网络中,为消除不同因素引起的厚度超差,采用多种不同的控制方法[2],如压力AGC,基于测厚仪测厚的前馈控制、 反馈控制,基于秒流量进行厚度计算的前馈控制、反馈控制等。( 2) 第1层控制网络的实现。 前述各种控制方法的控制输出综合作用于设备级的执行单元,由此实现板带的厚度控制。

在工程实践中,厚度控制的实现方式可归结为压下厚度控制与流量厚度控制2种: 压下厚度控制是指通过调节液压压下( 或推上) 装置进行辊缝或轧制力的调整,进而实现机架出口厚度控制; 流量厚度控制则是通过调节机架入口带钢流量或出口带钢速度实现机架出口厚度控制,入口带钢流量一般通过调节上游机架轧辊速度实现, 出口带钢速度一般通过调节本机架的轧辊速度实现。

目前对于厚度控制方法方面的研究较多,而对于厚度控制实现方式的研究与分析较少,因此笔者结合冷轧特性基本方程,对上述2种厚度控制实现方式的原理进行研究,对2种实现方式尤其是流量厚度控制方式的选择和应用进行系统性的阐述。

1实现方式原理

1.1压下厚度控制

根据机架弹跳方程,轧机出口厚度h可通过轧机辊缝S和轧制力P计算:

式中: P0为预压靠力; M为轧机有载刚度。S在P0下置零。

在带钢宽度及轧辊辊径确定的情况下,轧制力P可描述为:

式中: H为入口厚度; τf、τb分别为前、后张力; K为带钢变形抗力; μ 为摩擦因数。

若H 、τb、τf、K 、μ 均为独立于辊缝S的变量,即改变S后各变量的稳态过程值将不会发生变化或变化很小 可忽略不计,将式 ( 2) 代入式 ( 1) ,则在工作点附近,辊缝调节量 δS与出口厚度变化量 δh间存在以下关系[2]:

上述式中: Q为轧件塑性刚度,取决于带钢的材料性能; δP为轧制力变化量;为压下效率系数。

式( 3) 表述了出口厚度与辊缝调节之间的关系,即采用压下厚度控制方式时,通过在线调节辊缝实现出口厚度控制。式( 3) 成立的前提为H 、τb、τf、K 、μ 均为独立于辊缝S的变量,实际应用中,由于在工作点附近调节辊缝对H 、K 、μ 无影响或影响很小,可忽略不计,即H 、K 、μ 与S相对独立,因此式( 3 ) 是否成立,或者说是否可采用压下厚度控制方式的前提就在于判断调节辊缝时是否引起 τb、τf的变化,这又取决于张力控制方式的选择( 见第2节) 。

1.2流量厚度控制

在不考虑冷轧轧制过程带钢宽度变化的情况下,任意时刻轧件变形区秒流量恒定方程为:

式中: Vi、vi分别为第i机架入、出口带钢速度; Hi、hi分别为第i机架入、出口带钢厚度。

稳态条件下,对于冷连轧机组第i与第i - 1机架,有Vi= vi -1,Hi= hi -1,因此稳态下冷连轧机组机架秒流量恒定方程为:

式中: C为当前稳定状态下流过各机架的金属流量。

由此得到稳态下计算和控制机架出口厚度的又一种方式:

即机架出口厚度可通过调整流入机架的金属流量或机架出口带钢速度( 一般调节轧辊速度) 进行控制。

2压下厚度控制方式应用及分析

下面分析单机架可逆轧机和冷连轧机组2种机型的压下厚度控制方式的应用。

2.1单机架可逆轧机

在单机架可逆轧机中,轧机前后的开卷和卷取张力常采用基于转矩控制的恒张力控制策略, 以开卷机为例,常见的控制结构如图1所示。

在这种张力控制方式下,开卷机及卷取机通过速度饱和以及转矩限幅的方式实现转矩控制, 以保证轧机入口及出口张力与设定值的一致。 开卷机、卷取机采用转矩控制而非速度控制的原因主要在于: ( 1) 要保持带钢张力稳定,需要使开卷、卷取的带钢线速度与机架入、出口带钢速度严格匹配,否则会出现张力波动甚至引发断带, 而速度严格匹配很难实现。( 2) 轧制过程中开卷、卷取的带卷卷径在实时变化,受多种因素影响,其计算精度难以满足钢卷旋转线速度和带钢速度的实时匹配。( 3) 带钢速度因轧辊速度以及前滑值的动态变化而波动,依靠传动装置速度闭环的响应难以匹配其中的高频分量。( 4) 转矩与张力直接对应,且转矩闭环响应快( 目前交流传动装置转矩调节响应时间一般小于10 ms,而速度调节响应时间一般为50 ~ 150 ms) 。

在上述张力控制策略下,实际张力取决于转矩设定,不受轧机机架状态( 如速度、辊缝调整等) 的影响,即从稳态角度分析,张力控制与厚度控制是相互独立的。因此根据1. 1节的分析,可以采用压下厚度控制方式,通过调节辊缝控制带钢厚度。如图2所示,各种控制方法( 厚度反馈控制FB、厚度前馈 控制FF、秒流量厚 度控制MFC) 的闭环控制输出最终作用至液压辊缝控制单元HGC执行,即构建了“厚度 - 压下”内外环控制结构。

2.2冷连轧机组

冷连轧机架间张力控制包括3种方式: ( 1) 基于辊缝的恒张力控制,即通过调节下游机架辊缝保持机架间张力恒定; ( 2) 基于转速的恒张力控制,即通过调节上游机架速度保持机架间张力恒定; ( 3) 张力极限控制,即张力在一定范围内波动时不控制,当张力变化超出极限允许范围后方进行张力控制,正常轧制过程中一般以调节下游机架辊缝作为张力极限控制的调节手段。

文献[3]指出,在第1机架以外的机架发生变形抗力、摩擦因数等变化时,机架间张力变化朝着减缓带钢厚度变化的方向改变,具有自动缩减带钢厚度变化的自我修正功能。另外,对于冷连轧机在以带钢厚度这一尺寸指标为控制目标时,若实行严格的张力恒定控制,将带来较大的轧制力波动。

采用张力极限控制方式既利用了机架间张力自动缩减带钢厚度变化,又降低了轧制力波动及其波动带来的其他影响( 如板形变化) ,同时又可避免张力发生过大波动,从而保证轧制的稳定性。因此一般选择张力极限控制作为冷连轧机组稳态轧制时的机架间张力控制方式。

当第1机架入口采用恒张力控制,机架间采用张力极限控制方式时,调节辊缝对机架间张力及出口厚度的影响为: 增大第1机架辊缝会使所有机架间的张力减小; 增大第2机架辊缝将增大第1与第2机架间的张力,其他张力几乎不变; 第3至第5机架具有和第2机架相同的趋势,即辊缝变化将造成机架入口张力的变化; 第1机架辊缝调整对出口厚度影响最大,其他机架的辊缝变化对出口厚度基本无影响[3]。

当第1机架入口采用恒张力控制时,为保持入口张力恒定,第1机架入口张力辊常采用类似于单机架开卷机的转矩控制方式,此时第1机架需采用压下厚度控制方式。当第1机架入口张力采用张力极限控制方式( 入口张力辊采用速度控制) 时,调节第1机架的辊缝将引起机架入口张力的变化,对出口厚度基本不发生影响( 将在第3节中分析) ,因此不能采用压下厚度控制方式; 类似地,第2至第5机架辊缝调节将引起本机架入口张力的变化,张力不再是独立于辊缝的变量,因此应采用流量厚度控制方式。

3流量厚度控制方式应用及分析

为系统理解和比较流量厚度控制方式在冷连轧的不同应用,在分析前有必要从流量厚度控制的角度分析第2. 2节中冷连轧张力极限控制方式下的轧制特性。

3.1基于金属流量的轧制特性分析

3.1.1第1机架

当第1机架入口张力辊采用转矩控制保证入口张力恒定时,调整第1机架辊缝会使第1机架的出口厚度按式( 3) 发生变化,该厚度变化将同比例地传递至第5机架出口; 调整第1机架辊速会使第1机架入口张力辊速度等比例变化,此时流入第1机架的金属流量发生等比例变化,由于第2 ~ 5机架速度不变,前滑变化量很小,因此第2 ~ 5机架的出口厚度将出现等比例变化。此时,第1机架的辊缝和速度均可作为轧机流量调节的手段控制轧机出口厚度。

当第1机架入口张力辊采用速度控制且入口张力采用张力极限控制方式时,调整第1机架的辊缝或辊速将引起第1机架入口张力的变化, 若此变化在极限范围内,则不对入口张力辊的转速进行调整,第1机架入口带钢速度也不会发生变化,由于来料厚度不变,进入第1机架的金属流量将保持不变,因此也不会改变第5机架出口的金属流量,同时又由于不会对第5机架出口带钢速度产生影响,因此轧机终轧厚度不会发生变化。此时,入口张力辊的辊速才是调节进入第1机架金属流量、从而控制第5机架出口厚度的有效手段。

3.1.2第2~5机架

第2 ~ 5机架总是采用张力极限控制方式。 考虑实际工程验证的可行性,笔者以某1 450 mm五机架冷连轧机组中第2机架和第5机架为例, 对辊缝调整后金属流量和轧机状态的变化进行分析和验证。方便起见,第1 ~ 5机架在数据表格和图例中以C1 ~ C5表示。测试时采用的产品规格为: 钢种,SPHC; 原料厚度,2. 75 mm; 产品厚度,0. 3 mm; 宽度,1 000 mm; 轧制速度,1 000 m / min。

某1 450 mm五机架冷连轧机组测试前轧制规程及状态参数如表1所示。

在表1所示状态下,机架间张力采用极限控制方式,即允许机架入口张力随辊缝调整发生波动,且第1机架的辊缝和速度未进行任何变化, 先后对第2机架进行 - 0. 1 mm、第5机架进行0. 1 mm的辊缝调整,实际记录的相关过程变量变化过程如图3、图4所示。

对第2机架辊缝调整前后的稳态过程实际值取均值,相关过程变量变化结果如表2所示, 其中出口流量为实际金属流量相对于基准流量的百分比,基准流量为设定机架速度、设定出口厚度、带钢厚度三者的乘积。

从表2可见,第2机架辊缝减小0. 1 mm时, 第2机架轧制力增加468 k N,第2机架入口张力减小30 k N。第2机架入口张力的减小使得第1机架出口厚度增加0. 72% ,前滑减小0. 51% ,而总体进入第2机架的秒流量变化很小( 0. 22% ) 。

文献[3]提出: 在不调整下游机架的压下和轧辊速度的情形下,上游的厚度变化将等比例地传递至最末机架出口。本测试中调整第2机架辊缝后第5机架出口厚度偏差很小( 0. 27% ) ,反推可知调整后第2机架的出口厚度变化也很小。 因此结合图3和表2,可以得到以下结论: 减小第2机架辊缝,使得第1 、第2机架间张力减小,第1机架出口厚度增加,第1机架前滑减小; 第1机架后的金属流量变化很小,第2机架出口厚度基本不变,等比例传递至第5机架后厚度变化量很小,可以忽略。

第5机架辊缝调整前后的过程变量变化结果如表3所示。

可见第5机架辊缝调整对第5机架出口的秒流量和前滑影响很小,因此产品厚度也基本无变化。同理,再对第3、第4机架进行相同的测试,也得到同样的结果。因此可知: 调整第2 ~ 5机架的辊缝,均未能改变流入第2 ~ 5机架的金属流量( 或改变很小,如前述第2机架) ,也就未能改变流出第5机架的金属流量,同时对第5机架的前滑影响很小,因此产品厚度也就基本保持不变。

同样地,对于速度调整的结果也可以做出解释: 第2 ~ 4机架的速度调整,均未能改变流入和流出机架的金属流量( 或改变很小) ,同时对第5机架的前滑影响很小,因此对产品厚度也就基本没有影响; 而第5机架的速度调整,由于其直接改变了流出机架的带钢速度,且对流入机架的金属流量影响很小,因此基本可实现与速度调节等比例的反向厚度调整。

因此,在机架间采用张力极限控制方式的情况下,第2 ~ 5机架采用流量厚度控制方式,一般通过调节本机架上游机架或本机架的速度实现控制机架出口厚度的目标。

3.2流量厚度控制方式的应用

典型的五机架冷连轧机组控制系统结构如图5所示。该控制系统基于相邻下游机架辊缝进行机架间张力极限控制,第1机架入口张力辊通过转矩控制保证入口张力恒定,第1机架各种厚度控制方法( 厚度反馈控制FB、厚度前馈控制FF、秒流量厚度控制MFC) 的闭环控制输出最终作用至液压辊缝控制单元HGC,构建了“厚度压下”内外环控制结构。在此控制结构中,以第5机架出口带钢厚度为目标进行流量调整,包括2种途径: ( 1 ) 在保持轧机出口带钢速度的基础上调节进入轧机的金属流量,即调节第1机架速度( 第2机架的前馈控制通过调节第1机架的速度实现) 或第1机架辊缝( 通过压下效率转换为第1机架的出口厚度) ; ( 2) 在保持流入轧机金属流量不变的基础上调节轧机出口的带钢速度, 一般通过调节第5机架的速度实现,但是在以第5机架为中心机架 ( 即速度保持不变 ) 的控制系统中,则通过调节第1 ~ 4机架的速度实现。

对于第1机架的厚度控制,除了典型冷连轧机组控制系统中的压下厚度控制方式外,还有一种思路是对第1机架入口张力辊进行速度控制, 对入口张力进行张力极限控制,通过调整第1机架辊缝完成张力控制。这种控制又称为扩展秒流量AGC[4],由西门子公司开发,其将入口张力辊作为零机架,第1机架的厚度前馈和反馈控制均通过调整入口张力辊速度的方式实现,即通过调整入口张力辊速度调节进入第1机架的金属流量实现厚度控制,因此也属于流量厚度控制的实现方式。在此控制思路下,由于入口张力极限控制实现了张力对第1机架摩擦因数、变形抗力等因素波动的自然抑制,因此比常规AGC系统中的恒张力控制更有助于消除第1机架的出口厚差。同时,该方式可有效缓解第1机架设定辊缝不准确引起的轧机起动后第1机架出口厚度超差问题。另外,流量厚度控制方式下基于金属流量恒定原理进行金属速度调节,避免了压下控制中塑性系数和机架刚度带来的控制输出计算偏差,因此采用流量控制方式将厚度前馈及反馈控制应用于入口张力辊,比采用压下控制方式的控制计算更准确、精度更高。但是,由于扩展秒流量AGC系统采用了入口张力极限控制,张力的波动会对入口带钢的居中精度带来影响,同时以第1机架入口张力辊的速度作为入口厚度调节手段,对该张力辊组传动系统的速度控制精度和响应速度均提出较高要求。

对于第2 ~ 5机架的厚度控制,除图5中的常规控制 策略外,还有一种 称为全秒 流量AGC[5,6]的控制策略,由日立电气公司开发,在第2 ~ 5机架每个机架后均安装激光测速仪,利用机架变形区内秒流量平衡方程( 式( 4) ) 计算每个机架的出口厚度,并跟踪该厚度至下游机架。对每个机架采用流量厚度控制方式调整上游机架的速度以进行该机架厚度前馈及反馈调节,从而提高厚度控制精度。全秒流量厚度控制对中间机架出现的厚度超差在其进入末机架前进行了控制,较常规控制策略,末机架的厚度控制任务得到缓解,在薄、硬规格产品为主的轧机中具有优势,但每个机架均安装激光测速仪,较传统AGC而言增加了硬件成本。

4结论