在钢铁生产领域，中厚钢板的厚度与板型控制，无疑是决定产品质量的核心要素，其中板型控制的重要性更是不言而喻。而厚度控制的关键手段，便是辊缝控制。从原理上讲，通过调节辊缝的大小，就能实现对钢板厚度的精准调控。但实际情况并非如此简单，辊缝数值并不能直接等同于钢板的实际厚度。举例来说，当辊缝设定为10毫米时，温度高达上千度的红热钢坯在穿过辊缝的瞬间，其厚度必然大于10毫米，绝不会小于该数值。这一现象的产生，源于轧机特有的弹跳特性。
理论上，弹跳方程为解决这一问题提供了思路，但在实际生产场景中，该方程的应用效果却大打折扣。大量复杂的现场因素，严重影响了方程的准确性。这些因素包括：系统响应时间的滞后；钢板在轧制过程中的温度波动；轧辊温度的变化，是处于冷态还是热态；轧辊在不同阶段的磨损程度，如前期、中期与后期的磨损差异；轧辊的几何形状，平辊、凸辊或凹辊；现场冷却水的温度稳定性、流量大小以及分布均匀性；轧辊下压速度的变化；平衡梁抬起的速度；液压缸响应频率的高低；伺服阀流量的调节能力以及响应时间的长短等。值得注意的是，相较于液压缸相对迟缓的响应频率，伺服阀的响应速度明显更快 。
回溯我们厂的中厚板厚度控制系统的发展历程，其最初由某研究院研发，采用模拟架构搭建。尽管该系统在设计阶段就将弹跳方程纳入其中，但由于始终未能进行全面调试，即便系统从理论上具备厚度控制功能，却从未真正在生产中发挥作用。后来，听闻美国研发了一款轧钢厚度控制系统，在实际应用中取得了卓越成效。这套系统被简称为AGC控制，与电视机领域的AGC有着本质区别。电视机中的AGC指的是自动增益控制，而在轧钢行业，AGC代表自动厚度控制。AGC技术类型丰富多样，就中厚板生产而言，主要分为绝对AGC和相对AGC。绝对AGC要求轧制出的钢板厚度与预设值精确一致，相对AGC则只需将钢板纵向厚度控制在一定范围内。从实现难度来看，前者要求极高，后者则相对容易。
美国研发的这款AGC控制系统，最早应用于炉卷轧机。为了降低成本，在某厂投入运行时，他们从国内某知名高校选拔并培训了一批专业人员，负责系统的调试、安装以及后续的维护工作。随着时间推移，这批人员逐渐掌握了该控制系统的软硬件技术，随后开始在国内积极承接相关项目。中标项目后，在国内某钢厂成功应用，取得了显著的经济效益。之后，这套模式被引入我们厂，同样取得了良好的效果。
该系统采用先进的VAM控制总线，配备了CPU、AI、AO、DI、DO、通讯板等一系列高性能硬件设备。实时运行的下位机软件，采用美国山河公司的TURNDU-C++软件，而上位机控制界面则使用C++Builder软件进行开发。然而，该系统在压下同步控制精度方面存在不足。针对这一问题，我展开了深入的研究，并成功发明了一种创新的控制方法。借助这一方法，每30毫米压下行程的同步精度能够有效控制在两道以内。凭借这项成果，我成功获得了国家发明专利。
美国采用的AGC控制方法，主要以钢板进入轧机时头部的厚度作为基准值。在轧制过程中，一旦后续钢板厚度低于该基准，系统就会自动抬高辊缝；反之，若高于基准厚度，系统则会下压辊缝。这种控制策略在钢卷纵向厚度控制方面效果显著，属于典型的相对AGC控制。由于该系统属于移植项目，绝对AGC控制未能顺利实施。这一问题的背后，涉及多个方面的因素，包括控制模型结构的适应性和精确性、数据库的完整性、轧辊的状态、加热工艺的稳定性以及测厚仪反馈的准确性等。就我们厂而言，测厚仪本身精度尚可，但由于其安装位置距离轧机出口较远，导致实际道次轧出的钢板厚度反馈严重滞后，仅能为下一道次的厚度修正提供参考。此前，我曾尝试运用模拟电路实现相对AGC控制，通过放大器、继电器和漏电极小的胆电容完成钢板头部采样，取得了不错的控制效果。
在中板轧机的实际操作中，我发现APC控制效果良好，但AGC控制却不尽人意。经过排查，发现系统硬件采用西门子的控制器FM458系统及相应接口，涵盖输入输出通讯等模块，下位机软件使用CFC控制软件，上位机采用西门子的WinCC界面。这些设备和软件本身并无问题，AGC效果欠佳的主要原因在于速度不匹配。为何卷板轧制时AGC效果优于中板呢？经分析，卷板轧制速度相对较慢，每秒仅0.3米，整体系统反应速度能够轻松跟上；而中板轧制速度高达每秒2.5米，控制系统的响应速度难以匹配。进一步排查发现，问题的根源在于液压缸。我们厂使用的液压缸为国内制造，响应频率仅约10赫兹左右，这极大地限制了整个控制系统的综合响应时间，使其不会高于100毫秒。以每秒2.5米的轧制速度计算，系统从反馈到完成控制，近100毫秒已经过去，这意味着250mm的钢板已经轧出，实际控制的是250mm以后的部分，严重的滞后导致控制效果大打折扣。
降低轧制速度，的确能够提升AGC控制效果。有轧钢操作工反馈，降低轧制速度后使用AGC，效果显著。但工厂的生产目标是追求产量最大化，过低的轧制速度不仅会直接影响产量，还会导致钢板温度快速下降，这对不锈钢轧制极为不利。那么，能否提高液压缸的响应频率呢？从技术层面来看，是可行的，但这需要重新设计和制造液压缸，成本极其高昂，保守估计至少需要四五百万，甚至更高。这一过程不仅涉及材料选择、镀铬工艺、密封技术、耐高压设计等多个复杂环节，还需对液压油库、液压油、滤芯、伺服阀等进行全面改造。此外，改造过程需要长时间停车，安装周期长达数月，对生产造成的影响不可忽视。
某研究所的研究员研发出一款快速AGC方程，并多次表达希望在我们厂进行试用的意愿。据其介绍，该方程在上海某钢厂应用效果良好。出于对新技术的探索，我将其编入程序，并邀请研究员亲自前来调试。然而，由于系统响应速度无法提升，尽管大家付出了诸多努力，该方案最终未能在我们厂成功实施。
在后续参与的改造项目中，我深刻体会到AGC控制的复杂性和挑战性。当时，日本梯麦克公司的一位70岁数学专家带来了一套全新的理论，列出了大量复杂的数学公式。这些理论让我们厂许多轧钢工艺专家感到困惑。尽管我成功理解了其中的原理，但在实际改造过程中，由于各种现实因素的限制，未能将该数学家的理念完全落实。梯麦克的技术人员明确指出，必须将轧制压力提高至万吨以上，而我们厂的老轧机最高轧制压力仅2800吨，这无疑严重限制了厚度控制的效果。此外，他们还特别强调，钢坯温度温差不得高于5度，这对加热炉的温度均匀性提出了极高的要求，从加热炉的结构设计到温度控制，都需要进行严格的把控。而我们厂的钢坯加热炉走风漏气，烧出来的钢坯中间常常有黑印，温差至少二十都以上或更高显然达不到上述要求。
实际上，从理论层面分析，如果所轧制的钢坯温度差能够得到有效控制，轧辊各项性能指标良好，测厚仪安装位置靠近轧机，那么AGC控制的难度将大大降低。在某些特定情况下，做好APC控制，甚至能够达到与AGC控制相似的效果。
如今，随着科技的不断进步，AGC控制技术已经相当成熟。计算机系统实现了多次升级迭代，控制精度和速度不再是制约生产的瓶颈，整个生产环节也发生了翻天覆地的变化。首先，大型宽中厚板轧机的轧制力普遍达到一万吨左右，为高质量的轧制提供了坚实的保障。其次，从加热炉温度均匀度的精准控制，到生产过程中的保温措施；从磨辊加工机床的高精度控制，到轧辊形状的优化；从轧钢温度的实时反馈，到轧辊不同阶段磨损的有效控制；从冷却水分布的精细化管理，到串辊控制的智能化操作，各个环节都建立了精确的控制体系。这些关键信息全部被录入数据库，能够及时调取，为系统的最优综合运算提供数据支持。同时，液压缸的响应频率大幅提高，液压系统的压力、过滤精度和介质性能也得到了显著提升，从而实现了近乎完美的AGC控制，为中厚钢板的高质量生产奠定了坚实的基础。
