高精度轧制理论及技术（中国热加工行业论坛）.ppt

高精度轧制理论及技术（研究生）,,教材,主要参考书,金属塑性加工学－－轧制理论与工艺（第二版）王廷溥，齐克敏主编，2002,1，高精度轧制技术，黄庆学梁爱生著，冶金工业出版社，2002。2，高精度板带材轧制理论与实践，{美}V.B金兹伯格著，姜明东王国栋等译，冶金工业出版社，20003，带钢热连轧的模型与控制，孙一康著，冶金工业出版社，20024，带钢冷连轧计算机控制，孙一康著，冶金工业出版社，20025，金属塑性加工学----轧制理论与工艺（第二板），冶金工业出版社，20016，,学习目的,了解及掌握高精度轧制技术基础理论知识。了解当前国内外现代轧制技术的（现状、特点、发展）新工艺、新技术、新发展,学习要求,了解该学科的核心、科学前沿、发展动态。如阅读国内核心刊物--钢铁、轧钢、金属学报、特殊钢等；国外刊物--IronandSteelEngineerTheIronandSteelInstituteISIJInternational等。,方法,从基本理论掌握入手，理论联系实际，学会分析及解决实际问题的方法和能力。,第二讲厚度控制原理及技术,1P－h图的建立1.1弹性曲线－－表示轧机弹性变形与轧制力间关系曲线,轧机刚度系数K＝tgα∆P/∆fkg/mmK物理意义当轧机产生单位弹性变形时所需施加的负载量。,1）典型图示,S0’原始空载辊缝f轧机弹性变形量,对应弹跳方程,P0预压靠力S0’原始空载辊缝S0考虑预压变形时的相当空载辊缝S压力为0时辊缝指示器读数,2）考虑预压变形时弹性曲线,gkl与0k’l’对称gf＝0f’S0fS0’S＝S0,1.2塑性曲线,当B、H、R、.均一定时,可认为P随h而变,1.3弹－塑性曲线（P－H图）,为了讨论方便，弹、塑性曲线均用直线代替,1）不考虑预压变形时P－H图,可较直观地分析H、h、P以及S0等参数关系，是弹跳方程和塑性方程联解的一种图解形式；直观地反映了轧制条件和轧机刚度对h的影响，并能对轧机操作调整进行分析，是厚控的基础。,2）考虑预压变形时P－H图,2厚度变化原因及特点（规律）2.1厚度差（h↕）类型,1）头部厚度偏差主要原因空载辊缝设置不当；来料参数↕时未能及时调整S0；,2）同板厚差（纵向厚差）主要原因是P↕→使辊缝S0不变的情况下h↕,2.2厚度变化主要原因及特点,1）影响K的因素K当轧机产生单位弹性变形时所需施加的负载量K＝f（P、B、V、辊材质、凸度、D工与D支接触状态..）一般认为在一定轧机上对一定产品B，可认为K不变,K↑→有利轧更薄目前一般K500～600t/mm,2）影响S0的因素S0决定轧机弹跳起始位置，包含压下位置↕→即S0↕→h↕；轧机部件热胀、辊磨损、偏心→S0↕→h↕；,3）影响P的因素←轧件及工艺方面原因（1）轧件温度、成分、组织性能不均等,带张力时的轧制力入口、出口张力因子m1取0.5～0.667、m2取0.335～0.5）,q↕→Qp↕、K↕→P↕→头尾出现两个厚度增大区→↑切损,通过预设定可使h↕大大↓，且轧机K↑→越易消除H↕的影响→↑h精度,B↕、H↕→∆h↕→P↕→P/K↕→S↕→h↕H↑→∆h↑→P↑→P/K↑→S↑→h↑,3厚度控制方法,厚度控制是通过测厚仪or传感器（如辊缝仪、压头等）对带钢实际轧出厚度h连续进行测量，并据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助控制回路和装置or计算机的功能程序，改变压下位置S、张力or速度，把厚度控制在允许偏差范围内。实现厚度的系统－－AGC按厚度调节方式不同分－－反馈式、厚度计式、前馈式、张力、液压式等,3.1调压下－－调厚,1）用测厚仪测厚的反馈式厚控系统（1）控制方法已知M、K、h实测h*→δh→求δS,（2）特点讨论压下效率低,P↕→对板形不利，不适合精调；,存在时间滞后；,2）厚度计式（GM－AGC、P－AGC）把整个机架作为测厚仪，在P发生↕时自动快速调整辊缝。（1）控制方法实测P*、S*－－通过弹跳方程计算任何时刻h*S*P*/K→δh→调δS,对压下机构的电气、机械系统及计算机程序运行等的滞后仍不能消除；,3）前馈式－－主要用于H↕时的控制,由几何关系,,3.2调张力,1）控制方法,（2）特点讨论控制中可使P保持不变；惯性小、反映快、稳定、精度高；控制效果受限制；,一般应用于冷轧末架←M大、辊压扁严重时；热轧h较小时←与调压下配；,3.3调速度－－调厚,因为V↕→Q↕、TْC↕、f↕.→P↕→P/K↕→h↕典型的热连轧加速轧制→↓头尾温差→↓纵向厚差,总之据实际情况不同，可采用不同的厚控方式，往往多种厚控方法相结合M不太大、δh↕大时→调压下为主M较大、δh↕较小时→调张力为主,几个厚控方程,4．厚度设定数学模型,设定模型精度的核心----采用的模型结构、系数的确定、自适应的方法等；,AGC系统的功能----如锁定方法、控制方法（前、反、监控）、补偿功能及输出量的计算等；,4.1厚度设定涉及的数学模型,热连轧精轧轧制规程设定计算框图,冷连轧轧制规程设定计算框图,考虑终轧温度要求时热连轧穿带速度设定计算,由实测T˚RnC（粗轧出口）按数学模型计算，包含中间辊道辐射；精轧各架温降；（1）精轧开轧温度据T˚RnC及中间辊道温降确定－－以辐射为主,2）温度设定计算模型,（B）理论方法设变形热≈接触传导热损机架间辐射及喷水看着一当量冷却系统，令等价传热系数为Kd,（2）终轧温度T˚FnC一般直接统计方法确定；理论方法；（A）统计模型例武钢,且可反算出为保T˚FnC所需的精轧出口速度,可见可利用轧速来调节T˚FnC；可据T˚FnC要求确定精轧出口速度,用工程计算公式轧制压力,K平面变形抗力应力状态系数nq张力影响系数件实际的变形抗力（与钢种、变形程度、变形速度、变形温度有关）可查现有资料（曲线）、用模型计算。,（1）变形阻力模型,累积变形程度（加工硬化）静态下变形抗力um平均变形速度,对成份的影响往往采用对每一种钢种积累一套数据法or用公式中系数修正。,（2）应力状态系数模型热轧主要决定于变形区形状参数,（4）张力影响系数设定计算模型,a1、a2可根据实测结果确定,4.2设定模型自学习,1）影响设定模型精度的因素建立模型的各种假设测量误差系统特性的误差,----既自适应校正,α增益系数β自适应系数β*利用实测数据得到的相应系数的实测值,（2）自适应校正对模型系数修正方法加法自适应yfx1、x2、x3、x4.、xnβ乘法自适应yfx1、x2、x3、x4.、xnβ,β*yi*-f*xi1、xi2、.、xinβ*yi*/f*xi1、xi2、.、xin,βi自学习系数β*i经多次自适应修正后的自学习模型系数“实测值”,4.3模型自学习举例,可学习系数ε、Kd,1）温度模型自学习,m/s或m/h,学习系数（等价传热系数）确定,模型系数自学习,2）轧制压力模型自学习3）辊缝零位自学习4）穿带自适应（动态设定）,5.AGC系统分析方法广泛采用P-H图解法和解析法5.1P-H图解法,当H↑→h↑控制措施－－可↑q、可调S,定义,弹跳方程,5.2解析法,常采用非线性方程线性化的方法来建立各工艺参数、控制参数δP、δS、δV、δH、δK、δq、δh等之间的解析关系,压力方程PfH、h、K、T、q、f,弹跳方程,1）厚度方程2代入（1）联解得,扰动量控制量,2）压力方程3代入（1）联解得,3张力方程,5.3控制输出量的计算,1）AGC实施方式,位置内环、厚度外环需确定δh与控制量调节量δS的关系,电动压下常用，不能消除轧辊偏心,压力内环、厚度外环需确定δh与控制量调节量δP关系,液压压下常用，用恒压力控制能消除偏心的影响,厚度外环消除轧件工艺参数、控制参数的影响,2）反馈输出量的计算,,B）偏心外扰,C）来料抗力δK外扰,3）前馈输出量的计算,前馈（预控）可克服时间滞后加快响应性对突发变量调节效果好,A）位置内环、厚度外环时,给定值,B）压力内环、厚度外环时,C）预报延时时间测得δH后，需延时一段时间后输出给定值PR、SR,反馈控制,由于存在系统时间滞后，h波动段较长,前馈控制预控延长时间,6.AGC系统的组成6.1传统AGC系统由以下功能组成,6.2硬度前馈AGCKFF-AGC----冷、热轧中广泛采用,对连轧，δH随各架AGC已逐渐↓，而对后几架δK成为提高AGC精度的重点；δK具有重发性，即来料δK对每个机架都将产生一个新的δh,KKF－AGC提高了AGC功能及厚度控制精度,2）输出量的计算,,,,1）KFF-AGC控制方案,对连轧在后几架投入KFF-AGC,（1）热连轧KFF-AGC常用方案,OR,3）控制量的确定,调压下,由压力方程,,谢谢,