板帶熱連軋硬度前饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 17:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在O點(diǎn)處軋輥剛開始受力并變形。當(dāng)預(yù)壓力增加到P0時(shí)，變形為(為負(fù)值)，此時(shí)輥縫儀清零，然后抬輥，如抬到g點(diǎn)，由于與是對(duì)稱的，如果點(diǎn)能找到的話，則，所以，此時(shí)輥縫儀人為的指零，所示為人工零位的輥縫儀指示值。此時(shí)用厚度為的軋件軋入，產(chǎn)生軋制壓力（軋件塑性變形特性為曲線），軋出的厚度為，從圖22可以看出由線 得 由線得 ()式中 —軋機(jī)的剛度系數(shù)，一軋件的塑性系數(shù)， 前者為塑性方程，式中為軋件塑性剛度；后者為彈跳方程，式中為軋機(jī)彈性剛度。公式()就是用于設(shè)定和厚控的彈跳模型的基本方程。計(jì)算時(shí)以設(shè)定計(jì)算各機(jī)架軋制溫度，并由此計(jì)算出軋制力及設(shè)定輥縫。然后設(shè)有一個(gè)溫度波動(dòng)(如)，再計(jì)算此低溫段進(jìn)入設(shè)定輥縫后將產(chǎn)生的厚度和硬度變化。規(guī)程(設(shè)定計(jì)算)，已知：粗軋出口厚度及要求的成品厚度、負(fù)荷分配后的、粗軋出口溫度，粗軋出口寬度、鋼種代號(hào)(變形阻力公式系數(shù))，可由溫降方程[5]計(jì)算各個(gè)機(jī)架將會(huì)有的并獲得，從而確定帶坯分段意義下的硬度變化量。1) 精軋入口溫度由于熱連軋生產(chǎn)線上最可靠的測(cè)溫點(diǎn)是粗軋區(qū)出口處，帶鋼傳送時(shí)產(chǎn)生的溫降主要是輻射造成的熱量損失，同時(shí)也存在自然對(duì)流冷卻(空氣)。在實(shí)測(cè)后，可用長距離輻射溫降公式計(jì)算： ()式中：玻爾茲曼常數(shù)，； 帶坯的黑度(與絕對(duì)黑度相比)； 密度，； 比熱容， 由粗軋出口測(cè)溫點(diǎn)到精軋入口測(cè)溫點(diǎn)所需的運(yùn)輸時(shí)間，單位是，當(dāng)帶坯在中間輥道停留后需根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)間對(duì)進(jìn)行再次計(jì)算。2) 逐架計(jì)算各機(jī)架軋制溫度(1) 高壓水除鱗的溫降方程 () 上游機(jī)架出口厚度；水溫；強(qiáng)迫對(duì)流交換系數(shù)，其物理含義為當(dāng)溫差為時(shí)單位時(shí)間單位面積的換熱量，單位。高壓水端長度，軋件速度。(2) 機(jī)架間噴水冷卻由于噴水冷卻也是一種強(qiáng)迫對(duì)流，因此計(jì)算公式類似，但值不同，需根據(jù)機(jī)架間噴水冷卻還是輸出道上層冷卻分別確定。 ()機(jī)架間距離；強(qiáng)迫對(duì)流交換系數(shù)，其變化需通過實(shí)測(cè)來定，而比熱容則是溫度的函數(shù)。(3) 軋制過程的熱量得失軋制時(shí)存在著兩個(gè)相互矛盾的熱過程，一是軋制時(shí)軋件塑性變形所產(chǎn)生的熱量造成一個(gè)溫升；另一方面軋制時(shí)高溫軋件和低溫軋輥相互接觸時(shí)所損失的熱量造成溫降。因此變形區(qū)變形發(fā)熱方程為： ()式中：熱功當(dāng)量，； 平均單位壓力(接觸弧上)，； 變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)； 當(dāng)前機(jī)架的入口厚度、出口厚度； 軋件與軋輥熱傳導(dǎo)效率，一般為； 吸收效率，即變形熱轉(zhuǎn)為軋件發(fā)熱的部分占總變形熱的百分比，一般為，前幾架大些，后幾架小些。接觸傳導(dǎo)造成的溫降為： ()式中：帶鋼和軋輥溫度； 考慮壓扁后的變形區(qū)接觸弧長； 軋輥線速度，平均厚度； 接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)，由于實(shí)測(cè)得到的結(jié)果將是塑性變形發(fā)熱與軋件、軋輥間接觸熱傳導(dǎo)的綜合結(jié)果。因此需積累相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)才能將這幾個(gè)公式中有關(guān)未定系數(shù)確定下來，這可由二級(jí)針對(duì)不同的鋼種統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到。3) 計(jì)算外摩擦應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)為了求出單位壓力在接觸弧上的分布，以便通過積分求出總壓力，以的變形區(qū)力學(xué)平衡公式為基礎(chǔ)，并假設(shè)熱軋時(shí)接觸弧表面粘著而不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，變形區(qū)高度方向存在不均勻變形。根據(jù)公式計(jì)算的數(shù)據(jù)回歸結(jié)果，有： ()4) 計(jì)算軋輥壓扁目前普遍公認(rèn)，基于變形區(qū)力平衡理論的(西姆斯)公式是最適于熱軋帶鋼軋制力模型的理論公式，公式的軋制力模型是，當(dāng)軋輥受很大軋制力時(shí)軋輥將被壓扁，設(shè)壓扁后的軋輥半徑為，接觸弧水平投影長度將為，其函數(shù)關(guān)系為[6]： ()式中：楊氏彈性模量； 入口厚度與出口厚度之差； 泊松系數(shù)；對(duì)鋼軋輥，彈性模量，泊松系數(shù)，因此由上壓扁弧長公式可得，故有，與方程結(jié)合通過聯(lián)解軋制力公式和軋輥壓扁公式才能最終求出及軋制力。又金屬變形阻力為： () ()其中：平均變形速度、真正變形程度。不同鋼種有不同的。在設(shè)定規(guī)程下，由(1)(4)可計(jì)算帶坯的硬度影響系數(shù)及。3 硬度前饋控制系統(tǒng)（AGC）熱連軋帶鋼厚度精度一直是提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要目標(biāo)，它主要取決于精軋機(jī)組?，F(xiàn)代熱連軋精軋機(jī)組都裝備有自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)，它用來克服帶鋼工藝參數(shù)波動(dòng)對(duì)厚差的影響并對(duì)軋機(jī)參數(shù)的變動(dòng)給予補(bǔ)償[7]。長期以來AGC系統(tǒng)以反饋GMAGC(或稱RFAGC)+MNAGC為主體，對(duì)厚度控制采用“基于出口厚度偏差反饋閉環(huán)控制”的方法[8]，缺乏對(duì)厚度偏差產(chǎn)生原因分析，針對(duì)不同原因采用不同措施的控制策略。影響帶鋼厚差的主要因素有三個(gè)[9]：來料硬度波動(dòng)(主要來自溫度的波動(dòng))、來料厚度波動(dòng)(來自粗軋區(qū))和軋輥偏心，理論與實(shí)踐都證明來料硬度波動(dòng)是影響厚差的主要原因。帶鋼厚差主要決定與精軋機(jī)組。為了更好地消除帶鋼弧度偏差（以下簡稱為厚差），需對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，以便針對(duì)不同的原因采取不同的對(duì)策。造成帶鋼厚差的原因可以分為兩大類：，這包括來料頭尾溫度不勻、水印、來料厚度不勻以及化學(xué)成分偏析等。，這包括支撐輥偏心、軋輥熱膨脹、軋輥磨損以及軸承油膜厚度變化等。軋機(jī)參數(shù)變動(dòng)將使輥縫發(fā)生周期變動(dòng)（偏心）及零位漂移（熱膨脹）等。這將使輥縫不調(diào)整情況下，軋件厚度發(fā)生緩慢變化活周期波動(dòng)。自動(dòng)厚度空子系統(tǒng)用來克服帶鋼工藝參數(shù)波動(dòng)對(duì)厚差的影響，并對(duì)軋機(jī)參數(shù)的變動(dòng)給于補(bǔ)償。 硬度前饋AGC的提出最早采用的AGC算法是基于彈跳方程的反饋AGC。彈跳方程的應(yīng)用解決了精軋機(jī)組僅采用一個(gè)成品測(cè)厚儀時(shí)能間接“測(cè)量”各機(jī)架出口厚度以用作反饋信號(hào)來控制厚度，因此具有里程碑意義，反饋AGC的主要優(yōu)點(diǎn)是閉環(huán)反饋來消除偏差。但反饋控制存在的缺點(diǎn)很大一部分亦正是由于采用了彈跳方程，而基于彈跳方程計(jì)算出的厚度不精確是影響反饋控制精度的主要因素，目前所用的彈跳方程為： () 為軋機(jī)預(yù)壓靠到將輥縫儀清零后上抬軋輥時(shí)輥縫儀的輸出值。輥縫儀信號(hào)反映不出軋輥偏心。其中，為軋制力；為軋制力時(shí)的軋機(jī)縱向剛度；為預(yù)壓靠力； 為軋輥預(yù)壓靠到時(shí)的軋機(jī)縱向剛度；為油膜厚度(模型計(jì)算)；為軋輥熱膨脹量(模型計(jì)算)；為軋輥磨損量(模型計(jì)算)；為緄縫零位(一般對(duì)其自學(xué)習(xí))。由此可見造成彈跳方程
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