板帶熱連軋硬度前饋控制系統(tǒng)的應用分析研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 17:23 本頁面
【文章內容簡介】 在O點處軋輥剛開始受力并變形。當預壓力增加到P0時，變形為(為負值)，此時輥縫儀清零，然后抬輥，如抬到g點，由于與是對稱的，如果點能找到的話，則，所以，此時輥縫儀人為的指零，所示為人工零位的輥縫儀指示值。此時用厚度為的軋件軋入，產生軋制壓力（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 —軋機的剛度系數，一軋件的塑性系數， 前者為塑性方程，式中為軋件塑性剛度；后者為彈跳方程，式中為軋機彈性剛度。公式()就是用于設定和厚控的彈跳模型的基本方程。計算時以設定計算各機架軋制溫度，并由此計算出軋制力及設定輥縫。然后設有一個溫度波動(如)，再計算此低溫段進入設定輥縫后將產生的厚度和硬度變化。規(guī)程(設定計算)，已知：粗軋出口厚度及要求的成品厚度、負荷分配后的、粗軋出口溫度，粗軋出口寬度、鋼種代號(變形阻力公式系數)，可由溫降方程[5]計算各個機架將會有的并獲得，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線上最可靠的測溫點是粗軋區(qū)出口處，帶鋼傳送時產生的溫降主要是輻射造成的熱量損失，同時也存在自然對流冷卻(空氣)。在實測后，可用長距離輻射溫降公式計算： ()式中：玻爾茲曼常數，； 帶坯的黑度(與絕對黑度相比)； 密度，； 比熱容， 由粗軋出口測溫點到精軋入口測溫點所需的運輸時間，單位是，當帶坯在中間輥道停留后需根據實測時間對進行再次計算。2) 逐架計算各機架軋制溫度(1) 高壓水除鱗的溫降方程 () 上游機架出口厚度；水溫；強迫對流交換系數，其物理含義為當溫差為時單位時間單位面積的換熱量，單位。高壓水端長度，軋件速度。(2) 機架間噴水冷卻由于噴水冷卻也是一種強迫對流，因此計算公式類似，但值不同，需根據機架間噴水冷卻還是輸出道上層冷卻分別確定。 ()機架間距離；強迫對流交換系數，其變化需通過實測來定，而比熱容則是溫度的函數。(3) 軋制過程的熱量得失軋制時存在著兩個相互矛盾的熱過程，一是軋制時軋件塑性變形所產生的熱量造成一個溫升；另一方面軋制時高溫軋件和低溫軋輥相互接觸時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：熱功當量，； 平均單位壓力(接觸弧上)，； 變形區(qū)應力狀態(tài)系數； 當前機架的入口厚度、出口厚度； 軋件與軋輥熱傳導效率，一般為； 吸收效率，即變形熱轉為軋件發(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； 接觸熱傳導系數，由于實測得到的結果將是塑性變形發(fā)熱與軋件、軋輥間接觸熱傳導的綜合結果。因此需積累相當數量的數據才能將這幾個公式中有關未定系數確定下來，這可由二級針對不同的鋼種統(tǒng)計計算得到。3) 計算外摩擦應力狀態(tài)系數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)力學平衡公式為基礎，并假設熱軋時接觸弧表面粘著而不產生相對滑動，變形區(qū)高度方向存在不均勻變形。根據公式計算的數據回歸結果，有： ()4) 計算軋輥壓扁目前普遍公認，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，當軋輥受很大軋制力時軋輥將被壓扁，設壓扁后的軋輥半徑為，接觸弧水平投影長度將為，其函數關系為[6]： ()式中：楊氏彈性模量； 入口厚度與出口厚度之差； 泊松系數；對鋼軋輥，彈性模量，泊松系數，因此由上壓扁弧長公式可得，故有，與方程結合通過聯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。在設定規(guī)程下，由(1)(4)可計算帶坯的硬度影響系數及。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品質量的主要目標，它主要取決于精軋機組。現代熱連軋精軋機組都裝備有自動厚度控制系統(tǒng)，它用來克服帶鋼工藝參數波動對厚差的影響并對軋機參數的變動給予補償[7]。長期以來AGC系統(tǒng)以反饋GMAGC(或稱RFAGC)+MNAGC為主體，對厚度控制采用“基于出口厚度偏差反饋閉環(huán)控制”的方法[8]，缺乏對厚度偏差產生原因分析，針對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[9]：來料硬度波動(主要來自溫度的波動)、來料厚度波動(來自粗軋區(qū))和軋輥偏心，理論與實踐都證明來料硬度波動是影響厚差的主要原因。帶鋼厚差主要決定與精軋機組。為了更好地消除帶鋼弧度偏差（以下簡稱為厚差），需對其產生的原因進行分析，以便針對不同的原因采取不同的對策。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。軋機參數變動將使輥縫發(fā)生周期變動（偏心）及零位漂移（熱膨脹）等。這將使輥縫不調整情況下，軋件厚度發(fā)生緩慢變化活周期波動。自動厚度空子系統(tǒng)用來克服帶鋼工藝參數波動對厚差的影響，并對軋機參數的變動給于補償。 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。彈跳方程的應用解決了精軋機組僅采用一個成品測厚儀時能間接“測量”各機架出口厚度以用作反饋信號來控制厚度，因此具有里程碑意義，反饋AGC的主要優(yōu)點是閉環(huán)反饋來消除偏差。但反饋控制存在的缺點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： () 為軋機預壓靠到將輥縫儀清零后上抬軋輥時輥縫儀的輸出值。輥縫儀信號反映不出軋輥偏心。其中，為軋制力；為軋制力時的軋機縱向剛度；為預壓靠力； 為軋輥預壓靠到時的軋機縱向剛度；為油膜厚度(模型計算)；為軋輥熱膨脹量(模型計算)；為軋輥磨損量(模型計算)；為緄縫零位(一般對其自學習)。由此可見造成彈跳方程
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