1420mm冷轧机组板形控制系统研究与优化

摘要

近年来，随着科学技术的不断进步，板形控制技术的不断发展，促进了冷轧带钢装备进步和产业升级，板型控制在冷轧生产中具有非常重要的作用。随着客户对于带钢板形要求的不断提高，提升冷轧带钢板形质量已经成为各大钢厂的重点攻关对象，因此对于板形的闭环反馈控制系统的研究也日趋深入。本文以某钢厂1420mm机组冷轧机组的板形闭环反馈控制系统作为背景，针对控制系统模型及算法，对于影响板形的因素进行系统模拟和工业实践，取得了一定成果。本文主要内容和研究成果如下: (1)本文首先介绍了板形的基本概念和产生机理，通过分析轧辊弹性形变理论和板形控制理论的组成进一步了解板形控制技术，展示了19世纪以来各国板形控制理论发展方向和最新板形控制技术，确立本文研究背景和内容。 (2)以某1420mm机组为例，本文介绍了板形控制理论和控制技术，详细的对板形控制系统的控制方式进行解析，介绍了板形表达方程，了解了工作辊弯辊、中间辊弯辊、轧机水平调节、分段冷却和窜辊系统对于板形调节的重要作用，通过深入分析板形控制的机理，了解了目标板形的设置和调节方式。 (3)为了对轧机的板形调控功能进行分析，本文在理想轧制条件下建立了三维有限元模型，分析所有板形影响因素和板形控制因素对板形的影响规律，并研究了它们之间的相互影响关系，得到了工作辊弯辊和中间辊弯辊对于二次板形、四次板形、二次平坦度和四次平坦度的控制特性。 (4)本文通过板形闭环控制系统进行动态仿真，对弯辊力分配模块所配备的两种弯辊力分配算法的机理进行深入分析，证明了X0点法和比例分配法的合理性，并针对原有板形闭环反馈控制模型的缺点，给出了两种弯辊力如何控制的改进方法，仿真结果表明，新模型明显优于原模型。 (5)在生产实际中我们用新的X0点法模型后，带钢的二次板形和四次板形的平均均方根误差有了降低，上机应用取得了预期的效果，也用实践说明了新的板形闭环控制算法对板形的改善是有效的。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景

1．2板形控制技术的发展

1．2．1弯辊技术

1．2．2窜辊技术

1．2．3压下倾斜技术

1．2．4轧辊交叉技术

1．2．5特殊辊形轧制技术

1．2．6轧机分段冷却技术

1．3板形闭环反馈系统的发展

1．3．1接触侧张式板型仪

1．3．2非接触式板型仪

1．4板形控制模型的研究现状

1．5课题主要研究内容及意义

第2章某1420酸轧机组板形控制系统解析

2．1板形的基本概念

2．1．1板形的描述

2．1．2板形的生成机理

2．2板形控制理论

2．2．1板形控制理论的组成

2．2．2轧辊弹性变形理论

2．3板形控制技术

2．3．1改变轧辊形曲线形状的控制方法

2．3．2改变轧辊间相对位置的控制方法

2．4对象轧机设备的设备工艺概况

2．4．1预设定控制模块

2．4．3闭环反馈控制模型

2．5系统概述

2．6板形控制原理

2．7本章小结

第3章板形控制模型影响因素仿真分析

3．1建立理想轧制条件下的三维有限元模型

3．1．1模型简化

3．1．2网格划分

3．1．3材料模型

3．1．4接触与摩擦

3．1．5边界条件

3．3带钢轧制过程中三维有限元模型验证

3．4板形干扰因素与控制手段

3．5板形干扰因素

3．5．1来料板廓波动

3．5．2轧制力的变化

3．5．3轧辊辊径的变化

3．6板形控制手段

3．6．1弯辊

3．6．2窜辊

3．7板形干扰因素与控制手段的相互影响分析

3．7．1变形抗力与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．2压下率与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．3入口带钢厚度与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．4后张力与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．5前张力与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．6入口带钢二次比例凸度与板形控制手段的相互影响关系分析

3．7．7入口带钢四次比例凸度与板形控制手段的相互影响关系分析

3．8本章小结

第4章板形控制策略研究与实现

4．1板形控制策略研究

4．1．1 X0点法的宏观控制策略

4．1．2 X0点法的微观控制策略

4．2板形闭环控制模型研究

4．2．1闭环控制模型机理分析

4．2．2闭环控制模型算法改进

4．3仿真实例

4．3．1 1420闭环反馈控制离线仿真系统

4．3．2 X0点法仿真效果

4．3．3比例分配法仿真效果

4．4本章小结

第5章板形控制模型现场应用研究

5．1板形闭环控制模型调试与优化

5．1．1现场板形控制情况

5．1．2板形闭环控制实验方案

5．2板形闭环控制模型的实验结果

5．2．1板形实绩偏差比较

5．2．2板形控制精度比较

5．3本章小结

第6章结论与展望

参考文献

致谢