连退炉加热段通板稳定技术的研究

摘要

退火是冶金企业生产高质量冷轧薄板产品的一道必经工序，可以提高钢材抗拉强度、屈服强度，改善薄板机械性能和表面质量。连退控制技术发展到现在，已经逐渐形成了目前以加热技术、冷却技术及高速通板技术为核心的现代连退技术。为满足用户对冷轧带材更高的要求，连续退火炉内的产品正在向越薄越宽的方向发展，而且炉内的通板速度也越来越快，然而在稳定通板的情况下，炉内带钢的瓢曲和跑偏成为一个日益突出的问题。
　　本文主要以炉内带钢瓢曲和跑偏的频发区—连退炉加热段为背景，从炉内实际存在的并与带钢瓢曲和跑偏有直接关系的控制系统出发，为保证炉内加热段通板稳定，对炉内炉辊凸度和带钢张力进行相关研究。
　　本文首先通过带钢在加热段运行时与炉辊之间换热的机理分析，获得带钢与炉辊的换热对炉辊凸度影响量，从而为确定炉辊凸度补偿作铺垫。本文按照抵消热量交换对炉辊凸度的影响这一原则进行补偿炉辊的凸度变化量，考虑到顶辊室与底辊室的各自具体情况，分别采取不同的补偿方案进行炉辊凸度的补偿，从而保证炉辊凸度不受热量交换的影响，有利于炉内加热段的稳定通板。
　　对炉辊凸度进行补偿后，炉辊凸度不受换热的影响，在此基础上，进行加热段带钢张力的设定。由于没有统一确切的方式设定加热段通带张力，则对张力的具体设定显得非常必要。本文首先根据相关机理分析和带钢瓢曲的极限张力来设定加热段带钢张力，而机理分析精确性会受到现场的影响，则根据现场数据采用BP神经网络建立加热段带钢张力模型;但是此张力模型只能反应一般规律，并不能给出加热段最优张力值。本文考虑到炉内加热段带钢张力产生的机理，所以采取建立辊速优化模型来间接获得张力优化模型。根据加热段“带钢瓢曲和跑偏制度”、“能耗制度”、“生产效率”和“带钢热处理制度”下，建立炉辊辊速的0-1整数规划优化模型，采用遗传算法进行求解，最终获得优化后的炉辊辊速，从而间接获得炉内加热段优化后的带钢张力值。本文的研究对加热段稳定通板具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 通板稳定技术的国内外研究现状

1．2．1 带钢瓢曲和跑偏国内外研究现状

1．2．2 连退炉内带钢跑偏及瓢曲控制技术的研究现状

1．3 连退炉通板稳定存在的问题和发展趋势

1．3．1 连退炉通板稳定存在的问题

1．3．2 连退炉通板稳定的发展趋势

1．4 本文研究目的和主要工作

第2章 基础理论

2．1 带钢瓢曲的机理

2．1．1 带钢瓢曲发生的原因

2．1．2 不同因素与带钢瓢曲的关系

2．2 炉辊热凸度控制系统

2．2．1 炉辊的热凸度

2．2．2 炉辊热凸度控制系统构成

2．3 加热段带钢张力控制系统

2．3．1 加热段张力动态模型

2．3．2 基于速度调节的张力控制系统

2．4 BP神经网络与遗传算法

2．4．1 BP神经网络

2．4．2 遗传算法

2．5 本章小结

第3章 加热段炉辊凸度的补偿分析

3．1 炉辊凸度补偿的必要性

3．2 炉辊凸度变化的分析

3．2．1 炉辊凸度设定的分析

3．2．2 炉辊热凸度变化的机理分析

3．3 炉辊凸度补偿

3．3．1 炉辊凸度补偿方法

3．3．2 顶辊端部温度设定的神经网络模型

3．3．3 炉内通带顶辊端部温度仿真结果

3．4 本章小结

第4章 加热段通带张力的设定和优化

4．1 加热段通带张力设定存在的问题

4．2 基于加热段通板稳定的张力设定

4．2．1 通带张力设定分析

4．2．2 加热段带钢张力设定的机理分析

4．2．3 加热段带钢张力设定的神经网络模型

4．2．4 加热段通带张力仿真结果

4．3 炉内加热段通带张力优化

4．3．1 不同性能指标的确定

4．3．2 相关变量的定义

4．3．3 张力优化的整数规划模型建立

4．3．4 应用遗传算法对张力优化模型的求解

4．3．5 通带张力优化仿真结果

4．4 本章小结

第5章 总结和展望

参考文献

致谢