板带热连轧AGC系统的研究与应用

摘要

本文以某750mm热轧中宽带精轧机组AGC系统改造为研究背景，重点研究了板带热连轧过程中的厚度控制系统。结合液压式厚度自动控制的基本原理及先进的自动控制理论，给出了一套综合优化的热连轧厚控算法，并基于此开发了工程可实现的AGC计算机控制系统。现场工程实践表明，该套热连轧厚度控制策略取得了较高的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下：
　　 1)分析了板带热连轧过程中产生厚度偏差的机理，列出了影响厚度波动的因素，通过分析轧机弹跳曲线对各种厚度控制方法进行解析，将厚度偏差与辊缝调节量之间的关系清晰化。
　　 2)针对热连轧过程中温度波动对出口厚差影响较大的问题，采用基于弹跳方程的GM-AGC消除每架轧机稳定轧制过程中的厚度波动，从而获得了尽可能一致的同板厚差，为末机架监控AGC奠定了良好基础。
　　 3)由于出口测厚仪一般安装在末机架后3-5米处，监控AGC是一个大滞后系统，尤其是在轧机低速轧制过程中。针对这一现象，提出带有SMITH预估补偿回路的监控AGC完成对热轧带钢出口厚度的闭环控制。既有效解决了因大滞后易带来的控制系统振荡，又兼顾了控制系统的动态响应和稳态精度。
　　 4)基于以上对厚度控制算法的研究，采用SIEMENS PLC自主开发了一套高性能、高响应的热连轧厚控计算机系统，给出了计算机系统的硬件配置和软件结构。目前，该计算机系统已应用到某热轧中宽带生产实际。
　　 实际的运行结果和曲线表明，热连轧AGC控制系统运行稳定，带钢出口厚度精度控制在±50μm之内。
　　 本文的研究结果针对板带热连轧机的厚度控制，具有很强的实用性和推广价值。此外在厚度控制算法的研究方面也有一定的突破，摸索出一套适用于热连轧厚控的最优组合方案。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 热连轧技术发展概况

1.2.1 热轧带钢生产技术的发展史

1.2.2 我国热轧带钢轧机的概况

1.3 厚度自动控制的发展概况

1.4 本课题的目的及意义

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 厚度自动控制基本原理

2.1 弹跳方程

2.2 弹塑性曲线

2.2.1 塑性变形方程

2.2.2 弹塑性曲线(P-H图)

2.2.3 弹塑性曲线的实际意思

2.3 影响厚度波动的因素

2.3.1 轧件来料厚度的波动

2.3.2 带坯纵向温度变化的影响

2.3.3 连轧过程中辊缝的变化

2.4 板带厚度控制方法

2.4.1 调压下(改变原始辊缝)

2.4.2 调张力

2.4.3 调轧制速度

第3章 热连轧厚度自动控制策略

3.1 厚度计式AGC

3.2 监控AGC

3.2.1 传统监控AGC

3.2.2 Smith预估器监控AGC

3.3 前馈式AGC

3.3.1 厚度前馈AGC

3.3.2 硬度前馈AGC(KFF-AGC)

3.4 AGC系统的补偿控制

3.4.1 速度补偿

3.4.2 尾部补偿

3.4.3 轧辊偏心补偿

3.4.4 轧辊热膨胀和磨损

3.4.5 油膜厚度补偿

第4章 热连轧机厚度自动控制系统

4.1 工艺、设备技术参数

4.2 液压辊缝控制系统

4.2.1 压下系统的主要设备

4.2.2 AGC控制系统结构

4.2.3 液压辊缝控制(HGC)系统

4.4 控制系统程序说明

4.4.1 基础自动化功能说明

4.4.2 过程自动化功能说明

4.4.3 AGC控制系统程序结构

4.4.4 AGC程序介绍

4.5 人机界面HMI的设计

4.5.1 轧制过程主画面

4.5.2 HGC轧制过程画面

4.5.3 液压系统状态监控

4.6 实际控制效果

4.6.1 GM-AGC控制效果

4.6.2 监控AGC控制效果

4.6.3 监控AGC+GM-AGC控制效果

第5章 结 论

参考文献

致谢