板带轧机自动控制
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内容提要本设计是冷连轧机上使用的钢板厚度自动控制系统。
主要作用是对连扎机的压下量进行精确微小的调整,用来消除轧件和工艺方面的因素影响轧制力而造成的厚度偏差。
对于轧制钢板的厚度精度进行控制调整,确保成品钢板的精度控制在规定的范围内。
液压AGC是厚度自动控制的简称,液压AGC采用了液压执行元件(压下缸)的AGC,国内成为液压压下系统。
AGC是现在板带轧机的关键系统,其功能是不管板带偏差的各种扰动因素如何变化,都能自动调节压下缸的位置,即轧机的工作辊间隙,从而是出口板厚恒定,保证产品的目标厚度、同板差、异板差达到性能指标要求。
本设计是从研究冷连扎机的执行部件入手,借鉴原系统图的设计方案,针对实际情况,综合理论知识和实践经验,绘制了连扎液压厚度自动控制部分原理图。
系统图完成后,本人对伺服系统进行了设计计算,选择元件和管路计算。
最后完成机架部分的阀台和油箱泵站的有关设计。
本文从研究当前液压系统的国内现状和发展趋势入手,以节能减排,创新,绿色,可持续发展为起点,提出解决方案。
相信AGC技术将向着高频化、高响应、高稳定性和高精度方向发展。
高性能的伺服阀,比例伺服阀和高精度测量装置也将出现,这将会给液压技术带来新一轮的革命。
目录内容提要 (I)1 绪论 (1)1.1 概述 (1)2 系统原理设计 (3)2.1 系统原理 (3)2.2 伺服控制系统的原理及其组成 (3)2.3 伺服系统的设计步骤 (4)3 液压系统的计算及元件的选择 (5)3.1 液压缸基本参数的确定与计算 (5)3.2 伺服阀的选择 (7)3.3 泵与电机的选择 (8)3.4 联轴器的选择 (10)3.5 液压阀的选择 (10)3.6 液压辅件的计算与选择 (13)4 阀的设计 (21)4.1 液压泵站主泵阀块设计 (21)4.2 机架阀块设计 (21)5 油箱与泵站的设计 (22)5.1 油箱的设计 (22)5.2 泵站的设计 (25)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 概述1.1.1 课题国内背景:钢板的冷轧机作为一种生产工艺经过了多种演变,它由单机架非可逆单张轧制,发展到成卷可逆轧制,冷轧机由单击架逐步发展成三机架、四机架、五机架乃至六机架的连扎机,最后出现了全连续轧机。
板带轧机电动及液压压下联合控制系统是一种现代化的金属加工设备控制系统,该系统采用了电动和液压联合控制的方式,可以实现高精度的板带轧制操作。
下面将详细介绍该系统的原理、结构和优势。
该控制系统的原理是利用电动机和液压系统相互配合,通过控制电动机的输出扭矩和液压系统的输出压力,来实现对板带轧机的轧制过程进行精确控制。
具体来说,电动机提供动力驱动轧机的辊筒旋转,而液压系统则通过调节油液的压力,来控制辊筒的压下力,从而调整板带的厚度。
该控制系统的结构主要包括电动机、液压系统、传感器和控制器。
首先,电动机负责提供动力,并通过变频器调整电机的转速,以控制板带的进给速度。
其次,液压系统负责提供压下力,并通过调节泵的输出压力,来控制板带的厚度。
传感器用于实时监测板带的厚度和轧制力,并将信号传送给控制器。
最后,控制器根据传感器的反馈信号,根据预设的轧制参数,通过调节电动机和液压系统的工作参数,来实现对轧机的精确控制。
该控制系统的优势主要体现在以下几个方面。
首先,电动和液压的联合控制方式可以充分发挥两者的优势,电动部分能够实现高速运动和快速响应,液压部分则可以提供较大的压下力,并且具有较高的精确度。
其次,该系统具有较高的自适应能力,能够通过实时监测板带的厚度和轧制力,自动调整工作参数,以适应不同的板带材料和加工要求。
再次,该系统具有较高的稳定性和可靠性,能够保证板带的轧制过程稳定、一致,并且提高生产效率和产品质量。
最后,该系统还具有较高的安全性,可以通过监测和保护装置,对电动机和液压系统进行实时监测和故障保护,确保操作人员的安全。
总之,板带轧机电动及液压压下联合控制系统是一种高效、高精度、高稳定性的金属加工设备控制系统。
该系统通过电动机和液压系统的联合控制,能够实现对板带轧机的精确控制,提高生产效率和产品质量。
板带轧机电动及液压压下联合控制系统(二)板带轧机电动和液压压下联合控制系统是一种集电动控制和液压控制于一体的新型轧机控制系统。
1、过程控制系统包括:被控对象,测量变送装置,计算机和执行机构组成的闭环控制系统。
2、过程控制系统的基本类型:数据收集系统,操作指导系统,直接数字控制系统(DDC),监督计算机控制系统(SCC),多级信息管理系统(MIS),分散控制系统(DCS)。
3、道次计算的计算方式:预设定计算,自适应计算,自学习计算,重新计算。
4、轧制自动控制系统中依靠质量分类功能完成对控制精度的评价。
5、轧制自动控制系统中依靠模拟轧钢功能对系统进行调试。
6、压下方式分类:两大类(绝对方式和相对方式)五种压下方式。
1)绝对方式类:压下率ε方式,轧制力方式。
2)相对方式类:压下率分配比方式,轧制力分配比方式,轧制功率分配比方式。
7、常用的负荷分配模型:负荷分配的能耗模型,等功率裕量负荷分配模型,等压力负荷分配模型,等主负荷条件负荷分配模型。
8、轧制速度设定的基本模型是:流量方程和前滑模型。
9、连轧的速度设定包括两个部分分别是:(1)主令速度υMR,它控制整个机组同步加减速,其数值范围为0% ~ 100%。
(2)各机架相对速度设定值υSR i,一般按秒流量来设定。
9、相邻的机架之间轧件上的张力因某种原因有所增加时,此张力的波动会使后一机架上的轧制力减小,力矩增大,前滑减小,速度降低,而且还会使前一机架上的轧制力减小,力矩减小,速度提高,前滑增大。
10、控制张力的方法可分为间接法和直接法。
绝大多数用间接法进行张力控制。
11、影响空载辊缝的因素:1)支承辊偏心的影响2)轧制过程中,轧辊和机座零件的温度升高产生的热膨胀3)轧辊的磨损,使辊缝发生变化或“漂移”4)压下装置的调整位置。
12、轧机弹性变形曲线的测定方法:1)轧制法2)轧辊压靠法。
13、常用厚度控制方式有哪些:调整压下,调整张力,调整轧制速度。
14、板厚控制系统中的检测装置常用的传感器类型有:接触式和非接触式。
包括:测厚仪,位移传感器,压力传感器,电感式,变压器式。
15、板形缺陷:单边浪,双边浪,中浪,肋浪,局部飘曲。
板带轧机AGC自动控制系统研究作者:谭柱花来源:《科教导刊》2012年第03期摘要自动厚度控制(AGC: Automatic Gauge Control)功能的目的是通过精轧机压下机构的调整以及其他一些补偿措施,消除在轧制过程中沿带钢长度方向因各种原因产生的带钢厚度偏差,保证精轧成品带钢纵向(沿中心线)厚度满足精度要求。
关键词自动厚度控制补偿措施带钢精度要求中图分类号:TP2 文献标识码:AResearch on Strip Mill AGC Automatic Control SystemTAN Zhuhua(Yunnan Yuxi Emerging Steel Co., Ltd., Yuxi, Yunnan 653100)Abstract Automatic gauge control ( AGC: Automatic Gauge Control ) function is designed by the finishing mill screwdown adjustment as well as a number of other compensation measures, eliminate in the process of rolling along the length of the strip direction for various reasons the strip thickness deviation, ensure finish rolling strip longitudinally ( along the center line ) thickness to meet the accuracy requirementsKey words automatic thickness control; compensation measures; strip steel; accuracy1 AGC控制原理1.1 带材厚差产生的原因带材厚度发生变化的原因可以归结为由轧件产生的、由轧机产生的、轧制工艺状态变化造成的、以及轧机操作引起的几大类。
中厚板轧机全自动轧钢控制功能的在线实现吕斌发布时间:2022-03-14T14:34:22.842Z 来源:《中国科技信息》2021年11月下作者:吕斌[导读] 钢铁企业是我国经济发展的重要环节。
新疆八一钢铁股份有限公司吕斌摘要:轧钢是利用合适的加工方法,对钢坯或钢锭进行加工,将其压制成相应的形状,在轧钢过程中需要确保轧钢产品的质量、尺寸、形状等都能够满足生产要求,达到其精准度符合生产标准。
一般来说,在轧钢过程中,电气自动化系统有着较高的运行稳定性,对其精度控制也非常好,因此需要实现对电气自动化系统的合理应用,通过与轧钢系统融合,让轧钢过程更加精确,满足轧钢产品的生产需求,推进轧钢质量提升,保障企业具备较好的经济效益。
关键词:轧钢;自动化技术;应用前言随着科技的发展,自动化技术对基础生产领域的发展产生重要的影响,同时,对钢铁行业的工艺控制有着本质的提升。
目前,在国内钢铁行业,轧钢技术受科技智能化的影响,已采用智能电网控制、无人化和自动化生产。
通过智能电气自动化技术的推广,是提升我国钢铁工业重要的基本保障,工业制造及生产功能得到了极大的改善。
1轧钢技术及轧钢电气自动化技术简述1.1轧钢的定义轧钢技术是钢的生产和制作的一种形式,同时也是生产方式中最重要的一种。
钢铁生产中产生的一种特殊技术,目的是将钢从钢锭或钢坯的形状轧制成规定的形状。
它是通过轧制施加压力来操作的,主要是通过轧制压力挤压来实现的。
通常,轧钢生产要经过多次轧制、多轧机连续轧制,最终形成轧制目标产品。
轧钢技术是一种特殊的钢材加工,因为它主要是通过压力来进行的,所以该技术的工艺过程与其他需要压力的工艺有些相似,但不同之处在于该工艺中钢材的天然质量。
因为钢的内在质量在加压过程中相当稳定。
其次,它不同于其他技术的原因在于,轧钢技术最终可以生产出不同形状要求的钢,因此它可以通过各种形式的变化来满足不同的工艺需求,适应不同的使用场景,轧钢技术的有效应用可以在很大程度上提升钢材的性能。
板带轧机电动及液压压下联合控制系统范本引言:板带轧机是现代工业生产中常用的金属加工设备之一。
其主要功能是将金属板带通过连续的轧制工艺,通过辊道系统进行轧制加工,使其在压下的作用力下变形成所需的形状和尺寸。
电动控制和液压控制是板带轧机控制系统中常用的两种控制方式。
本文将介绍一种板带轧机电动及液压压下联合控制系统的范本。
一、系统结构该系统由电动控制和液压控制两部分组成,并通过联合控制实现板带轧机的正常运行。
系统结构图如下所示:[图1:系统结构图]1. 电动控制系统电动控制系统是整个板带轧机控制系统的核心,负责控制板带的运行速度、轧制力度等参数。
电动控制系统包括主电机控制、辊道控制、轧制力控制等子系统。
1.1 主电机控制主电机控制系统通过控制主电机的转速实现板带运行速度的控制。
主电机采用变频控制方式,通过调整电压和频率来实现转速的调节。
通过给主电机提供不同的转速信号,即可控制板带的运行速度。
1.2 辊道控制辊道控制系统负责控制辊道的开闭状态,即控制板带的进出口。
采用电动辊道,可以通过控制电机的正反转来控制辊道的开闭。
辊道控制系统通过接收信号来判断板带是否需要进入或离开辊道,进而控制电机的工作状态。
1.3 轧制力控制轧制力控制是实现板带轧制加工的关键。
通过调节辊道下的液压缸的压力来实现轧制力的调节。
液压缸的压力可以通过液压控制系统来控制,后文将介绍液压控制系统的具体实现。
2. 液压控制系统液压控制系统是板带轧机控制系统中的另一个重要组成部分。
其主要功能是控制轧制过程中辊道下的液压缸压力的大小,从而实现轧制力的控制。
液压控制系统由液压装置、液压缸控制、压力传感器等组成。
2.1 液压装置液压装置是液压控制系统的核心部分,通过提供高压液体来驱动液压缸工作。
液压装置包括油泵、储油器、电磁阀等。
油泵负责将液体从储油器中抽出并提供给液压缸,电磁阀负责控制液体的流动方向。
2.2 液压缸控制液压缸控制是液压控制系统的另一个重要组成部分。
《板带轧机系统自动控制》课程教学大纲英文名称:Auto Control of Plate and Strip Mill System课程编码:01111100学时:32 学分:2课程性质:专业限选课课程类别:理论课先修课程:高等数学、材料力学、弹塑性理论、机械原理开课学期:第七学期适用专业:轧钢设备及工艺一、课程的性质与任务本课程是轧钢设备及工艺专业方向限选课程。
本课程强调实用性和系统性相结合,重点叙述板带轧制生产过程中的数学控制模型,然后结合具体轧机生产线,介绍热轧板带和冷轧板带的轧制过程计算机控制系统结构和功能。
本课程的教学源于现代板带轧制生产的速度越来越快,质量要求越来越高,计算机自动控制技术得到了越来越多的应用。
本课程教学所要达到的目的是使学生形成对实际板带轧制生产中应用的自动控制技术的全面认识和系统的控制模型理论基础。
二、教学目标与要求本课程与专业其余课程的学习相辅相成,互为补充,在学习本课程后,学生所要达到的目标和要求是:1、了解过程自动控制的基本控制系统,对轧制系统自动控制有一个宏观认识。
2、掌握轧制生产工艺及自动化的常用数学模型,并熟悉一些简单而典型的应用,能看懂实际生产中的模型原理并理解其意义。
3、掌握板厚、板形自动控制的基本原理、数学模型和系统组成,熟知实际生产中使用的各种板厚、板形控制手段和方法,并能从所学课程中找到其理论基础。
4、通过实验课加深学生对轧制生产过程中的板形、板厚控制的直观认识,熟知各种控制手段实现所需的设备及其使用原理。
5、通过整个课程的学习,培养学生在解决实际问题时运用理论知识的严谨性和不同问题区别对待的灵活性。
三、课程的基本内容与教学要求第一课第1章绪论[教学目的与要求]:1.了解过程计算机控制发展概况。
2.理解过程计算机控制在工业生产中使用时的技术要求。
3.掌握过程计算机控制系统的基本类型。
4.了解轧制过程计算机控制发展概况。
5.了解过程计算机控制在轧制生产中的使用情况。
板带轧机电动及液压压下联合控制系统随着科学技术的进步,我国经济得到了快速的发展,汽车、电子等行业对板带钢材的质量要求越来越高。
厚度是板带材最重要的质量指标之一,厚度自动控制AGC控制性能的优劣将直接影响轧制产品的质量。
本文对该轧机采取的改造方案为电动压下和液压压下联合控制板厚,由电动压下进行辊缝粗调,液压压下系统负责辊缝精调。
板带轧机厚度控制理论1.1.影响轧制产品厚度的因素轧制过程中,影响轧制产品厚度的因素很多,根据弹跳方程,生产实际中影响轧制产品厚度的因素主要如下:1.1.1.轧机的机械装置和液压装置在轧机加工装配过程中,零部件之间的误差对轧机的刚度和空载辊缝造成直接影响,从而使得轧制产品的厚度偏离目标值。
轧机开始运作之后,其零部件会发生变形或扭曲,这都会改变轧机辊缝的大小和形状。
一般情况,轧机的刚度越大,轧机的弹跳量越小,辊缝的变化程度和轧制产品厚度偏差都越小,产品尺寸精度就越高。
1.1.2.轧件的来料特性厚度不均、硬度变化、截面变化、平直度变化等来料特性会对轧制生产过程中的轧制力大小和辊缝值变化产生一定影响。
当影响因素已知,而来料特性未知,这就难以满足轧制产品的厚度要求,此时,只有轧机的厚度自动控制系统才能保证产品的质量。
1.1.3.轧机的控制系统轧机的控制系统分为轧机硬件设备和控制模型。
限制轧机厚度控制精度的硬件因素主要有计算机的速度与精度、传感器的精度与稳定性等。
板带轧机压下控制系统2.1.电动压下自动控制系统2.1.1.电动压下控制过程本轧机的传动侧和操作侧分别安装一台西门子直流电机,用于空载时粗调轧机辊缝,当接收到粗调辊缝设定值后,将电动辊缝调到目标设定值,此外,通过进行倾斜度的监控,使得传动侧和操作侧的压下位置偏差控制在允许的范围内,即上辊的倾角保持在允许的偏差范围内。
电动压下控制方式为电机带动齿轮、蜗杆、涡轮传动,压下两台50HP电机带动齿轮啮合。
由于通过大齿轮连接轴上的蜗杆带动轧机两侧蜗轮,蜗轮与压下螺丝转动,蜗轮旋转是,压下螺丝上下运动。
板带轧机AGC控制技术2.液压AGC厚度控制系统液压AGC(自动厚度控制)系统是提高宽带热连轧板厚精度,控制板形,提高带材合格率的重要技术,AGC系统的动态品质、静态品质的好坏直接影响系统的稳定性,响应的快速性和控制精度。
板带轧机液压AGC系统主要功能是实现压下位置自动控制(液压APC)及板厚自动控制(液压AGC)。
正是由于液压AGC系统响应的快速性,控制的精确性,使得越来越多的宽带生产线采用。
莱钢1500mm宽带热连轧生产线实践证明液压AGC系统通过提高整套轧机控制水平,使得产品质量大幅度提高。
液压AGC控制响应时间40ms,响应频率1 5Hz,使板带纵向厚差控制在范围内,促使莱钢板带产品质量达到世界水平。
2.1 AGC的组成2.1.1工艺原理液压压下装置一般由位移传感器,液压缸和电液伺服阀等所组成,如图1所示。
系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。
液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量,连续调整压下缸位移、轧制压力等,从而控制板带材的厚差。
一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。
检测元件主要有:测厚仪、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。
2.1.2液压AGC阀台图2 液压AGC阀台示意液压AGC阀台原理示意如图2所示。
(1)阀站下方P口连通液压站的系统供油油路,用于为液压AGC系统提供液压动力,T口连通液压站油箱,用于回油。
(2)阀站右方的P口,T口,X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P 以及伺服阀控制油路X是否正常。
(3)阀站上方A口连通液压AGC液压缸无杆腔,B口连通液压AGC液压缸的有杆腔。
(4)过滤器对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤,如果过滤器DPS1堵塞,将发出故障信号,应及时更换。
板带轧机电动及液压压下联合控制系统范文近年来,随着科技的进步和自动化技术的不断发展,板带轧机的生产效率得到了大幅提升。
为了满足市场需求,提高生产效率和产品质量,板带轧机的电动和液压压下联合控制系统应运而生。
本文将对板带轧机电动和液压压下联合控制系统进行详细介绍,并探讨其优势和应用前景。
板带轧机电动和液压压下联合控制系统是一种结合了电动和液压控制技术的创新型控制系统。
传统的板带轧机只采用电动控制系统,存在控制精度低、响应速度慢等缺点。
而引入液压压下系统后,可以实现更高的控制精度和响应速度,提高轧制产品的质量和生产效率。
首先,板带轧机电动和液压压下联合控制系统具有更高的控制精度。
液压系统具有较高的响应速度和控制精度,能够在轧制过程中实时地调整轧制力和轧制速度,从而实现产品的精确轧制。
而传统的电动控制系统控制精度较低,无法满足需要精确轧制的高要求。
其次,板带轧机电动和液压压下联合控制系统响应速度更快。
液压系统具有较快的响应时间,能够迅速调整轧制力和轧制速度,适应瞬态工况的变化。
而传统的电动控制系统响应速度较慢,需要较长的时间来调整轧制力和轧制速度,影响生产效率和产品质量。
另外,板带轧机电动和液压压下联合控制系统具有更高的运行稳定性。
液压系统采用了先进的液压元件和控制方法,能够实现平稳的轧制过程,减少产品的不良率,提高生产效率。
而传统的电动控制系统在高速运行时容易出现不稳定的情况,对产品的质量和生产效率产生不利影响。
最后,板带轧机电动和液压压下联合控制系统具有广泛的应用前景。
它可以广泛应用于冷轧钢板、热轧钢板、有色金属板材等板带轧制过程中,提高产品的质量和生产效率。
同时,该系统还可以应用于其他类似的工业生产过程中,进一步推动我国工业自动化水平的提高。
综上所述,板带轧机电动和液压压下联合控制系统是一种创新型的控制系统,具有更高的控制精度、响应速度和运行稳定性。
它在板带轧制过程中可以实现精确的轧制,提高产品的质量和生产效率。
《板带轧机系统自动控制》教学大纲课程名称:《板带轧机系统自动控制》课程编码:英文名称:Auto Control of Plate and Strip Mill System学时:27学时学分:1.5开课学期:第七学期适用专业:轧钢专业课程类别:限制性选修课程性质:专业课先修课程:高等数学、材料力学、弹塑性力学、机械原理、轧制过程教材:《板厚板形控制》,连家创、刘宏民主编,兵器工业出版社一、课程性质、目的及任务本课程是轧钢专业方向的限选课程。
课程教学所要达到的目的是:1、了解自动控制理论基础,对机械系统自动控制有一个宏观认识。
2、掌握带钢连轧机的生产工艺及自动化的基本控制系统。
3、掌握板形板厚板宽自动控制系统的基本原理和系统组成。
4、通过上机课程使学生对轧制生产过程中系统自动控制数学模型有更好的认识,并掌握必要的模型选用和编程计算能力。
二、课程的基本内容1、绪论工业控制系统轧制过程自动化计算机过程控制的基本类型2、带钢热连轧的过程自动控制带钢热连轧机的生产工艺带钢热连轧机的过程控制系统带钢热连轧机计算机控制数学模型3、带钢冷轧的过程自动控制带钢冷连轧机的生产工艺冷轧过程控制系统的性能要求单机可逆冷轧过程控制系统冷连轧过程控制系统4、板厚控制机座弹性变形与弹跳方程轧件的塑性变形与塑性方程弹塑性曲线的应用纵向厚差方程和轧机等效纵向刚度板厚控制方法及其数学模型1700带钢热连轧机厚度控制系统2030带钢冷连轧机厚度控制系统5、板形控制板形与横向厚差影响负载辊缝形状的因素板形控制的工艺理论板带轧机辊系的弹性变形板形控制方式板形控制数学模型板形标准曲线6、板宽控制工作原理数学设定模型控制系统二、课程的教学要求1、绪论1.1 工业控制系统1.1.1 工业控制中的计算机功能1.1.2 过程控制系统的基本组成1.1.3 工业控制计算机的历史发展1.2 轧制过程自动化1.2.1 轧制过程控制的历史发展1.2.2 热连轧过程控制的主要功能1.2.3 轧制自动化的发展方向1.3 计算机过程控制的基本类型1.3.1 数据收集系统1.3.2 操作指导系统1.3.3 直接数字控制系统1.3.4 计算机监督控制系统1.3.5 多极控制系统1.3.6 分散控制系统2、带钢热连轧机的过程自动控制2.1 带钢热连轧机的生产工艺2.1.1 加热区2.1.2 粗轧区2.1.3 精轧区2.1.4 层流冷却区和卷取区2.2 带钢热连轧机的过程控制系统2.2.1 热轧过程控制系统功能2.2.1.1 加热区2.2.1.2 粗轧区2.2.1.3 精轧区2.2.1.4 层流冷却区和卷取区2.2.1.5 附加功能2.2.2 系统功能分级组成2.2.3 硬件分级组成2.2.4 系统结构类型2.2.4.1 平铺型结构2.2.4.2 区域控制器群结构2.2.4.3 超高速网结构2.3 带钢热连轧机计算机控制数学模型2.3.1 轧制力模型2.3.2 热轧金属塑性变形阻力模型2.3.3 热轧带钢温降模型2.3.4 流量方程2.3.5 前滑模型2.3.6 轧机刚度模型3、带钢冷轧的过程自动控制3.1 带钢冷连轧机的生产工艺3.1.1 单机可逆冷轧生产过程3.1.2 冷连轧工艺3.1.1.1 酸洗线3.1.1.2 连轧机组3.1.1.3 退火工序3.1.1.4 带钢平整3.1.1.5 带钢精整处理3.1.1.6 镀层处理3.2 冷轧过程控制系统的性能要求3.3 单机可逆冷轧过程控制系统3.3.1 可逆轧制过程控制的特点3.3.2 可逆冷轧过程控制系统功能3.3.2.1 轧件及特征点跟踪3.3.2.2 轧制规范及模型设定3.3.3.3 模型自适应和自学习3.3.3.4 自动厚度控制AGC3.3.3.5 自动板形控制3.3.3.6 轧制顺序控制3.3.3.7 自动长度记录3.3.3.8 厚度自动分类及质量报表打印3.3.3 可逆冷轧过程控制系统数学模型3.3.3.1 道次及压下分配模型3.3.3.2 轧制速度模型3.3.3.3 张力设定模型3.3.3.4 辊缝设定模型3.4 冷连轧过程控制系统3.4.1 冷连轧过程控制系统的组成3.4.1.1 SCC级3.4.1.2 DDC级3.4.1.3 基础自动化级3.4.1.4 活套控制动作过程3.4.2 冷连轧过程控制系统的功能3.4.2.1 材料跟踪3.4.2.2 轧制道次计算3.4.2.3 动态规格变换3.4.3 带钢冷连轧机计算机控制数学模型3.4.3.1 轧制规格3.4.3.2 弹塑曲线3.4.3.3 弹跳方程3.4.3.4 流量方程4、板厚控制4.1 机座弹性变形与弹跳方程4.1.1 机座的弹性变形与纵向刚度4.1.2 弹跳方程4.1.3 弹跳曲线的测定4.1.3.1 轧制法4.1.3.2 压靠法4.1.4 轧制速度、轧件宽度对轧机纵向刚度的影响4.2 轧件的塑性变形与塑性方程4.2.1 轧制压力及其影响因素4.2.1.1 轧制力作用方向4.2.1.2 影响轧制力的因素4.2.2 轧件塑性变形曲线和塑性方程4.2.3 轧制条件对塑性曲线的影响4.2.3.1 轧前厚度4.2.3.2 张力4.2.3.3 摩擦系数4.2.3.4 变形抗力4.3 弹塑性曲线的应用4.3.1 轧件厚度波动的原因4.3.1.1 空载辊缝4.3.1.2 轧制压力4.3.1.3 纵向刚度4.3.1.4 油膜厚度4.3.2 厚控基本原理4.3.2.1 调整压下4.3.2.2 调整张力4.3.2.3 调整轧制速度4.4 纵向厚差方程和轧机等效纵向刚度4.4.1 纵向厚差方程4.4.2 各种因素对厚差的影响4.4.3 轧机等效纵向刚度4.4.3.1 恒辊缝控制4.4.3.2 硬特性控制4.4.3.3 自然刚度控制4.4.3.4 软特性控制4.4.3.5 恒压力控制4.5 板厚控制方法及其数学模型4.5.1 压下位置闭环4.5.2 轧制压力变化补偿4.5.3 测厚仪监控4.5.4 油膜厚度补偿4.5.5 轧辊偏心补偿4.5.6 辊缝闭环4.5.7 前馈控制和物流控制4.5.7.1 前馈控制4.5.7.2 物流控制4.5.8 张力控制4.5.8.1 张力调厚4.5.8.2 恒张力控制4.5.9 加减速厚度控制4.5.9.1 咬入和抛出时的张力补偿4.5.9.2 加减速过程的速度补偿4.5.10 速度张力优化4.6 1700带钢热连轧机厚度控制系统4.6.1 系统构成4.6.2 系统的数学模型4.7 2030带钢冷连轧机厚度控制系统4.7.1 电动AGC系统4.7.2 液压AGC系统5、板形控制5.1 板形与横向厚差5.1.1 横向厚差和板形的概念5.1.2 横向厚差和板形的表示方法5.1.2.1 横向厚差的表示方法5.1.2.2 板形的表示方法5.1.3 保持板带平直度的条件5.2 影响负载辊缝形状的因素5.2.1 轧辊的热膨胀5.2.2 轧辊的磨损5.2.3 轧辊的弹性压扁5.2.3.1 变形区内工作辊与轧件接触压扁5.2.3.2 工作辊与支承辊接触压扁5.2.4 轧辊的弹性弯曲5.2.5 轧辊的原始磨削形状5.3 板形控制的工艺理论5.3.1 前张力的横向分布5.3.2 变分法求解横向位移函数5.3.3 考虑横向变形时轧制压力的横向分布5.3.4 条元法求解轧制压力和张力横向分布5.3.5 带材轧后残余应力与屈曲变形的关系5.3.6 实测与计算结果的比较5.4 板带轧机辊系的弹性变形5.4.1 辊系变形计算中的弹性接触问题5.4.1.1 弹性力学中圆柱体接触变形的计算5.4.1.2 支承辊与工作辊的接触变形5.4.1.3 有限梁迭合法求解支承辊接触变形的轴向分布5.4.2 工作辊与轧件接触的弹性压扁5.4.3 辊系弹性变形的简化算法5.4.4 辊系弹性变形计算的分段法5.5 板形控制方式5.5.1 辊型快速调整——液压弯辊5.5.1.1 弯曲工作辊5.5.1.2 弯曲支承辊5.5.2 HC及其他轴移式轧机5.5.3 CVC四辊和CVC六辊轧机5.5.3.1 CVC辊型设计5.5.3.2 UPC辊型特点5.5.3.3 CVC辊型与弯辊的最佳配合5.5.3.4 CVC六辊轧机5.5.4 自调接触宽度支承辊轧机5.5.5 轧辊交叉式轧机5.5.5.1 工作辊交叉的作用效果5.5.5.2 轧辊轴向力5.5.5.3 偏移交叉轧机5.6 板形控制数学模型5.6.1 弯辊力设定模型5.6.2 弯辊力跟随轧制力自动调节模型5.6.3 弯辊力对横向张力差的传递系数5.6.4 板形控制模型实例5.6.4.1 倾辊控制的原理及过程5.6.4.2 弯辊控制的原理及过程5.6.4.3 分段冷却控制的原理及过程5.7 板形标准曲线5.7.1 板形标准曲线的概念5.7.2 板形标准曲线的作用和意义5.7.2.1 补偿板形测量误差5.7.2.2 补偿在线板形离线后发生的变化5.7.2.3 实现板凸度控制5.7.2.4 满足轧制及后步工序对板形的要求5.7.3 板形标准曲线的设定方法5.7.3.1 逐段设定法5.7.3.2 参数设定法5.7.4 板形标准曲线的选用原则6、板宽控制6.1 工作原理6.2 数学设定模型6.3 控制系统四、课程学时分配五、课程习题要求本课程习题的基本要求:巩固课堂讲授的理论知识和基本概念,锻炼独立思考和分析问题的能力,结合编程算例达到初步了解轧制自动控制理论和计算方法。
《板带轧机系统自动控制》教案《板带轧机系统自动控制》教学组第一讲1、绪论介绍自动控制的含义。
(3分钟)用钢铁行业生产录像演示工业生产通过自动控制达到的高度自动化。
1.1 工业控制系统1.1.1 工业控制中的计算机功能(3分钟)轧制生产车间控制台录像——工业控制计算机的数据采集功能、数字控制功能、监督功能等。
1.1.2 过程控制系统的基本组成(5分钟)过程控制基本结构组成简图——讲解过程控制系统的基本组成部分以及各部分的主要功能,重点讲解整个控制过程的逻辑性。
通过彩图指出过程控制技术与计算机技术、控制理论和生产工艺的关联性,以及各学科技术发展的相互促进。
1.1.3 工业控制计算机的历史发展(3分钟)工业控制技术随着计算机技术和自动控制理论的发展而不断进步。
在不同的阶段出现技术程度各不相同的过程控制系统。
1.2 轧制过程自动化1.2.1 轧制过程控制的历史发展(3分钟)简要介绍轧制过程控制的发展阶段。
以发展最完善的热带钢连轧控制为例,介绍不断改进的控制工艺对轧制生产效率的促进。
1.2.2 热连轧过程控制的主要功能(5分钟)以热带钢连轧控制为例,介绍轧制生产控制的主要功能和对应不同生产工艺的针对性。
1.2.3 轧制自动化的发展方向(3分钟)再次对照过程控制基本结构组成简图介绍轧制自动化发展的方向,并指出对控制系统功能的拓展和性能的提高是轧钢专业所重点关注的。
1.3 计算机过程控制的基本类型1.3.1 数据收集系统(3分钟)以数据收集系统简图介绍数据收集系统的作用和工作流程。
1.3.2 操作指导系统(4分钟)以操作指导系统简图介绍操作指导系统的功能和工作流程。
介绍轧制生产中广泛用到的专家系统等配套模拟程序。
1.3.3 直接数字控制系统(4分钟)以直接数字控制系统简图介绍直接数字控制系统的功能和工作流程。
讲解直接数字控制系统的使用特点和性能要求。
1.3.4 计算机监督控制系统(4分钟)以计算机监督控制系统简图介绍直接数字控制系统的功能和工作流程。
讲解计算机监督控制系统的使用特点。
1.3.5 多极控制系统(3分钟)介绍计算机监督控制系统的发展和含义,指出计算机在现代工业企业中的调度和管理功能。
1.3.6 分散控制系统(7分钟)介绍分散控制系统的发展。
讲解分散系统的设计原则——分解和协调。
讲解分散系统的设计方法——分层、分级和分段。
2、带钢热连轧机的过程自动控制2.1 带钢热连轧机的生产工艺介绍主要设备和设备布置。
(10分钟)以1700mm带钢热连轧机设备布置图为例,对照生产录像介绍热连轧主要生产工艺。
介绍生产规范,介绍轧制计划和轧制单位等管理级控制内容。
2.1.1 加热区(10分钟)对照生产录像介绍热连轧加热区主要生产工艺,重点讲解加热炉前后各设备行动顺序。
通过动画演示推钢机、步进梁和抽钢机的动作。
2.1.2 粗轧区(10分钟)对照生产录像讲解热连轧粗轧区主要生产工艺,讲解各道工序作用。
通过动画演示大立辊侧压下和可逆轧制的动作。
2.1.3 精轧区(12分钟)对照生产录像讲解热连轧精轧区主要生产工艺。
讲解各设备动作和精轧需要控制的内容。
2.1.4 层流冷却区和卷取区(8分钟)观看生产录像了解层流冷却区和卷取区的工作内容。
针对热连轧的特殊性,讲解轧制控冷。
第二讲2.2 带钢热连轧机的过程控制系统2.2.1 热轧过程控制系统功能按照生产工序和生产管理的分级,通过逐步补充热连轧整体控制系统图讲解热连轧的控制功能。
(1)从生产控制级到过程控制级的数据传递(2分钟)(2)介绍过程控制级的功能(3分钟)加热区(15分钟)观看生产录像回顾上次课讲述的层流冷却区和卷取区的工作内容。
通过动画演示回顾上次课讲述的推钢机、步进梁和抽钢机的动作,讲解相应的控制内容,并从整体上了解自动位置控制。
通过加热炉内温度简图讲解加热炉的温度控制,介绍计算的数学方法。
补充热连轧整体控制系统图。
粗轧区(20分钟)观看生产录像回顾上次课讲述的粗轧区的工作内容。
通过动画演示讲解粗轧区的各部分控制内容。
提出自动宽度控制概念。
补充热连轧整体控制系统图。
精轧区(25分钟)观看生产录像回顾上次课讲述的精轧区的工作内容,整体概括精轧设定计算内容。
通过动画演示讲解飞剪控制内容。
提出板形控制概念和相关措施。
讲解精轧机组连续轧制的速度控制。
讲解精轧机组的温度控制。
讲解精轧机组连续轧制的张力控制。
补充热连轧整体控制系统图。
层流冷却区和卷取区(15分钟)观看生产录像回顾上次课讲述的层流冷却区和卷取区的工作内容。
通过动画演示讲解层流冷却实现控冷功能的具体控制措施。
通过动画演示讲解卷取的具体设定项目和对应实现的功能。
介绍卷取后的生产工序所需要的计算机功能。
补充热连轧整体控制系统图。
附加功能(8分钟)介绍自学习功能、质量分类和模拟轧钢软三个功能的各自内容。
2.2.2 系统功能分级组成(5分钟)以补偿完整的热连轧整体控制系统图介绍功能分级组成。
通过计算机功能分级组成与生产实际的对应关系了解功能的分级特点。
2.2.3 硬件分级组成(5分钟)以控制系统计算机布置简图介绍硬件分级组成。
讲解计算机硬件分级组成的使用特点和逻辑性。
2.2.4 系统结构类型(2分钟)平铺型结构了解平铺型结构。
区域控制器群结构了解区域控制器群结构。
超高速网结构了解超高速网结构。
第三讲2.3 带钢热连轧机计算机控制数学模型2.3.1 轧制力模型(10分钟)讲解热轧轧制力公式,分析其特点。
2.3.2 热轧金属塑性变形阻力模型(5分钟)介绍热轧金属塑性变形阻力公式,分析其特点。
2.3.3 热轧带钢温降模型(20分钟)通过一些轧件晶粒组织图片介绍热轧控冷的重要性和历史发展。
对照1700mm带钢热连轧机设备布置图,讲解热轧过程中对带钢温度的控制,介绍相关数学模型。
2.3.4 流量方程(5分钟)介绍流量方程。
2.3.5 前滑模型(5分钟)通过轧件变形区剖面示意图介绍前滑模型。
2.3.6 轧机刚度模型(5分钟)通过轧机变形示意图介绍轧机刚度模型。
3、带钢冷轧的过程自动控制3.1 带钢冷连轧机的生产工艺3.1.1 单机可逆冷轧生产过程(10分钟)通过四辊可逆冷轧机布置简图介绍单机可逆冷轧的生产过程。
3.1.2 冷连轧工艺(35分钟)酸洗线通过生产录像介绍酸洗设备,讲解酸洗作用。
介绍酸洗线设备构成,并介绍主要设备的作用,指出相互之间的关联。
连轧机组以2030带钢冷连轧机组布置图为例,介绍冷连轧主要设备。
结合现场生产录像,讲解冷连轧轧制过程。
退火工序介绍退火设备,讲解退火作用。
带钢平整讲解带钢平整作用。
带钢精整处理通过横切和纵切简图介绍带钢精整处理的内容。
镀层处理通过带镀层轧制产品图片介绍带钢的镀层处理。
3.2 冷轧过程控制系统的性能要求(5分钟)主要针对冷连轧提出冷轧过程控制的性能要求。
第四讲3.3 单机可逆冷轧过程控制系统3.3.1 可逆轧制过程控制的特点(5分钟)通过可逆轧制的动画演示介绍可逆轧制与冷连轧的不同点。
3.3.2 可逆冷轧过程控制系统功能(35分钟)轧件及特征点跟踪通过可逆轧制的特征点彩图重点讲解可逆轧制的特征点跟踪功能。
轧制规范及模型设定介绍可逆轧制轧制规范和轧制设定内容。
模型自适应和自学习介绍可逆轧制的模型自学习功能。
自动厚度控制AGC通过可逆轧制的动画演示介绍可逆轧制的厚度控制,重点讲解轧机加速和减速时的厚度控制。
通过油膜轴承的油膜厚度彩图介绍针对油膜变化的调整措施。
自动板形控制通过弯辊示意彩图介绍弯辊装置。
通过轴向窜辊示意彩图介绍CVC技术。
通过支承辊修形示意彩图介绍支承辊辊身边部修形技术。
介绍轧制过程中的平坦度测量。
通过分段冷却示意彩图介绍分段冷却改善板形的技术。
轧制顺序控制通过可逆轧制速度规程曲线图介绍可逆轧制的顺序控制。
自动长度记录介绍自动长度记录。
厚度自动分类及质量报表打印介绍厚度自动分类及质量报表打印。
3.3.3 可逆冷轧过程控制系统数学模型(30分钟)道次及压下分配模型介绍道次及压下分配公式。
轧制速度模型通过可逆轧制速度规程曲线图介绍轧制速度模型。
张力设定模型介绍张力设定模型和张力设定与厚度控制的关联。
辊缝设定模型介绍辊缝设定模型。
3.4 冷连轧过程控制系统3.4.1 冷连轧过程控制系统的组成(30分钟)讲解冷连轧过程控制所包括的子系统。
SCC级介绍SCC级控制基本任务。
DDC级通过2030带钢冷连轧生产线布置图,介绍DDC的布置和控制功能。
基础自动化级介绍基础自动化级PLC控制任务。
活套控制动作过程通过2030带钢冷连轧活套布置图介绍冷连轧活套控制的作用和动作过程。
第五讲3.4.2 冷连轧过程控制系统的功能(40分钟)材料跟踪讲解材料跟踪功能在整个冷连轧过程控制中的作用。
以整个生产线为准,讲解材料跟踪的具体内容。
道次计算通过冷连轧过程控制功能流程图介绍轧制道次计算的功能模块,并提出轧制道次计算中的四种计算模式。
通过观看轧制生产现场操作台录像了解道次计算控制功能。
介绍轧制规程选择功能模块内容。
讲解设定值计算功能。
介绍测量值收集功能模块。
介绍设定值输出功能模块。
介绍自适应计算功能模块。
介绍自学习功能模块。
动态规格变换通过楔形区示意图讲解动态变规格功能模块的意义和作用,推导楔形区数学模型参数。
介绍动态变规格控制的解决思路。
以5机架冷连轧为例,通过顺流调节示意图讲解动态变规格顺流调节内容,分析其优缺点。
以5机架冷连轧为例,通过逆流调节示意图讲解动态变规格逆流调节内容,分析其优缺点。
3.4.3 带钢冷连轧机计算机控制数学模型(15分钟)轧制规格介绍冷连轧轧制规格的设定计算。
弹塑曲线介绍冷连轧弹塑曲线。
弹跳方程介绍冷连轧弹跳方程,为下节内容做铺垫。
流量方程介绍冷连轧流量方程,解释冷连轧的速度设定计算。
4、板厚控制4.1 机座弹性变形与弹跳方程4.1.1 机座的弹性变形与纵向刚度(15分钟)通过机座弹性变形示意图机座弹性变形,提出纵向刚度概念,解释其含义。
4.1.2 弹跳方程(15分钟)通过机座弹性变形曲线引导给出机座弹跳方程。
通过人工零位弹跳曲线引导精确的弹跳方程,并解释对空载辊缝的影响因素。
4.1.3 弹跳曲线的测定(10分钟)轧制法以带轧件的轧制示意图介绍轧制法测定机座弹性变形曲线。
压靠法以不带轧件的轧辊压靠示意图介绍压靠法测定机座弹性变形曲线。
4.1.4 轧制速度、轧件宽度对轧机纵向刚度的影响(5分钟)介绍轧制速度、轧件宽度对轧机纵向刚度的影响第六讲4.2 轧件的塑性变形与塑性方程4.2.1 轧制压力及其影响因素(15分钟)轧制力作用方向以简单轧制示意图分析轧制力作用方向。
影响轧制力的因素以不同压下量的示意图解释压下量对轧制力的影响。
解释变形抗力对轧制力的影响。
以变形区微元体的应力状态示意图解释张力对轧制力的影响。
介绍摩擦系数对轧制力的影响。