板带轧制过程厚度自动控制

轧机弹性曲线
16
轧机刚度 Km
Km
P ΔS
表征使轧机产生单位弹跳量所需的轧制压力。
17
金属的压力方程
P F (B, R, H , h, f ,t, h , H , s )
P－轧制压力
R－轧辊半径
B－轧件宽度
t －轧制温度
H－来料入口厚度 h－前张力
h －出口厚度 H－后张力
f －摩擦系数
s－变形抗力
辊缝变化的影响
进行轧制时，因轧机部件的热膨胀、轧辊的磨损和轧 辊偏心等原因会使辊缝发生变化，从而影响轧件出口 厚度变化
温度变化的影响
温度变化对轧件厚度波动的影响，实质就是温度差对 轧件厚度波动的影响，温度波动主要是通过对金属变 形抗力和摩擦系数的影响而引起厚度差。
10
9.2.1.1 板带钢厚度波动的原因
29
AGC工作原理示意图
hr h 控制器
执行机构 h0
测厚装置
hr ——设定轧件出口厚度 h0 ——实际轧件出口厚度 h ——厚度偏差
30
执行机构 S ＝ --k-m---+-M---- h km
厚度自动 控制装置
h
厚度差运算
h实 h始
测厚仪
L
9.2.2.1用测厚仪测厚的反
馈式厚度自动控制系统 31
粗轧区的控制对象： (1) 粗轧机组各设备的设定项 目：R1、R3和R4的压下位置 和轧制速度；R2的轧制道次 及其各道次的压下位置和轧 制速度。 (2) 带坯宽度的控制。
6
精轧区域的控制对象：
(1) 精轧区域各设备的设定：
各机架轧制压力和压下位置
设定；张力的设定。
(2) 精轧厚度自动控制：厚
度自动控制方式的选择；各
速度变化的影响
主要是通过改变摩擦系数、变形抗力、轴承油漠厚度 来改变轧制压力和压下量而起作用。
张力变化的影响
张力是通过影响应力状态，改变金属变形抗力，从而 引起厚度发生变化。张力过大时，不仅会影响厚度， 甚至会引起宽度的改变，热连轧过程中一般采用微套 量恒定小张力轧制，冷轧时采用较大张力进行轧制。
P
A曲线
无张力扎制 小张力扎制 大张力扎制
B曲线
So
h3 h2 h1
Hh
28
9.2.2 厚度自动控制系统 的控制原理及基本型式
厚度自动控制是通过测厚仪或 传感器对带钢实际轧出厚度连续地 进行测量，并根据实值与给定值相 比较后的偏差信号，借助于控制回 路和装置或计算机的功能程序，改 变压下位置、张力或轧制速度，把 厚度控制在允许偏差范围内,实现厚 度自动控制的系统称为“AGC”。
24
来料厚度对轧出厚度的影响
P
A曲线
H1 <H2 < H 3
B曲线
So
h2 h2 h3
H1 H2 H 3 h
25
摩擦系数对轧出厚度的影响
P
f1 > f2
A曲线
f1 f2
B曲线
So
h2 h1
Hh
26
变形抗力对轧出厚度的影响
P
S2
A曲线
S1 > S2 S1
B曲线
So
h2 h1
Hh
27
张力对轧出厚度的影响
11
影响轧件厚度的因素
轧机机械及液压装置的干扰因素
轧辊偏心
轧辊轴承 油膜厚度
轧辊椭圆度
轧辊磨损
空载 辊缝
轧机振动
轧辊热胀冷缩
轧辊辊面润滑油 油膜厚度
轧辊平衡力
12
影响轧机刚度的因素
轧辊压扁
轧辊直径
轧辊凸度
压下螺丝 及附件
轴承油膜 厚度
轧机刚度 的变化
轧辊辊面润滑油 油膜厚度
液压缸及 附件
轧制宽度
Km
bd
bc cd
M (
Km
)gc
KmM
(M
Km )bc M
gc Km
gc M
h ( M )H
Km M
S
M
Km
h
M (
Km
)(
M
)H M H
Km
Km Km M
Km
41
轧机对δH的自动纠正能力
各机架的轧出厚度和厚度偏差
项目
带坯
F1
机架号
F2
F3
原始带钢厚度（毫米）
16.0 9.525 5.969
3.987
有偏差后的带钢厚度（毫米） 17.6 9.75 6.035
4.02
厚度偏差（毫米）
1.6
0.225 0.066
0.033
增厚率（%）
10.0
2.36
1.1
0.83
纠正厚度偏差的能力（%）
86
70.6
50
压力差（ΔP）（吨）(当Km=500，吨/毫米时）
112.5
33
16.5
F4 2.72
F5 1.905
金属塑性曲线
18
轧件的塑性刚度 M
轧件塑性刚度M ，表征使轧件产生单位压下量所需的轧 制压力。
M
p p Δh
也可用直线率近似地代替塑性曲线上工作点处的切线斜率
M k p h
系数K是为了修正近似计算所产生的误差，一般为k=0.9~1.1
19
弹塑性曲线迭加的P-h图
P
P1
S0
o A: P k m ( h S 0 ) 轧机弹性曲线
2.735
1.91
0.023 0.01～0.015
0.85
0.26
30.3
34～56
11.5
5～7.5 42
以前一机架为厚度计
F i-1
L
Fi
hi-1
hi
i-1
前馈值定时器
43
谢谢！ 请提问！
44
种厚度自动控制系统中的工
艺参数的计算和设定。
(3) 精轧温度自动控制
7
CSP生产线布置图
8
9.2 厚度自动控制
9.2.1 板带钢厚度波动的原因 及其厚度的变化规律
弹跳方程：
h
s 0 s
s0
p km
h－带钢的实际轧出厚度
So－预调辊缝值
ΔS－轧机弹跳值
Km－轧机刚度 P－轧制压力
9
9.2.1.1 板带钢厚度波动的原因
B: P (h )
金属塑性曲线
h1
H
S
h
h
h
20
9.2.1.2 轧制过程中 厚度变化的基本规律
带钢本身工艺参数波动造成的
如：来料头尾温度不均匀、水印、来料厚度不 均匀以及化学成分偏析等。
轧机参数变动造成的
支撑辊偏心、轧辊热膨胀、轧辊磨损以及轴承 油膜厚度变化等。
21
（1）实际轧出厚度随辊缝而变化的规律
δh与δS关系的数学关系
S eg ef fg fi fi fi( M Km )
Km M
KmM
P
B A
i
h fg fi M
A曲线 e
g f
tg = km
tg =M
So
δS
δh
Hh
32
h fi
M fi (
Km
)
Km
S M
KmM
M Km
h Km S
M Km
S Km M h (1 M )h
PB
预压紧 轧制
O3
A
O2
O1
预压力 P’3
So
So
So=0
H
h3 h2 h1 h1
h
h2
h3
22
（2）实际轧出厚度随轧机刚度而变化的规律
PB
K m2 A
K m1
O2
O1
H
So
h2
h1 h1
h
h3
23
（3）轧出厚度随轧制压力而变化的规律
所有影响轧制压力的因素都会影响 金属塑性曲线B的相对位置和斜率，因 此，即使在轧机弹性曲线A的位置和斜 率不变的情况下，所有影响轧制压力 的因素都可以通过改变A和B二曲线的 交点位置，而影响着带钢的实际轧出 厚度。
LC
P
计算机部分
38
9.2.2.3前馈式厚度自动控制系统
M S ＝ ----- H
km H = H 0 –H i
压下装置 S F i 机架
H0
Hi
H
h
L
39
P-h图
P B1
B2
A2 A1
h
ef ab
km
g
cd
M
h
hi
H
Hi
O
δS
δh
δh
h
40
δH、δh与δS的关系
H bd
h bc gc
3
9.1 热轧板带轧制过程控制的基本内容 带钢热连轧的三种基本形式： 半连续式 四分之三连续式 全连续式
4
21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10
1
2
3
推钢机
推钢机
推钢机
B6
B5 B4
B3 B2
B1
A4 A3
A2
A1
31
32
33
No. 3 3 加热炉
C3
No. 2 2 加热炉
而增大δh /δS的比值对
于实现快速厚度自动控制 有极其重大的意义。
35
在AGC中采用比例调节器
当轧制不同尺寸和不同材质的轧件
时，因M 的改变会导致M /km的改变，故在
此种控制系统中的比例系数应是可变的 。
hr + h
Kp
-
h0 + +
e s
图10.12 比例控制方块图
K p —比例系数
ho
—滞后时间
2
热连轧带钢自动化发展的历程（2）
80年代，计算机系统发展的日臻成熟，实现了 高精度轧制、控制轧制、热装热送轧制和低温 轧制。控制范围也从热轧生产线向两侧扩展， 包括了板坯库、钢卷库和成品库的控制和管理。
1978年12月投产的武汉钢铁公司1700mm热轧 计算机系统，是我国引进的第一套带钢热连轧 计算机控制系统。
13
轧机控制系统的干扰因素
轧制速度控制
轧辊控制
轧制力控制
弯辊控制
厚度 状况
轧辊平衡控制
轧辊冷却及 润滑控制
带钢张力控制
厚度监控器控制
14
入口轧件的干扰因素
来料厚度
来料强度 来料断面
厚度 状况
来料宽度 来料平直度
15
弹跳方程
h
s 0 s
s0
p km
0
h－带钢的实际轧出厚度 So－预调辊缝值 ΔS－轧机弹跳值 Km－轧机刚度 P－轧制压力
C2
No. 1 1 加热炉
C1
LC
11
20 21 31
C6
抽出机C5 C4 抽出机C3 C2
抽出机C1
D1 C3
D2 VSB
D3 R1
D4
1 131 132 133
2 121 122 123
3 111 112 10
LC
32
33 34
41 42
43
44
45
46
LC 50
LC
RT4
5
G
D5
E2
D6
R2
54 FT0 55 60 61
9. 板带材生产过程 厚度自动控制
热连轧带钢自动化发展的历程（1）
60年代以前，热连轧带钢自动化主要集中在调
速系统，压下机构辊缝调节系统，活套调节系 统，闭环模拟厚度控制系统。 60年代初，美国麦克劳思钢铁公司的1525mm 带钢热连轧机上用计算机设定并控制精轧机组 的辊缝和速度，这是最早出现的带钢热连轧计 算机控制系统。 60年代末，在英国实现了用计算机控制的从加 热炉到卷取机的整个带钢热连轧生产过程。
SG
D7
D8
D9
D10
D11
E3
D12
E4
D
E
62 LC
LC
LC
R3 LC LC
R4
LC
LC
S
GG
C SG
SG
SG
SG
SG
SG
SG
测速辊 WG 70 FT7
LP
F1
F2
G7
LP
LP
LP
LP
LP
F3
F4
F5
F6
F7
81
82
83
SG
wk.baidu.comSG
SG
层流冷却装置
热连轧生产线
NO.1 卷取机
NO.2 卷取机
卷N取O5.3机
h 0 —对厚度的扰动量
36
时间滞后环节
L仪
v
τ —滞后时间
v —轧制速度
L仪—轧辊中心线到测厚仪的距离
37
9.2.2.2厚度计式厚度自控制系统
So
TX
TR 编码器 S
辊缝差运算
S’o
可控硅调速系统 u
APC运算 S AGC运算 h h
加法 运算器
M
ho
P
km
Po
压力差值 运算
P
1/ km
Km
Km
33
厚度自动控制系统的组成
厚度的检测部分 厚度自动控制装置 执行机构
34
轧机的空载辊缝对实际轧出厚度的影响
压下有效系数 :C=δh/δS0
表示压下螺丝位置改 变量能造成多大的轧件出 口厚度变化量。当轧机刚 度较小或轧件塑性刚度较
大 时 ， δh /δS 比 值 很
小，压下效果甚微，。因