高精度轧制技术

1 PE P 1 m1 s1 m2 s 2 K
入口、出口张力因子 m1取0.5～0.667、m2取0.335～0.5）
P
2 1
（4）坯料尺寸变化
P2 P1
H 2>H 1 h2>h1
0 S0
h1 h2 H1 H2
h(H)
B↕、H↕→∆h↕→P↕→P/K↕→ S↕→ h↕
H↑→∆h↑→ P↑→P/K↑→ S↑→ h↑
•
通过预设定可使h↕大大↓，且轧机K↑→越易 消除H↕的影响→↑h精度
3 厚度控制方法
厚度控制是通过测厚仪or 传感器（如辊缝仪、压头
等）对带钢实际轧出厚度h连续进行测量，并据实测值与
给定值相比较后的偏差信号，借助控制回路和装置or 计 算机的功能程序，改变压下位置S、张力or 速度，把厚度 控制在允许偏差范围内。 实现厚度的系统－－AGC
P P0 K
K：当轧机产生单位弹性变形时所需施加的负载量 K＝f（P、B、V、辊材质、凸度、D工与D支接触状态…..） • 一般认为：在一定轧机上对一定产品B，可认为K不变
P K2 K1
K2> K1
• K↑→有利轧更薄 目前一般K>500～600t/mm
0 S0
h2 h1
H
h(H)
2）影响S0的因素 S0 决定轧机弹跳起始位置，包含： • 压下位置↕→即S0↕→h↕； • 轧机部件热胀、辊磨损、偏心→S0↕→h↕；
3.3调速度－－调厚
因为：V↕→Q↕、TْC↕、f↕….→P↕→P/K↕→h↕ 典型的：热连轧加速轧制→ ↓头尾温差→↓纵向厚差
总之：
据实际情况不同，可采用不同的厚控方式，往往多种厚控方法相结合 M不太大、δ h↕大时→ 调压下为主
M较大、δ h↕较小时→ 调张力为主
几个厚控方程：
M S 1 h K
学习目的：
•了解及掌握高精度轧制技术基础理论知识。
•了解当前国内外现代轧制技术的（现状、特点、发展） 新工艺、新技术、新发展
学习要求：
•了解该学科的核心、科学前沿、发展动态。 如: 阅读国内核心刊物--《钢铁》、《轧钢》、 《金属学报》、《特殊钢》等；
国外刊物--《 Iron and
Steel Engineer》
δh
• P↕→ 对板形不利，不适合精调；
P P2
P1
δS
δh
• 存在时间滞后；
执行机构
δS
厚控装置
δh
测厚仪
厚度差运算
h*
L
h
2）厚度计式（GM－AGC、P－AGC） 把整个机架作为测厚仪，在P发生↕时自动快速调整辊缝。
（1）控制方法 实测：P*、S*－－通过弹跳方程计算任何时刻h* =S*+P*/K → δ h→ 调δ S 执行机构 δS
∆hi
h3 h1 h2
H
(H)h
定义：件塑性刚度系数
M tg
Pi hi
1.3 弹－塑性曲线（P－H图）
为了讨论方便，弹、塑性曲线均用直线代替：
1）不考虑预压变形时P－H图 P
P
0
α S0 h
β H (H)h
• 对应弹跳方程基本形式：
h S0
P K
S0：将曲线以直线取代时的（假定）空载辊缝 K：轧机刚度系数
2 厚度变化原因及特点（规律）
2.1 厚度差（h↕）类型：
1）头部厚度偏差：
主要原因：空载辊缝设置不当；
来料参数↕时未能及时调整S0 ；
2‘
件厚
设定值 3‘
1‘ 2 1 3
件长
2）同板厚差（纵向厚差）： 主要原因：是P↕→使辊缝S0不变的情况下h↕
2.2 厚度变化主要原因及特点
1）影响K的因素
h S0
V、N是否允许 Y i=1 计算中间变量∆h、ε 、υ 、 h… 计算各道轧制温度TiC° 计算该钢种变形抗力Ki 计算应力状态系数及变形区长Li
k α f h（f） f=(P- P0)/k
0
x x x
人工零位
H
h
P0：预压靠力
S0’ ：原始空载辊缝 S0 ：考虑预压变形时的(相当)空载辊缝 对应弹跳方程：
S ：压力为0时辊缝指示器读数
P P0 h S0 K
1.2 塑性曲线
当 B、H、R、…….均一定时,可认为P随h而变
P
∆Pi β
• 研究其：影响因素、变化规律、控制措施
1 P－h 图的建立
1.1 弹性曲线 －－表示轧机弹性变形与轧制力间关系曲线 建立方法--实测 分 轧板法－－改变辊缝S法、固定辊缝S法； 压靠法－－人工零位法；
1）典型图示： P
l
P ∆P
P
g
∆f
k
α f f h
S0’： 原始空载辊缝 H h f：轧机弹性变形量
P 2
P2
P1
1
ζ2>ζ1 h2>h1
0 S0
h1 h2
H
h(H)
（2）速度变化－－通过f、油膜厚度、变形抗力等起作用
P
1 2
热轧
V 2>V 1
油膜厚度↑ h2<h1
P1
P2
• 辊速V↕较大时油膜厚度↕→S↕→h↕
• V↑→油膜厚度↑→S↓→∆h↑→h↓
V↑
0 S0
h2
h1
H
h(H)
S 冷轧V↕ → f↕→ P↕→S↕→h↕ →油膜厚度↕→ P↕→S↕→h↕ V↑→f↓→ζ↓→P↓→P/K↓→ S↓→ h↓
gc K
h 2 > h1
S 2 < S1
H bc cd
h
δS
K M h M
M H M K
h2 H1
H2 h(H)
S
K M K
M K M M h H H K K M K
M S H K
（2）特点讨论
P fi
S
1 M
M 1 P K
2）特点讨论 • 克服了传递时间的滞后→↑灵敏度；
P*
+
h*
• 间接测厚，精度不高，要进行补偿；
P P0 hS G K
S*
δ ：辊热膨胀、磨损补偿 G：油漠厚度补偿
• 对压下机构的电气、机械系统及计算机程序运行等的滞后仍不能消除；
2）考虑预压变形时P－H图
P P
C—等厚线
弹跳方程： h：出口厚度
h S0
P P0 K
S0 ：考虑预压变形时的(相当)空载辊缝
P0 0 α S0 (P- P0)/k h β
P0：预压靠力 K：轧机刚度系数
H (H)h
P：轧制压力
• 可较直观地分析H、h、P以及S0等参数关系，是弹跳方程和塑性方程联 解的一种图解形式； • 直观地反映了轧制条件和轧机刚度对h的影响，并能对轧机操作调整进 行分析，是厚控的基础。
M 1 K 称“放大系数
C
h K 1 S M K
称“压下有效系数”or 辊缝传递系 数
（2）特点讨论 ：
• 压下效率低
h
K S M K
C
K M K
S 1

M K
h
δS δh δS
M大、K小时→ C小
δh
δh δS
M小→ C大
按厚度调节方式不同分－－反馈式、厚度计式、
前馈式、张力、液压式等
3.1调压下－－调厚
1）用测厚仪测厚的反馈式厚控系统 （1）控制方法
已知：M、K、h
执行机构 δS
实测： h*→ δ h→ 求δ S
厚控装置
δh
测厚仪
厚度差运算
h*
L
h
例：当来料温度TْC↑时→h↓
P T1 C T2
控制措施－－调压下－－↑S
P
0 S2 S1
S3 h 2 h 1 h 3
H h(H)
3）影响P的因素←轧件及工艺方面原因 （1）轧件温度、成分、组织性能不均等
P 2 1 T2ْC< Tْ1C h2>h1
热轧TْC↕－－ TْC↓→ ζ↑（K↑）→ P↑→ P/K↑→ h↑
P2
P1
0 S0
h1
h2
H
h(H)
冷轧－－ζ↑（K↑）→ P↑→ P/K↑→ h↑
4.1
厚度设定涉及的数学模型
热连轧精轧轧制规程设定计算框图：
开始 读取本块钢有关参数H、B、TC°… 确定轧制总功率及各架负荷分配比 确定各架出口厚度hi 由终轧温度求末架穿带速度Vnmin 结束 输出各架轧机调节参数 Y N i>n i=1+1 计算辊缝Si 计算轧制压力Pi 重新负荷分配
由秒流量相等求各架速度Vi
Institute》
《 The Iron and Steel
《ISIJ International》等。
方法：
从基本理论掌握入手，理论联系实际，学会分析及
解决实际问题的方法和能力。
第二讲
厚度控制原理及技术
厚度是板带钢最主要尺寸质量指标之一，厚度自控是现代板带生
产中不可缺少的重要组成部分。 高精度指厚度h 纵向的精确度---主要取决于有载辊缝的大小 横向的精确度---主要取决于有载辊缝的形状
厚控
δ h 调活套机构给定转矩 由弹跳方程增量形式： h S 0
P
K
P K h S 0
H2> H1
h2 > h1 Q3 >Q2
压力方程增量形式: P 当
P P h Q h Q
Q K P h P
α 0 S0
δh h1 h2
δH β H1
3）前馈式－－主要用于H↕时的控制
（1）控制方法：
测Hi* δ Hi* 前馈送信号给第i架, 提前调整压下δ Si
δSi δHi*
Hi
Βιβλιοθήκη Baidu
Hi*
L i架
例－－当H↑→h↑
P 2 P2 1 g
控制措施－－可↓S
由几何关系：
H bd
h bc
H2> H1 d δH β
P1
a b c δh α 0 S2 S1 h1
S 0 0 时：
h Q

H2 h(H)
（2）特点讨论 • 控制中可使P保持不变； • 惯性小、反映快、稳定、精度高 ； • 控制效果受限制； P
2 3 P 1 g H2> H1 h2 > h1 δh h1 h2 δH β H1 Q3 < Q2
α 0 S0
H2 h(H)
一般应用于： • 冷轧末架← M大、辊压扁严重时； • 热轧h较小时← 与调压下配；
• 克服了反馈时间滞后问题； • 轧机对来料有自动纠偏能力 , M↑→纠偏能力↑
h
M H M K
h H
δSi δHi*
• 属开环控制，控制精度不高：
Hi
Hi*
L i架
3.2调张力
利用前后张力来改变轧件塑性曲线斜率 1）控制方法 据厚差值调节轧机速度 实测h*
P 2 3 P 1 g
由几何关系：
h fg
S fi
fi M
P1
P2
i
δP e f g T2>T1 h2<h1 S2>S1 δS α 0 S1 S2 h2 h1 δh β H h(H)
M K MK
h
S

K C M K
K h S M K
M S 1 h K
1 M S 1 P M K
S
M H K
h
Q

Q K P h
P
4． 厚度设定数学模型
高的厚度精度取决于 设定模型精度的提高 在线AGC系统的功能
设定模型精度的核心----采用的模型结构、系数的确定、
自适应的方法等； AGC系统的功能----如：锁定方法、控制方法（前、反、 监控）、补偿功能 及输出量的计算等；
S↓
P 1 2
P1
P2
V 2>V 1 （f 2< f 1） h2<h1
h2 h1 H h(H)
0 S0
（3）张力变化－－通过Qp、K起作用 例：穿带、抛钢时，带钢头、尾张力是突然↑or消失的
P 2 1 q 2>q 1 h2<h1
P1
P2
0 S0
h 2 h1 H
h(H)
q↕→Qp↕、K↕→P↕→头尾出现两个厚度增大区→↑切损 带张力时的轧制力
S0’ S0
• 轧机刚度系数 K＝tgα =∆P/∆f
kg/mm
• K物理意义：当轧机产生单位弹性变形时所需施加的负载量。
2）考虑预压变形时弹性曲线
gkl与0k’l’对称
l’ 压缩 k’ P
l
拉伸
gf＝ 0f’=S 0f= S0’+ S ＝ S0 P= P0
辊缝指示器
P0 f’ S 0 S0’ S0 S0 h g S
δh
P*
+
h*
h* h
+ S*
L
P
T1
T2 i δP T2>T1
P*
+
h*
P1 P2
e
f
g
h2<h1
S2>S1
S*
δS
δh
α
0 S1 S2 h2 h1
β
H h(H)
h fg
同理：
fi M
S
S fi
M K MK
P

KM M 1 KM K
高精度轧制理论及技术 （研究生）
教材：
金属塑性加工学－－轧制理论与工艺（第二版） 王廷溥，齐克敏主编，2002
主要参考书：
1，高精度轧制技术，黄庆学 梁爱生著，冶金工业出版社，2002。 2，高精度板带材轧制理论与实践，{美}V.B金兹伯格著， 姜明东 王国栋等译，冶金工业出版社，2000 3，带钢热连轧的模型与控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 4，带钢冷连轧计算机控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 5，金属塑性加工学----轧制理论与工艺（第二板）， 冶金工业出版社，2001 6，