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中厚板轧机AGC及自动轧钢模型研究与系统实现

作　者: 查显文
导　师: 王君；何纯玉
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 中厚板 轧机 AGC APC 跟踪 自动轧钢
分类号: TG334.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


钢铁工业是我国国民经济的支柱产业,中厚板生产在钢铁工业中占有非常重要的地位。厚度精度是中厚板质量的重要指标,是宽度、板型等尺寸精度和内在质量指标的基础,不断进行模型研究,提高中厚板轧机AGC的控制水平和精度具有重要意义。实现自动轧钢,是规范、优化和稳定轧制过程的基础,是实现全过程可控和提高产品精度的重要保证。本文以国内某中厚板厂3500mm中厚板轧机精轧自动化系统设计和应用为研究背景。结合国内外相关文献资料,重点对中厚板轧机AGC和自动轧钢模型及实践中的问题进行了系统的研究,并将研究结果应用于该中厚板精轧系统,取得了良好的控制效果。本文的主要内容和研究成果如下：首先,本文从中厚板轧机AGC模型入手,对各种压力AGC、前馈AGC和反馈AGC等模型进行了分析、理论推导和比较,并在此基础上深入研究了轧件头尾补偿、油膜厚度补偿、咬入冲击补偿、轧辊偏心补偿等厚度补偿方法,为高精度中厚板轧机AGC模型的开发和应用奠定了理论基础。在中厚板AGC系统设计中,首先对本套中厚板轧机AGC系统硬件配置和网络布置以及传感器选型等做了详细描述,重点对电动APC、液压APC系统、电液联摆辊缝逻辑以及自动调零、刚度测试、液压弯辊等系统进行了研究,并针对中厚板轧机AGC的具体特点,采用相对AGC和绝对AGC相结合的方案,以获得良好的同板差和异板差。轧件跟踪是实现自动轧钢的基础,跟踪系统中不同信号用来触发不同模型计算。轧件跟踪由宏跟踪和微跟踪组成,本文对轧件宏跟踪和轧区微跟踪系统分别进行了研究,特别对跟踪区域划分、判断和微跟踪修正等模型和算法进行了设计,为轧件的运送和轧制过程的自动进行提供了信号依据。文中还对跟踪系统的开发软件和通讯实现等做了较为详细的研究。自动轧钢包括垂直和水平两个方向上的协调自动控制。在对运输辊道控制、道次数设定控制、主机速度控制、板坯待温控制等自动轧钢核心功能进行研究的基础上,对推床自动、主机自动以及辊道速度交换等进行了设计,成功应用于本套中厚板轧机精轧系统,提高了该生产线的自动化水平和产品精度。本文最后介绍了精轧自动控制系统投入应用后的现场测试效果,特别对开发的头部厚度自适应补偿方法做了详细说明。通过对钢板厚度精度和板凸度等实测数据进行比较和分析,结果显示本文所设计的模型投入应用后,成品板材同板差和异板差等厚度精度和板凸度等性能指标均达到合同要求,表明该模型对中厚板轧机自动化系统的设计和现场应用具有一定的借鉴意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章 绪论  13-21
  1.1 国内外中厚板轧线发展概况  13-15
    1.1.1 国外中厚板轧线相关情况  13-14
    1.1.2 国内中厚板轧线相关情况  14-15
  1.2 中厚板轧制自动化的发展  15-18
    1.2.1 轧钢自动化技术的进步  15-16
    1.2.2 中厚板轧制自动化理论发展  16-17
    1.2.3 中厚板轧制AGC理论发展  17
    1.2.4 中厚板轧机自动轧钢发展  17-18
  1.3 本文研究背景和内容  18-21
    1.3.1 本文研究背景  18
    1.3.2 本文主要研究内容  18-21
第2章 AGC理论及模型补偿  21-37
  2.1 AGC基础理论  21-23
    2.1.1 中厚板厚度波动的原因  21
    2.1.2 轧机弹性变形和弹跳方程  21-22
    2.1.3 轧件的塑性变形和轧件塑性方程  22
    2.1.4 钢板轧制的弹塑形曲线及应用  22-23
  2.2 压力AGC  23-28
    2.2.1 BISRA AGC  23-24
    2.2.2 Dynamic AGC  24-25
    2.2.3 GM-AGC  25
    2.2.4 Absolute-AGC  25-26
    2.2.5 AEG AGC和RAL AGC  26-27
    2.2.6 压力AGC的比较分析  27-28
  2.3 前馈式AGC及反馈式AGC  28-30
    2.3.1 压力AGC与前馈AGC系统的相关性  28-29
    2.3.2 反馈AGC  29
    2.3.3 前馈AGC  29-30
  2.4 AGC模型补偿方法  30-35
    2.4.1 轧件宽度补偿  30
    2.4.2 油膜厚度补偿  30-31
    2.4.3 压下螺丝窜动补偿  31-32
    2.4.4 轧件头尾补偿  32
    2.4.5 咬入冲击补偿  32-33
    2.4.6 轧辊偏心补偿  33-34
    2.4.7 轧辊热膨胀与磨损补偿  34
    2.4.8 伺服阀偏移补偿  34-35
  2.5 本章小结  35-37
第3章 中厚板轧机AGC系统设计  37-67
  3.1 AGC系统硬件配置及软件平台  37-43
    3.1.1 AGC系统软硬件配置及调用逻辑  38-39
    3.1.2 L1级计算机系统  39
    3.1.3 L2级计算机系统  39-40
    3.1.4 在线数据采集(PDA)和分析系统  40-41
    3.1.5 人机界面(HMI)  41-43
  3.2 AGC系统主要检测仪表布置及选型  43-45
    3.2.1 AGC系统主要仪表布置选型  43
    3.2.2 AGC系统主要检测仪表介绍  43-45
  3.3 APC系统与辊缝设定  45-61
    3.3.1 压下装置的控制要求  46-47
    3.3.2 电动压下  47-50
    3.3.3 液压压下  50-52
    3.3.4 电液联合摆辊缝  52-54
    3.3.5 辊缝自动清零  54-57
    3.3.6 刚度测试  57-60
    3.3.7 液压弯辊系统  60-61
  3.4 AGC工作方式的选择  61-64
    3.4.1 相对AGC的调节过程  61-62
    3.4.2 绝对AGC的调节过程  62-63
    3.4.3 AGC工作方式选择  63-64
  3.5 AGC系统的联锁与保护  64-66
    3.5.1 压力和位置保护  64
    3.5.2 与AGC液压站联锁  64-65
    3.5.3 位移传感器对位置的限制  65
    3.5.4 电动压下保护  65-66
    3.5.5 液压缸保护性快卸  66
  3.6 本章小结  66-67
第4章 轧区跟踪系统设计  67-83
  4.1 轧件跟踪概述  67-69
  4.2 轧件宏跟踪  69-72
    4.2.1 轧件宏跟踪设计与算法  69-70
    4.2.2 轧件宏跟踪实现  70-72
    4.2.3 节奏控制  72
  4.3 轧区微跟踪  72-78
    4.3.1 精轧区微跟踪设计与算法  72-76
    4.3.2 轧件微跟踪的自动修正  76-77
    4.3.3 轧区微跟踪实现  77-78
  4.4 跟踪系统开发软件及通讯实现  78-81
    4.4.1 跟踪系统开发软件  78-80
    4.4.2 系统数据通讯实现  80-81
  4.5 本章小结  81-83
第5章 自动轧钢系统设计  83-97
  5.1 自动轧钢的实现要点  83-84
  5.2 自动轧钢核心控制功能  84-87
    5.2.1 运输辊道控制  84-85
    5.2.2 道次数设定控制  85
    5.2.3 主机速度控制  85-86
    5.2.4 板坯待温控制  86-87
  5.3 自动轧钢的实现  87-94
    5.3.1 推床自动控制要求和逻辑  87-89
    5.3.2 推床自动的实现  89-91
    5.3.3 主机自动的实现  91-92
    5.3.4 轧机与控冷速度自动交接  92-93
    5.3.5 自动轧钢的联锁与保护  93
    5.3.6 自动轧钢的应用  93-94
  5.4 自动轧钢协调  94-95
    5.4.1 自动轧钢道次逻辑协调  94
    5.4.2 自动轧钢时的人工干预  94-95
    5.4.3 自动轧钢时操作员控制策略  95
  5.5 本章小结  95-97
第6章 现场应用与测试效果  97-109
  6.1 头部厚度自适应补偿方法及测试  97-101
    6.1.1 头部厚度自适应补偿方法  97-100
    6.1.2 头部厚度自适应补偿投入效果  100-101
  6.2 GM-AGC算法工程应用与测试效果  101-103
    6.2.1 GM-AGC算法工程应用  101-102
    6.2.2 GM-AGC算法投入效果  102-103
  6.3 钢板厚度精度测试结果  103-107
    6.3.1 成品厚差测试方法  103-104
    6.3.2 厚度测试结果  104-107
  6.4 板凸度测试结果  107-108
  6.5 本章小结  108-109
第7章 结论  109-111
参考文献  111-115
致谢  115-117
硕士期间参加的科研项目  117

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧钢机械设备 > 轧制自动化
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