热轧带钢粗轧过程控制与模型的研究和应用

论文摘要

本文依托宁波钢铁1780mm热轧带钢工程项目,对粗轧控制系统和平台的结构与功能、粗轧过程数学模型、粗轧负荷分配和轧制规程计算方法、粗轧自动宽度控制等进行了研究,建立了粗轧过程控制系统,开发了相应的在线应用软件,现场应用取得了良好的效果。具体研究内容和结果如下：(1)在HDP系统平台上,根据宁钢工程项目的设备具体位置和工艺流程,设计粗轧计算机控制系统,确定设定计算、模型自学习和构建层别表等的具体内容。(2)分析了温度、负荷、宽度等工艺参数的变化对粗轧过程控制的影响,确定适用于粗轧过程控制的各类数学模型的形式,使用指数平滑法对模型参数进行自学习。(3)分析传统负荷分配和粗轧规程计算方法的特点,使用目标厚度函数法进行轧制规程的数值计算,针对粗轧立—平轧交替的特点,使用满足粗轧过程控制需要的综合等负荷函数法对粗轧各个道次进行了负荷分配。通过现场实际应用验证了这种分配方法的合理性。(4)研究了头尾短行程控制、立辊动态设定等粗轧自动宽度控制方法。结合宁钢热轧带钢工程,重点介绍了头尾短行程控制(SSC)在现场的实际应用,给出了合理的应用方案,取得了良好的控制效果。(5)分析了轧制规程在现场的实际应用情况,利用现场采集的实测数据验证了温度、负荷、宽度等控制模型的预报精度。结果表明这套粗轧过程控制模型在线应用效果良好。本文的研究结果,针对热连轧粗轧过程在线实时控制,具有很强的实用性。所开发的粗轧过程控制模型已成功应用于宁波钢铁1780mm热轧带钢工程,对我国粗轧过程控制模型的开发与研究起到积极的促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的和意义
• 1.2 热轧带钢的发展概况
• 1.3 粗轧机组的布置形式
• 1.4 粗轧过程控制的发展
• 1.4.1 过程控制系统
• 1.4.2 数学模型
• 1.4.3 负荷分配与规程计算
• 1.4.4 自动宽度控制
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 粗轧过程控制系统
• 2.1 工艺概况
• 2.2 系统开发平台
• 2.2.1 HDP概述
• 2.2.2 系统的运行环境和开发环境
• 2.3 系统功能
• 2.3.1 数据采集
• 2.3.2 轧件跟踪
• 2.3.3 数据通讯
• 2.3.4 粗轧规程设定计算
• 2.3.5 模型参数的自学习
• 2.3.6 构建层别表
• 2.4 本章小结
• 第3章 粗轧过程数学模型
• 3.1 温度计算模型
• 3.1.1 空冷过程
• 3.1.2 水冷过程
• 3.1.3 塑性变形热
• 3.1.4 摩擦生成热
• 3.1.5 接触传热
• 3.1.6 轧件的温度分布
• 3.2 负荷计算模型
• 3.2.1 轧制力模型
• 3.2.2 轧制力矩及功率
• 3.3 宽度计算模型
• 3.4 其它模型
• 3.4.1 轧件尺寸冷热交换
• 3.4.2 前滑
• 3.4.3 辊缝的开口度设定
• 3.5 模型的自学习
• 3.6 本章小结
• 第4章 负荷分配与轧制规程计算
• 4.1 负荷分配的传统方法
• 4.1.1 能耗曲线法
• 4.1.2 轧制理论法
• 4.2 规程的数值计算方法
• 4.2.1 牛顿迭代法
• 4.2.2 目标厚度函数法
• 4.3 综合等负荷函数法
• 4.3.1 方法简介
• 4.3.2 方法步骤
• 4.3.3 计算实例与结果分析
• 4.4 现场实际轧制规程计算
• 4.4.1 输入数据的预处理
• 4.4.2 规程设定值的计算
• 4.4.3 现场轧制规程计算实例
• 4.5 本章小结
• 第5章 粗轧自动宽度控制
• 5.1 自动宽度控制组成
• 5.2 短行程控制
• 5.2.1 基本原理
• 5.2.2 等宽轧制下的短行程控制
• 5.2.3 减宽轧制下的短行程控制
• 5.2.4 短行程控制效果
• 5.3 动态设定
• 5.4 本章小结
• 第6章 控制模型的现场应用
• 6.1 生产线主要设备组成与布置
• 6.2 产品大纲
• 6.3 轧制规程的在线应用
• 6.4 控制模型的在线应用
• 6.4.1 温度计算模型的在线应用
• 6.4.2 轧制力模型的在线应用
• 6.4.3 宽度计算模型的在线应用
• 6.5 现场应用中发现的问题
• 6.6 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢