煉鋼及連鑄過(guò)程自動(dòng)化復(fù)習(xí)資料

1、1煉鋼及連鑄過(guò)程自動(dòng)化復(fù)習(xí)第一節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝過(guò)程裝料、吹煉、脫氧；四脫，二去，二調(diào)整第二節(jié) 轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算機(jī)控制的目的和 今后的工作第三節(jié) 轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算機(jī)控制第四節(jié) 連續(xù)鑄鋼自動(dòng)化2轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算機(jī)控制的目的和今后的工作1氧氣吹煉轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)控制的主要目的 氧氣吹煉轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)控制的主要目的是：使每爐吹煉終點(diǎn)的鋼水溫度和成分主要是含碳量命中率在允許的范圍內(nèi)，以獲得質(zhì)量合格的鋼；減少吹煉次數(shù)，縮短吹煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率；降低原材料的消耗；促進(jìn)生產(chǎn)管理水平的提高，實(shí)現(xiàn)冶煉操作的合理化、標(biāo)準(zhǔn)化。3第三節(jié) 轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算機(jī)控制靜態(tài)控制動(dòng)態(tài)控制靜態(tài)理論模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛙壽E跟蹤法動(dòng)態(tài)停吹法吹煉條件控制法稱量控制法45第四

2、節(jié) 連續(xù)鑄鋼自動(dòng)化 連續(xù)鑄鋼技術(shù)是一項(xiàng)新工藝，它對(duì)鋼水要求高，連續(xù)作業(yè)設(shè)備操作難度大，因此為了免除事故，保持正常生產(chǎn)、到達(dá)較高的質(zhì)量和產(chǎn)量要求，自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制是必不可少的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在連鑄裝置上采用某些自動(dòng)控制系統(tǒng)后，可使?jié)沧⑺俣忍岣?0%，并可提高鑄坯成品率和改善鑄坯質(zhì)量。目前連續(xù)鑄鋼已向生產(chǎn)寬板坯、合金鋼坯和薄板坯方向開(kāi)展，在滿足嚴(yán)格的指標(biāo)要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的全面自動(dòng)化。6圖3-167連鑄自動(dòng)化主要控制內(nèi)容鋼包鋼水脫氧自動(dòng)控制保護(hù)渣自動(dòng)參加控制結(jié)晶器錐度及寬度自動(dòng)控制全自動(dòng)澆注系統(tǒng)火焰切割后剩余毛刺的自動(dòng)清理鋼坯在熱狀態(tài)下自動(dòng)打印標(biāo)記鋼坯搬運(yùn)吊車的自動(dòng)化8二冷區(qū)溫度控制9第五章 軋

3、鋼工藝過(guò)程及控制模型第一節(jié) 帶鋼熱連軋生產(chǎn)工藝過(guò)程第二節(jié) 帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制第三節(jié) 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制數(shù)學(xué)模型10 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化是迅速提高冶金生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量的重要途徑。近代冶金自動(dòng)化的一個(gè)主要特點(diǎn)是應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的綜合控制，而帶鋼熱連軋是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制最成熟而且也是最有成效的一個(gè)局部。112022/8/1311已學(xué)：冶金生產(chǎn)從控制角度可分為兩類過(guò)程： 以熱工系統(tǒng)為根本控制對(duì)象或以數(shù)據(jù)采集調(diào)度及熱工參數(shù)控制為根本內(nèi)容的“慢過(guò)程，屬于這類的有原料準(zhǔn)備、煉鐵、煉鋼及連鑄過(guò)程。 以機(jī)電液壓系統(tǒng)為根本控制對(duì)象以及快速閉環(huán)控制為根本內(nèi)容的“快過(guò)程，屬于這一類的有各類軋鋼生

4、產(chǎn)過(guò)程，特別是冷熱軋帶鋼連軋生產(chǎn)線。12熱連軋技術(shù)開(kāi)展史 第一套熱連軋機(jī)于1926年誕生于美國(guó) 。我國(guó)第一套熱軋寬帶鋼軋機(jī)始建于1957年，即鞍鋼的半連續(xù)軋機(jī) 。我國(guó)現(xiàn)有輥身長(zhǎng)度在1422mm以上的熱軋寬帶鋼軋機(jī)30多套。 近十幾年，熱軋帶鋼工藝發(fā)生了一系列變化，連鑄連軋、無(wú)頭軋制及半無(wú)頭軋制技術(shù)得到應(yīng)用。為了與新開(kāi)展的熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝相區(qū)別，將過(guò)去長(zhǎng)期以來(lái)所采用的帶鋼熱連軋工藝稱為傳統(tǒng)帶鋼熱連軋。13第一節(jié) 帶鋼熱連軋生產(chǎn)工藝過(guò)程 帶鋼熱連軋機(jī)粗軋可分為半連續(xù)式、全連續(xù)式和四分之三連續(xù)式三種根本形式，無(wú)論哪一種形式，其生產(chǎn)工藝過(guò)程大致相同，現(xiàn)僅以某廠四分之三連續(xù)式現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)為例簡(jiǎn)述其生

5、產(chǎn)工藝過(guò)程。14 粗軋區(qū)設(shè)置56 臺(tái)粗軋機(jī)進(jìn)行連續(xù)不可逆軋制，這種布置由于粗軋道次限制為56 道次，加上設(shè)備重量過(guò)大，生產(chǎn)線過(guò)長(zhǎng)，目前根本不再采用。粗軋機(jī)的布置有四種方案1全連續(xù)式 1523/4連續(xù)式 3/4連續(xù)式粗軋機(jī)由可逆式軋機(jī)和不可逆式軋機(jī)組成 。這一布置增加了靈活性，縮短了軋線長(zhǎng)度，但設(shè)備重量仍較大。163半連續(xù)式 即兩機(jī)架均為可逆軋機(jī)，分別可軋制35 道次。174單機(jī)架 即采用一架強(qiáng)力粗軋機(jī)進(jìn)行37 道次可逆軋制來(lái)滿足精軋的坯料要求。采用單機(jī)架粗軋機(jī)的布置大大縮短了粗軋區(qū)長(zhǎng)度，這對(duì)減少板坯溫降十分有利，而這將直接影響精軋成品的厚度。18熱連軋工藝布置圖加熱爐出口除鱗 精軋入口除鱗 精

6、確控制板材的寬度，同時(shí)也起到對(duì)準(zhǔn)軋制中心線的作用，小立輥也被稱為“軋邊機(jī)。 1920 現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)一般采用厚度為250360mm的初軋坯或連鑄板坯作為原料，將要軋制的板坯堆放在板坯庫(kù)內(nèi)，軋制時(shí)根據(jù)軋制明細(xì)表中所規(guī)定的順序，由吊車從板坯庫(kù)將板坯一塊一塊送到上料輥道A上圖4-1中的A1A6，并將板坯所在的輥道號(hào)通知計(jì)算機(jī)。由裝在A、B輥道旁的冷金屬檢測(cè)器CDMCold Metal Detector檢測(cè)板坯在輥道上的具體位置，計(jì)算機(jī)將根據(jù)CDM檢測(cè)的信號(hào)來(lái)控制輥道的運(yùn)轉(zhuǎn)在同一組輥道上只能放一塊板坯，以便計(jì)算機(jī)對(duì)板坯進(jìn)行跟蹤。在計(jì)算機(jī)控制下，板坯由A輥道傳送到裝料輥道B圖4-1中的B1B6上。B輥

7、道位于爐前，板坯在這里定位即在爐前的適當(dāng)位置停下來(lái)，然后由推鋼機(jī)把板坯自動(dòng)推入加熱爐內(nèi)。21圖4-122 帶鋼熱連軋機(jī)的板坯加熱設(shè)備，一般由35座推鋼式或步進(jìn)梁式加熱爐組成。圖4-1所示的某廠四分之三帶鋼熱連軋機(jī)目前有三座將來(lái)可擴(kuò)展到五座步進(jìn)梁式加熱爐。在軋制普通碳素鋼時(shí)，一般是按1號(hào)爐-2號(hào)爐-3號(hào)爐-1號(hào)爐的次序把鋼坯裝入到各加熱爐中。3號(hào)爐專門用來(lái)加熱硅鋼。 板坯在加熱爐內(nèi)由步進(jìn)梁一步一步地移向出料端一般前進(jìn)一步的距離為600650mm。在距出料端部一定距離該廠為1450mm處的側(cè)墻上裝有射線處即射線接通時(shí)，步進(jìn)梁自動(dòng)停止前進(jìn)，以防止?fàn)t內(nèi)的第一塊板坯從爐內(nèi)掉下去或碰到出料爐門端部。當(dāng)射線

8、檢測(cè)器出現(xiàn)故障時(shí)，步進(jìn)梁的前進(jìn)極限位置由計(jì)算機(jī)來(lái)控制。23 當(dāng)板坯在爐內(nèi)加熱到12501280的溫度時(shí)，由推鋼機(jī)將加熱好的鋼坯從爐內(nèi)托出并放在C輥道圖4-1中C1C6上。從C輥道到卷取機(jī)CL1、CL2、CL3的整個(gè)軋線上，裝有假設(shè)干個(gè)熱金屬檢測(cè)器HMDHot Metal Detector，用來(lái)對(duì)軋件進(jìn)行跟蹤。計(jì)算機(jī)根據(jù)HMD檢測(cè)的位置信號(hào)，對(duì)軋線上相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)定和控制如立輥開(kāi)口度、壓下位置、軋制速度等設(shè)定。 板坯從爐中托出并放在C輥道上之后，就被傳送到D1輥道，然后進(jìn)入粗軋機(jī)組。板坯首先經(jīng)大立輥VSBVertical Scale Breaker，并用14.716.7MPa(150170kg/

9、cm2)高壓水去除附在板坯外表上的爐生氧化鐵皮，接著被送到粗軋機(jī)組的R1、R2、R3、R4中進(jìn)行軋制，將厚度為250360mm的初軋坯或連鑄坯軋成厚度為3045mm的帶坯。其中R2是可逆式軋機(jī)，在此軋機(jī)上一般軋制35個(gè)道次，最多軋7個(gè)道次。R2、R3、R4機(jī)架的入口都設(shè)有小立輥，在4號(hào)機(jī)架設(shè)有溫度計(jì)RT4、寬度計(jì)WG及射線測(cè)厚計(jì)G，用以作為精軋機(jī)組設(shè)定計(jì)算的重要參數(shù)。24 中間輥道E分六段控制，其輥道的速度根據(jù)工藝的要求而改變。軋件從R4機(jī)架以300m/min的速度前進(jìn)，此時(shí)輥道的速度與軋件同步，如果帶坯較長(zhǎng)，帶尾離開(kāi)R4機(jī)架后，中間輥道開(kāi)始減速。當(dāng)帶尾端離開(kāi)某一段輥道時(shí)，該輥道的速度又上升到

10、300m/min的速度，以等待下一塊帶坯的到來(lái)。 所有帶坯在進(jìn)入精軋機(jī)組前，均需切除不規(guī)那么和低溫的頭部。成品帶鋼厚度在、寬度在1000mm以下時(shí)要進(jìn)行切尾。切下的頭、尾、廢料倒入汽車并運(yùn)走。 切頭后的帶坯，經(jīng)精軋機(jī)組前的高壓水除鱗箱，除去外表上的二次氧化鐵皮，再經(jīng)連續(xù)精軋機(jī)組軋制成為的成品帶鋼。25 帶鋼被咬入精軋機(jī)架后，其相應(yīng)的厚度控制系統(tǒng)投入工作，以減少帶鋼縱向厚度公差。當(dāng)帶鋼被咬入第二架精軋機(jī)時(shí)，后面機(jī)架如F2機(jī)架的負(fù)荷繼電器接通前面機(jī)架如F1機(jī)架的活套控制系統(tǒng)，使其投入工作，以保證帶鋼在恒定的微張力狀態(tài)下進(jìn)行軋制。 精軋機(jī)組由七個(gè)機(jī)架組成，其出口端裝有溫度計(jì)如FT7、寬度計(jì)WG、x射

11、線測(cè)厚計(jì)如XG，用以分別測(cè)量精軋機(jī)出口處帶鋼的溫度、寬度和厚度。 帶鋼出精軋機(jī)組后，到G輥道或稱輸出輥道，在G輥道上裝有噴水冷卻裝置，用來(lái)對(duì)帶鋼進(jìn)行層流冷卻，把已成材的帶鋼由850-800的終軋溫度冷卻到650-550的卷取溫度。 26 鋼卷卷完后，鋼卷由帶卷小車從卷取機(jī)上取出，置于運(yùn)輸線上V1-V7。運(yùn)輸線上裝有極限開(kāi)關(guān)式檢測(cè)器LIAJ等，以便對(duì)鋼卷進(jìn)行跟蹤。運(yùn)輸線的一側(cè)設(shè)有檢查線，需要進(jìn)行檢查的鋼卷，在計(jì)算機(jī)的控制下自動(dòng)停下，由鋼卷升降臺(tái)升起鋼卷，再用運(yùn)卷車將鋼卷從運(yùn)輸鏈垂直方向抽出，用翻卷機(jī)把鋼卷翻平在搖輥上，搖輥轉(zhuǎn)動(dòng)鋼卷并展開(kāi)6-30m于自由輥道上，對(duì)被展開(kāi)的鋼卷進(jìn)行外表檢查，并將檢查

12、結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)所有成品的厚度、寬度、溫度等質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，打捆后送入成品庫(kù)。27282930第二節(jié) 帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制一、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述二、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制功能一、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述311、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)展歷程 帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和完善，極大地促進(jìn)了帶鋼熱連軋機(jī)自動(dòng)化的開(kāi)展，從而進(jìn)一步促進(jìn)了帶鋼熱連軋生產(chǎn)的開(kāi)展，產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。 本世紀(jì)60年代以前，帶鋼熱連軋機(jī)自動(dòng)化開(kāi)展方面主要集中在調(diào)速系統(tǒng)、壓下機(jī)構(gòu)輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、活套調(diào)節(jié)系統(tǒng)、閉環(huán)模擬厚度控制系統(tǒng)。第一套厚度控制系統(tǒng)在1958年前投入使用，到1962年，已經(jīng)有40

13、多套軋機(jī)上裝備了模擬厚度控制系統(tǒng)。32 美國(guó)于60年代初、麥克勞思鋼鐵Meclouth Steel公司的1525mm帶鋼熱連軋機(jī)上用計(jì)算機(jī)設(shè)定并控制了精軋機(jī)組的輥縫和速度，這是最早出現(xiàn)的帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 60年代末，英國(guó)在一個(gè)鋼廠實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)控制從加熱爐到卷取機(jī)的整個(gè)帶鋼熱連軋生產(chǎn)過(guò)程。 日本在熱連軋機(jī)上采用計(jì)算機(jī)控制方面的工作，雖然起步在60年代中期，但開(kāi)展速度很快。1964年新日本鋼鐵公司鋼鐵廠的1420mm帶鋼熱連軋機(jī)局部采用計(jì)算機(jī)控制，1971年11月投入的新日本鋼鐵公司大分廠2235mm帶鋼熱連軋機(jī)全部采用計(jì)算機(jī)控制，成為一項(xiàng)設(shè)計(jì)先進(jìn)的典型。33 80年代，帶鋼熱連軋機(jī)計(jì)

14、算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)展到日臻成熟，實(shí)現(xiàn)了高精度軋制、控制軋制、來(lái)料熱裝熱送軋制直接軋制和節(jié)能型的低溫軋制。控制的范圍也從熱連軋生產(chǎn)線向兩側(cè)擴(kuò)展，包括了對(duì)板坯庫(kù)、鋼卷庫(kù)、成品庫(kù)的控制和管理。國(guó)外新建的帶鋼熱連軋機(jī)配備了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而且在對(duì)舊有的軋機(jī)改造工程中，最重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是采用計(jì)算機(jī)控制。在冶金工業(yè)中，帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是開(kāi)展最迅速、最成熟和效果最明顯的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大改進(jìn)了尺寸精度和性能，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1978年12月投產(chǎn)的武漢鋼鐵公司1700mm帶鋼熱連軋機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是我國(guó)引進(jìn)的第一套帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。34 1989年投產(chǎn)的寶山鋼鐵總廠2

15、050mm帶鋼熱連軋機(jī)，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化程度最高，具有現(xiàn)代世界先進(jìn)水平的大型熱連軋機(jī)組。其年產(chǎn)400萬(wàn)噸熱帶卷，精軋終軋速度可達(dá)25m/s，主軋線電氣設(shè)備由德國(guó)SIEMENS公司提供，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，由管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、生產(chǎn)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及根底自動(dòng)化系統(tǒng)組成四級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。35 1993年11月，在武漢鋼鐵公司、重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、北京科技大學(xué)共同合作下，完成了武漢鋼鐵公司1700mm熱連軋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新改造工程。隨后，在1995年5月，武漢鋼鐵公司、北京科技大學(xué)等單位又共同完成了太原鋼鐵公司1549mm熱連軋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的建立和開(kāi)發(fā)。武漢鋼鐵公司和太原鋼鐵公

16、司的帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的建立和運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)有能力依靠自己的力量設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)熱連軋這樣控制過(guò)程極為復(fù)雜、要求快速響應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。362、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)展特點(diǎn) 如果從60年代初算起，帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)展已經(jīng)有40年的歷史了。歸結(jié)起來(lái)，帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)展特點(diǎn)主要有以下幾項(xiàng)： 1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)逐步分散化。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從單機(jī)集中控制、多機(jī)分區(qū)集中控制到分散控制這種變化過(guò)程，是為了更好地滿足熱連軋生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)展的需要。372控制功能不斷完善。從代替人工操作的設(shè)定，開(kāi)展到產(chǎn)品質(zhì)量控制、節(jié)能控制、故障診斷，并實(shí)現(xiàn)了控制軋制?？刂乒δ艿牟粩嗤晟?，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低

17、級(jí)到高級(jí)，也是來(lái)自于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗，降低生產(chǎn)本錢、減少環(huán)境污染等方面的要求。3控制范圍不斷擴(kuò)大。60年代初期，以控制精軋機(jī)為主，主要是進(jìn)行壓下位置和軋制速度的預(yù)設(shè)定。60年代中后期，控制范圍擴(kuò)大到加熱爐、初軋機(jī)、精軋機(jī)、卷取機(jī)。80年代，控制范圍又?jǐn)U大到板坯庫(kù)、鋼卷庫(kù)、成品庫(kù)以及熱平整線和熱剪切線，從而覆蓋了整個(gè)熱軋廠。384控制精度不斷提高。隨著控制功能不斷完善，對(duì)產(chǎn)品的控制精度也不斷提高，表4-1給出了目前的品質(zhì)指標(biāo)。39 現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)具有高速、連續(xù)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗等特點(diǎn)。正是由于帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的日臻完善，才使得上述特點(diǎn)充分顯示出來(lái)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，只有不斷開(kāi)展熱連軋機(jī)得

18、綜合自動(dòng)化，才能保證這樣大型、復(fù)雜得軋機(jī)經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 表4-2的數(shù)據(jù)反映出幾十年來(lái)帶鋼熱連軋開(kāi)展過(guò)程中的主要特征，這些特征與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是密切相關(guān)的40二、帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制功能 圖4-2歸納了帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制功能。圖4-3圖4-6分別是加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)控制功能簡(jiǎn)圖。414243 板坯和軋制方案的原始數(shù)據(jù)是由生產(chǎn)控制級(jí)計(jì)算機(jī)傳送給過(guò)程控制級(jí)計(jì)算機(jī)的。如果沒(méi)有生產(chǎn)控制計(jì)算機(jī)，就要通過(guò)初始數(shù)據(jù)輸入PDI-Primary Data Input終端直接輸入到過(guò)程控制級(jí)計(jì)算機(jī)中，PDI具有數(shù)據(jù)輸入、查詢、修改、刪除、排序和顯示等功能。 板坯被裝載到上料輥道A輥道以后，要測(cè)量長(zhǎng)度和重

19、量。測(cè)量裝置自動(dòng)完成測(cè)量后，要把實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常那么輸出報(bào)警信息，請(qǐng)求操作人員進(jìn)行相應(yīng)處理。44 計(jì)算機(jī)把PDI中的板坯號(hào)和操作人員通過(guò)人機(jī)接口MMI裝置輸入的板坯號(hào)進(jìn)行比較，以保證上料板坯和生產(chǎn)軋制方案一致，這叫板坯確認(rèn)，又叫板坯識(shí)別。如果發(fā)現(xiàn)異常，就要根據(jù)實(shí)際情況，或者重新排序，或者做“缺號(hào)處理，或者將板坯撤消。 在加熱爐入口輥道B輥道，計(jì)算機(jī)對(duì)已經(jīng)測(cè)量和確認(rèn)過(guò)的板坯，按照規(guī)定的爐號(hào)、爐列進(jìn)行板坯移動(dòng)和爐前定位控制，控制板坯的爐前對(duì)中停止，這是由B輥道自動(dòng)位置控制APC-Automatic Position Control程序來(lái)完成的。45 計(jì)算機(jī)

20、確定推鋼機(jī)的移動(dòng)行程，并且對(duì)這個(gè)設(shè)定計(jì)算值進(jìn)行合理性檢查，在滿足裝鋼條件時(shí)，通過(guò)APC程序控制推鋼機(jī)把板坯裝入加熱爐內(nèi)的預(yù)定位置。 計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)梁的周期運(yùn)動(dòng)。當(dāng)正常軋鋼時(shí)，步進(jìn)梁進(jìn)行上升-前進(jìn)-下降-后退的反復(fù)循環(huán)動(dòng)作，使板坯逐漸移向加熱爐出口側(cè)。當(dāng)發(fā)生異常情況例如出鋼時(shí)間大于規(guī)定時(shí)間時(shí)，計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)梁進(jìn)行上升-下降的踏步動(dòng)作。 板坯被裝到A輥道上以后，就由過(guò)程控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行跟蹤。加熱爐區(qū)的跟蹤又可以劃分成加熱爐入口跟蹤、加熱爐爐內(nèi)跟蹤和加熱爐出口跟蹤。加熱爐區(qū)跟蹤能為加熱爐區(qū)的設(shè)定計(jì)算和順序控制提供實(shí)時(shí)的信息。46 計(jì)算機(jī)利用有限差分法差分法：是把根本方程和邊界條件一般均為微分方程近似改

21、用差分方程代數(shù)方程來(lái)表示，把求解微分方程的問(wèn)題該成求解代數(shù)方程的問(wèn)題，即將解析解改為數(shù)值解在線模擬板坯在加熱爐內(nèi)的加熱過(guò)程，計(jì)算出爐內(nèi)每塊板坯的溫度，并且通過(guò)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出各段爐溫的目標(biāo)值，作為燃燒控制的基準(zhǔn)值，加熱爐燃燒控制時(shí)由儀表調(diào)節(jié)器完成的。 計(jì)算機(jī)根據(jù)軋件的尺寸和軋件的“運(yùn)動(dòng)方程，預(yù)測(cè)軋件在粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)的運(yùn)行時(shí)間，并且根據(jù)軋線上的生產(chǎn)狀況和加熱爐燒鋼情況，決定板坯從加熱爐抽出的時(shí)間，進(jìn)行軋制節(jié)奏Mill Pacing控制。除了全自動(dòng)抽鋼方式節(jié)奏方式以外，還可以有定時(shí)抽鋼和強(qiáng)制抽鋼方式。47 當(dāng)有抽鋼請(qǐng)求時(shí)，計(jì)算機(jī)首先要檢查抽鋼的各種條件是否滿足，然后進(jìn)行抽鋼行程的計(jì)算，并通

22、過(guò)程序控制抽鋼機(jī)的前進(jìn)與后退。把加熱好的鋼坯放在出爐輥道的中心上，根據(jù)前進(jìn)方向是否有鋼坯來(lái)決定輥道的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，移動(dòng)板坯進(jìn)入粗軋區(qū)。 當(dāng)“下一塊板坯將被抽出時(shí)，過(guò)程控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行粗軋?jiān)O(shè)定計(jì)算，通過(guò)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出粗軋區(qū)域控制所需要的全部基準(zhǔn)值。粗軋?jiān)O(shè)定RSU-Rougher Set-Up計(jì)算的計(jì)算時(shí)序?yàn)榘迮鲝募訜釥t抽出時(shí)設(shè)定、板坯到達(dá)粗軋機(jī)入口時(shí)再次設(shè)定。粗軋機(jī)設(shè)定的工程主要有：48水平軋機(jī)各機(jī)架、各道次的壓下位置立輥軋機(jī)各機(jī)架、各道次的開(kāi)口度側(cè)導(dǎo)板的位置水平軋機(jī)的咬入速度、軋制速度、拋鋼速度前后輥道的速度除鱗方式測(cè)量?jī)x表的基準(zhǔn)值壓下前滑補(bǔ)償值。前滑：軋件的出口速度大于軋輥在該處的線速度，這是由

23、于金屬流動(dòng)引起的。49粗軋機(jī)設(shè)定計(jì)算使用的數(shù)學(xué)模型主要有：壓下負(fù)荷分配模型溫度模型軋制力模型軋制力矩模型功率模型前滑模型彈跳模型50 根底自動(dòng)化級(jí)計(jì)算機(jī)根據(jù)RSU算出的基準(zhǔn)值，通過(guò)APC程序完成壓下、側(cè)導(dǎo)板的位置設(shè)定。 板坯在粗軋可逆軋機(jī)R2機(jī)架要經(jīng)過(guò)3道次或5道次軋制。可逆軋機(jī)及其前后輥道既要正向運(yùn)轉(zhuǎn)，也要反向運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，根底自動(dòng)化計(jì)算機(jī)要對(duì)可逆軋機(jī)進(jìn)行順序控制，包括R2軋機(jī)速度控制、輥道速度控制、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)控制、除鱗噴水控制。 在粗軋區(qū)域，計(jì)算機(jī)還要進(jìn)行自動(dòng)寬度控制，因?yàn)閹т撛诰垯C(jī)組太薄，計(jì)算機(jī)無(wú)法再對(duì)寬度進(jìn)行控制。關(guān)于AWC的詳細(xì)請(qǐng)參見(jiàn)第七章和有關(guān)文獻(xiàn)。51 從粗軋機(jī)組出口到精軋機(jī)組入

24、口的輥道叫做延時(shí)輥道Delay Table，按輥道的編號(hào)也稱為E輥道。計(jì)算機(jī)控制E輥道速度，既要縮短帶坯的運(yùn)行時(shí)間，又要防止前后兩塊帶坯相撞。當(dāng)板坯進(jìn)入最后一架粗軋機(jī)R4機(jī)架時(shí)，E輥道的速度與R4機(jī)架同步。當(dāng)帶鋼的尾部離開(kāi)R4軋機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行碰撞條件檢查，如果不發(fā)生碰撞情況，那么控制E輥道高速運(yùn)轉(zhuǎn)，否那么控制E輥道低速運(yùn)轉(zhuǎn)，直到不再會(huì)碰撞時(shí)才轉(zhuǎn)為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)本塊帶坯到達(dá)切頭飛剪前面的熱金屬檢測(cè)器HMD54時(shí)，如果先行帶鋼仍舊處于F1 ON的情況，計(jì)算機(jī)要判斷本塊帶鋼到達(dá)F1時(shí)是否會(huì)與先行帶鋼碰撞，如果F1 OFF，那么要對(duì)軋機(jī)輥縫速度進(jìn)行是否到達(dá)設(shè)定值的檢查，假設(shè)有碰撞可能，或檢查通不過(guò)，那

25、么發(fā)出擺動(dòng)Osillation命令，使E輥道反轉(zhuǎn)延時(shí)10s后再正向前進(jìn)。這樣來(lái)回?cái)[動(dòng)每次接通HMD54時(shí)重復(fù)檢查一次，直到檢查合格后，計(jì)算機(jī)發(fā)出解除擺動(dòng)指令為止。當(dāng)帶坯使HMD54 ON并經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間以后，計(jì)算機(jī)控制E輥道按剪切速度運(yùn)行，以保證與飛剪同步。當(dāng)帶坯到達(dá)飛剪再經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間以后，計(jì)算機(jī)控制E輥道的速度與精軋機(jī)同步，并考慮壓下補(bǔ)償。52 當(dāng)帶坯到達(dá)粗軋機(jī)出口處，計(jì)算機(jī)對(duì)這一帶坯進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，然后就進(jìn)行精軋機(jī)設(shè)定FSU-Finisher Set-Up計(jì)算，通過(guò)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出精軋區(qū)域控制所需要的基準(zhǔn)值。FSU計(jì)算時(shí)序?yàn)閹т撨M(jìn)入粗軋機(jī)組出口處，以及HMD54 ON。精軋機(jī)組設(shè)

26、定的工程主要有：延遲輥道E輥道的壓下補(bǔ)償切頭剪側(cè)導(dǎo)板和精軋側(cè)導(dǎo)板的位置除鱗和機(jī)架間冷卻噴水設(shè)備的噴水方式壓下位置軋機(jī)的穿帶速度、加速度、最高速度活套的高度、張力、平衡重各種測(cè)量?jī)x表厚度儀、寬度儀、凸度儀、平直度儀的基準(zhǔn)值，補(bǔ)償值53精軋機(jī)設(shè)定計(jì)算使用的數(shù)學(xué)模型主要有：壓下分配模型或能耗模型溫度模型軋制力模型軋制功率模型前滑模型輥縫模型自學(xué)習(xí)模型54 精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算過(guò)程可以用下面幾句話概括：根據(jù)帶鋼成品的目標(biāo)厚度和來(lái)料帶坯厚度，用壓下分配模型決定各機(jī)架的出口板厚，用表格法決定精軋機(jī)組末機(jī)架的穿帶速度；以精軋機(jī)組末機(jī)架為基準(zhǔn)機(jī)架，用秒流量相等的原理和前滑模型，求出各機(jī)架的穿帶速度；根據(jù)粗軋出口實(shí)測(cè)溫

27、度，用溫度模型求出帶鋼在各機(jī)架的出口溫度，用軋制力模型計(jì)算各機(jī)架的軋制力；用功率模型來(lái)檢查壓下分配及速度分配是否在軋機(jī)極限條件的范圍之內(nèi)，如超出極限值，那么必須修改壓下分配和速度分配；根據(jù)預(yù)報(bào)給出的軋制力，用彈跳模型計(jì)算各機(jī)架的彈跳量；最后，用輥縫模型求出各機(jī)架的輥縫設(shè)定值。55 過(guò)程控制計(jì)算機(jī)在進(jìn)行精軋?jiān)O(shè)定FUS的同時(shí)，還進(jìn)行板形設(shè)定Shape Set-Up計(jì)算或稱為凸度設(shè)定計(jì)算。設(shè)定的工程主要有： 工作輥的彎輥力 工作輥的串動(dòng)移動(dòng)量 根底自動(dòng)化級(jí)計(jì)算機(jī)完成板形和平直度的閉環(huán)控制，以便使帶鋼的凸度和平直度到達(dá)期望的目標(biāo)值。關(guān)于板形內(nèi)容可參見(jiàn)第七章或查閱有關(guān)文獻(xiàn)。56 計(jì)算機(jī)對(duì)飛剪的控制包括剪

28、切方式、剪切長(zhǎng)度和起動(dòng)飛剪剪切。剪切方式有三種：切頭、切尾和二分割。一般來(lái)說(shuō)，帶坯都要進(jìn)行切頭，以使頭部整齊，易于精軋機(jī)和卷取機(jī)咬入。是否切尾，根據(jù)成品的厚度和寬度規(guī)格而定。剪切方式可由計(jì)算機(jī)決定，也可由操作人員決定。過(guò)去一般采用“定長(zhǎng)度剪切，由操作人員設(shè)定切頭、切尾的長(zhǎng)度。近年來(lái)開(kāi)展為根據(jù)帶坯的不同頭部形狀，進(jìn)行“最正確長(zhǎng)度剪切，以提高成材率。切頭時(shí)，飛剪的速度例如120m/min要高于帶坯的速度例如100m/min，切尾時(shí)飛剪的速度要低于帶速帶坯的速度。當(dāng)HMD60 ON時(shí)，測(cè)速輥下降，以便測(cè)量帶坯的實(shí)際運(yùn)行速度。當(dāng)HMD60 ON時(shí)，帶坯的速度調(diào)到與飛剪的速度相適應(yīng)。HMD61 ON經(jīng)過(guò)

29、一定的延遲時(shí)間后，起動(dòng)飛剪切頭。切尾時(shí)飛剪的起動(dòng)仍舊靠熱金屬檢測(cè)器HMD61的信號(hào)。57 計(jì)算機(jī)控制精軋機(jī)組進(jìn)行升速軋制，首先使用穿帶速度使帶鋼咬入F1F7機(jī)架，然后采用第一加速度，提高軋制速度。當(dāng)帶鋼被卷取機(jī)卷取時(shí)，采用第二加速度，使軋制速度到達(dá)預(yù)先給定的最高速度。當(dāng)帶鋼尾部離開(kāi)減速機(jī)架由計(jì)算機(jī)確定為F1或F2機(jī)架時(shí)，采用第一減速度，F(xiàn)7機(jī)架OFF時(shí)，采用第二減速度，使軋機(jī)的速度降到穿帶速度。 計(jì)算機(jī)對(duì)精軋機(jī)組速度控制包括主電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行順序控制、各機(jī)架穿帶速度的粗調(diào)和精調(diào)、動(dòng)態(tài)速度補(bǔ)償、速度微調(diào)和逐移微調(diào)、加減速控制、主機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制、緊急停車控制等等。58 在帶鋼咬入精軋機(jī)組前段機(jī)架F1F3

30、時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算時(shí)預(yù)測(cè)的軋制力和實(shí)測(cè)軋制力的偏差，通過(guò)一定的算法，變更后段機(jī)架F5F7的壓下位置，使壓下位置設(shè)定的更為準(zhǔn)確，以便盡量減少帶鋼頭部得厚度偏差，這叫做穿帶自適應(yīng)控制，又叫精軋動(dòng)態(tài)設(shè)定。 在帶鋼軋制過(guò)程中，自動(dòng)厚度控制AGC-Automatic Gage Control程序動(dòng)態(tài)地自動(dòng)調(diào)節(jié)輥縫，以便消除或減少帶鋼縱向厚度偏差，得到符合厚度公差要求并且厚度均勻的產(chǎn)品。關(guān)于AGC的詳細(xì)表達(dá)見(jiàn)第六章。這里要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，現(xiàn)代新建帶鋼熱連軋機(jī)和對(duì)舊軋機(jī)的改造，廣泛采用液壓AGC系統(tǒng)，這是因?yàn)橐簤篈GC的響應(yīng)速度快，控制精度高，并且能夠改變軋機(jī)剛性系數(shù)。59 另外，新型軋機(jī)還將實(shí)現(xiàn)板形

31、的前饋控制和反響控制可參見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn) 過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，根據(jù)帶鋼成品規(guī)格和精軋溫度控制的要求，決定除鱗和機(jī)架間噴水方式。根底自動(dòng)化計(jì)算機(jī)，控制開(kāi)始噴水和停止噴水的時(shí)序。當(dāng)?shù)趇機(jī)架ON時(shí)，第i機(jī)架與第i+1機(jī)架之間的噴水裝置開(kāi)始噴水。當(dāng)?shù)趇機(jī)架OFF時(shí)，停止噴水。近年來(lái)，在機(jī)架間噴水控制方面又有新開(kāi)展，就是通過(guò)改變水壓和水量來(lái)控制精軋溫度的均勻性。除了通過(guò)改變噴水方式來(lái)改變水量以外，還通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度來(lái)控制水量的大小。60 帶鋼在精軋機(jī)組的軋制過(guò)程中，計(jì)算機(jī)通常采用如下幾種控制手段，對(duì)精軋溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制：決定適當(dāng)?shù)拇俣日{(diào)整軋機(jī)的加速度調(diào)整機(jī)架間噴水集管的數(shù)量調(diào)整冷卻水的壓力和流量 關(guān)于

32、精軋溫度控制的詳細(xì)表達(dá)參見(jiàn)第五章。61 帶鋼在精軋機(jī)組連軋時(shí) ，通過(guò)活套裝置的緩沖作用，保持恒定的微張力、為活套量控制。計(jì)算機(jī)對(duì)活套的控制主要有以下功能：活套的高度控制活套的張力控制活套的順序控制起落套活套的補(bǔ)償控制62 帶鋼進(jìn)入精軋機(jī)組第1架以后，計(jì)算機(jī)進(jìn)行卷取設(shè)定Colling Set-Up計(jì)算，計(jì)算出卷取區(qū)域控制所需要的基準(zhǔn)值。卷取區(qū)域包括精軋出口至卷取機(jī)前面的輥道的設(shè)定工程主要有：夾送輥的開(kāi)口度輥縫助卷機(jī)的開(kāi)口度輥縫側(cè)導(dǎo)板的開(kāi)口度卷筒的張力、超前率夾送輥的超前率、滯后率輥道的超前率、滯后率63 卷取設(shè)定計(jì)算不需使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，一般采用表格法和簡(jiǎn)單計(jì)算公式相結(jié)合的方法，所以近年來(lái)，在

33、有的帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，已將卷取設(shè)定計(jì)算的功能從過(guò)程控制級(jí)下放到根底自動(dòng)化級(jí)。 帶鋼頭部離開(kāi)精軋機(jī)組末機(jī)架開(kāi)始到頭部卷取為止，計(jì)算機(jī)控制熱運(yùn)動(dòng)輥道Hot Run Tabel的速度比精軋機(jī)組末機(jī)架的速度快即超前速度，使得輥道給帶鋼一個(gè)向前的拉力，防止帶鋼頭部起皺。帶鋼頭部咬入卷取機(jī)后，輥道與精軋機(jī)組速度同步。帶鋼尾部離開(kāi)精軋機(jī)組減速機(jī)架精軋前三架中的某一機(jī)架被計(jì)算機(jī)確定為減速機(jī)架時(shí)計(jì)算機(jī)控制輥道的速度比精軋機(jī)的拋鋼速度慢即滯后速度，使得輥道給帶鋼一個(gè)向后的拉力，以防止帶鋼尾部起皺。64 帶鋼在精軋機(jī)組出口側(cè)得輥道上運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)預(yù)先設(shè)定以及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)層流冷卻裝置得冷卻水段的數(shù)目和噴水方

34、式來(lái)控制帶鋼的卷取溫度。 卷取完了的鋼卷被卸卷小車放置在運(yùn)輸鏈上，向下工序運(yùn)輸。計(jì)算機(jī)判斷操作人員對(duì)該鋼卷是否發(fā)出“鋼卷檢查請(qǐng)求，如果有請(qǐng)求，那么把鋼卷送到檢查線上，檢查結(jié)果通過(guò)人機(jī)接口設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)，以便打印報(bào)表。65 鋼卷稱重結(jié)束后，稱重機(jī)把鋼卷的實(shí)際重量傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)要對(duì)稱重結(jié)果進(jìn)行檢查，判斷鋼卷重量是否合理。如果卷重異常，那么把計(jì)算重量作為鋼卷重量，并產(chǎn)生報(bào)警信息。如果稱重正常，計(jì)算機(jī)就設(shè)定“稱重完成標(biāo)志，并向打印機(jī)輸出打印命令和鋼卷號(hào)，打印報(bào)表。 至此，過(guò)程控制計(jì)算機(jī)對(duì)軋件的控制結(jié)束。鋼卷在鋼卷庫(kù)、成品庫(kù)的控制與管理交生產(chǎn)控制級(jí)計(jì)算機(jī)完成。66 另外，在帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系

35、統(tǒng)中還具有三個(gè)功能，它們是自學(xué)習(xí)功能、質(zhì)量分類和模擬軋鋼功能。 自學(xué)習(xí)功能是利用前一塊帶鋼實(shí)際軋制結(jié)果，反過(guò)來(lái)計(jì)算下一塊帶鋼將要使用的一系列參數(shù)，以便使數(shù)學(xué)模型更加精確。前一塊帶鋼的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并不是直接使用，而是要用反映系統(tǒng)穩(wěn)定性的平滑系數(shù)給予修正。一般的帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參與自學(xué)習(xí)的參數(shù)有：粗軋機(jī)單位壓力、精軋溫度模型系數(shù)、軋制力模型系數(shù)、合金鋼的鋼種系數(shù)等等。67 質(zhì)量分類是按照預(yù)先給定的偏差范圍，對(duì)每個(gè)帶鋼成品的實(shí)測(cè)厚度、寬度、精軋出口溫度、卷取溫度、帶鋼的凸度和平直度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出各種偏差情況占帶鋼總長(zhǎng)度的百分比是多少。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)把成品的厚度、寬度、溫度、凸度和平直度的目標(biāo)值及分

36、類范圍例如40m、20等傳送給根底自動(dòng)化計(jì)算機(jī)，根底自動(dòng)化計(jì)算機(jī)完成質(zhì)量分類功能，然后將分類的實(shí)際結(jié)果發(fā)送給過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，作為控制精度的評(píng)價(jià)目標(biāo)。目前帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般是把帶鋼分成1m為單位來(lái)進(jìn)行質(zhì)量分類。68 模擬軋鋼是利用軟件，根據(jù)預(yù)先確定的時(shí)間間隔，模擬軋件通過(guò)軋制生產(chǎn)線從加熱爐出口溫度至卷取機(jī)時(shí)所產(chǎn)生的各種檢測(cè)信號(hào)，以此起動(dòng)相應(yīng)的程序運(yùn)行。除了軋制線上沒(méi)有真正軋件以外，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)而言，應(yīng)用程序的運(yùn)行與實(shí)際軋鋼根本相同，只有那些需要使用實(shí)際測(cè)量值并具有反響控制功能的程序例如AGC、AWC、自適應(yīng)等不能真正運(yùn)行。通過(guò)模擬軋鋼，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并可以對(duì)機(jī)械、電氣、計(jì)

37、算機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查。69第三節(jié) 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制數(shù)學(xué)模型一、軋制力模型二、熱軋金屬塑性變形阻力模型三、前滑模型四、軋機(jī)剛度模型五、流量方程六、熱連軋帶鋼溫降模型70一、軋制力模型 軋制力P是各類軋機(jī)最重要的設(shè)備參數(shù)與工藝參數(shù)，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核，同時(shí)又是制定工藝制度、調(diào)整軋機(jī)以及強(qiáng)化軋制、以擴(kuò)大產(chǎn)品范圍和充分合理地挖掘設(shè)備潛力的重要原始參數(shù)。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，軋制力模型對(duì)于軋機(jī)輥縫設(shè)定、負(fù)荷分配、厚度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增益系數(shù)、最優(yōu)控制具有很重要作用。軋制力模型的預(yù)報(bào)精度直接影響設(shè)定精度，它對(duì)厚度精度和板形質(zhì)量等控制產(chǎn)生直接影響。因此軋制力模型在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中占有非常重要的地位，

38、可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)控制軋制過(guò)程的核心模型。71 熱軋鋼板軋機(jī)除開(kāi)坯道次外的一個(gè)軋制特點(diǎn)是：接觸弧水平投影和軋件平均高度之比大于1。即l/h1，一般在。此時(shí)沿軋件高度方向變形比較均勻，因而由于軋件的不均勻變形而產(chǎn)生的外區(qū)影響不存在了=1，而接觸弧上摩擦力稱外摩擦是造成應(yīng)力狀態(tài)的主要因素。同時(shí)由于軋件寬度b較大，b/l?5，這樣軋制時(shí)寬展量很小，因此一般采用以下公式計(jì)算軋制力值： P=BlnK 4-1式中：B-軋件平均寬度mm； l-考慮軋輥壓扁后變形區(qū)長(zhǎng)度； n-外摩擦應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)； K-系數(shù)，K=1.15; -高速高溫下的材料的變形阻力。72 1西姆斯公式 西姆斯公式是在奧羅萬(wàn)Orowan理論

39、根底上，作為一系列的假設(shè)而推導(dǎo)得到，在熱軋軋制力的計(jì)算和熱連軋計(jì)算機(jī)控制的軋制力數(shù)學(xué)模型中得到廣泛的應(yīng)用。 西姆斯認(rèn)為熱扎時(shí)在整個(gè)變形區(qū)，軋輥和軋件接觸外表上都不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)全粘著，并認(rèn)為軋制板帶時(shí)寬展極小，可以忽略不計(jì)，因此，把板帶軋制看作為平面變形問(wèn)題，但不采用平斷面假設(shè)。奧羅萬(wàn)認(rèn)為，變形區(qū)中任取一平直小條，它在變形過(guò)程中不一定繼續(xù)保持平直，因此，在分析應(yīng)力平衡時(shí)，截取的任意形狀的曲線小條見(jiàn)圖4-7，假設(shè)此曲線和兩個(gè)軋輥的交點(diǎn)a，a和b，b，所連的直線段平行于兩軋輥的連心線，并設(shè)任意曲線實(shí)際時(shí)曲面bb上合力的水平力為T，而曲面aa上合力的水平力為T+dT。73圖4-774 假設(shè)接觸弧上單位

40、壓力為p，那么小條上所受的力為pRd，其水平分力為2 psinRd。而摩擦力的水平分力為2 tcosRd。列出其平衡微分方程式得75767778 2熱軋鋼板時(shí)軋制力的簡(jiǎn)化計(jì)算 由于西姆斯公式比較繁雜，不便于計(jì)算機(jī)在線控制軋鋼生產(chǎn)，因此，很多學(xué)者發(fā)表了西姆斯公式的簡(jiǎn)化公式，為計(jì)算軋制力帶來(lái)了許多方便，下面介紹兩個(gè)有代表意義的簡(jiǎn)化公式。 1新日鐵日本公式 新日鐵為我國(guó)某1700熱連軋廠提供了精軋機(jī)應(yīng)力狀態(tài)n的計(jì)算模型，該模型是以Sims理論公式為根底，同時(shí)在所采集現(xiàn)場(chǎng)軋制各規(guī)格時(shí)所得到各種參數(shù)根底上，統(tǒng)計(jì)回歸出各架軋機(jī)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算公式。7980 2滑移線理論公式 8182二、熱軋金屬塑性變形阻力模

41、型 金屬塑性變形阻力是指單向應(yīng)力狀態(tài)下金屬材料塑性變形所需要單位面積上的力。它的大小不僅與金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)，而且還取決于塑性變形的物理?xiàng)l件變形溫度、變形速度和變形程度。 由于變形阻力是軋制力計(jì)算公式中的一個(gè)重要的物理參數(shù)，因此幾十年來(lái)不少學(xué)者致力于金屬塑性變形阻力的實(shí)驗(yàn)室研究工作，發(fā)表了一些有用的數(shù)據(jù)。83 迄今為止，在變形阻力研究中都采用以下函數(shù)形式：84 隨著計(jì)算機(jī)控制軋制數(shù)學(xué)模型的開(kāi)展，60年代中期開(kāi)始出現(xiàn)了一批采用變形阻力公式而發(fā)表的數(shù)據(jù)，公式的結(jié)構(gòu)大同小異，下面介紹一些典型的變形阻力數(shù)學(xué)模型公式。由于現(xiàn)有作為電子計(jì)算機(jī)控制用的金屬塑性變形阻力數(shù)學(xué)模型，往往是以專利形式，很難從一

42、般文獻(xiàn)資料中找到。即使是公布于眾的數(shù)學(xué)模型，往往是由于時(shí)間上的失效才能收集得到。851新日鐵日本公式 新日鐵為我國(guó)某1700熱連軋機(jī)所提供得變形阻力數(shù)學(xué)模型是：862北京科技大學(xué)金屬塑性變形阻力數(shù)學(xué)模型 周紀(jì)華、管克智利用高速變形凸輪試驗(yàn)機(jī)，對(duì)我國(guó)自產(chǎn)的近百種鋼在高溫、高速下，進(jìn)行了近十年的變形阻力試驗(yàn)研究變形溫度為11231523K，變形速度為5100s-1，變形程度為，為適應(yīng)計(jì)算機(jī)控制對(duì)變形阻力模型的要求，把各種鋼的試驗(yàn)數(shù)據(jù)按公式4-16結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性回歸，得到各項(xiàng)回歸系數(shù)，其系數(shù)值如表4-6至4-15所示。878889三、前滑模型 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定和試驗(yàn)的大量研究都證明，在一般軋制條件下，軋輥圓周速度和軋制速度不相等的。軋件出口速度比圓周速度大，因此，軋件在軋輥間在出口處產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，稱前滑。而軋件入口速度比軋輥圓周速度低，因此軋件與軋輥間在入口處也產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，但與出口處相對(duì)滑動(dòng)方向相反，稱后滑。由于前后滑對(duì)單位壓力有較大的影響，因此必須建立前后滑的數(shù)學(xué)模型，以便在計(jì)算單位壓力時(shí)考慮它們的影響。901、前滑模型 由于存在前后滑，那么在變形區(qū)中必然存在著一點(diǎn)，這點(diǎn)上的金屬移動(dòng)速度與軋輥圓周速度相等，該點(diǎn)稱為中性點(diǎn)中和點(diǎn)。此點(diǎn)的斷面稱為中性面中和面。中性點(diǎn)到軋