板形控制的发展及其应用
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简述板型控制技术一、引言板型控制技术是指通过对生产过程中的板材进行加工、调整和控制,使其达到预期的形状和尺寸,从而保证产品的质量和精度。
随着工业自动化水平的不断提高,板型控制技术在各个行业中得到了广泛应用。
二、板型控制技术的分类1. 传统板型控制技术:主要包括手工调整、机械调整和液压调整等方法。
这些方法虽然简单易行,但是存在效率低下、精度不高等问题。
2. 数字化板型控制技术:主要包括数值控制(NC)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助加工(CAM)等技术。
这些技术可以实现自动化加工和精确控制,提高生产效率和产品质量。
三、数字化板型控制技术的应用1. 数值控制:数值控制是一种通过计算机程序来自动化加工的方法,可以实现复杂曲面的加工和精确度高达0.001mm以上。
在汽车、航空航天等领域中得到广泛应用。
2. 计算机辅助设计:计算机辅助设计是一种利用计算机来辅助完成产品设计的方法,可以实现快速、准确、灵活的设计。
在建筑、机械制造等领域中得到广泛应用。
3. 计算机辅助加工:计算机辅助加工是一种利用计算机来控制加工设备进行自动化加工的方法,可以实现高效率、高精度的生产。
在电子、船舶等领域中得到广泛应用。
四、数字化板型控制技术的优势1. 提高生产效率:数字化板型控制技术可以实现自动化加工和快速调整,大大提高了生产效率。
2. 提高产品质量:数字化板型控制技术可以精确控制产品尺寸和形状,保证了产品的质量和精度。
3. 降低成本:数字化板型控制技术可以减少人力投入和误差,降低了生产成本。
五、数字化板型控制技术的发展趋势1. 智能化:未来数字化板型控制技术将更加智能化,可以自主学习和调整生产过程。
2. 多功能性:未来数字化板型控制技术将不仅可以实现板材加工,还可以实现多种材料的加工。
3. 网络化:未来数字化板型控制技术将更加网络化,可以实现远程监控和管理。
六、结论数字化板型控制技术是当前工业自动化的重要组成部分,具有广泛的应用前景和优势。
热轧带钢生产中的板形控制,重要性不可忽视。
板形是指带钢在加热、轧制、冷却等工艺过程中所产生的板材几何形状的特征。
优秀的板形控制可以保证带钢的质量和性能,提高产品的市场竞争力。
板形控制主要涉及到工艺设计、机械设备、工艺参数和辅助控制手段等方面。
下面将详细介绍板形控制的相关内容。
首先,工艺设计是实现优秀板形控制的基础。
工艺设计要充分考虑加热炉、轧机和冷却设备等的配套性能和优化布置。
加热工艺设计要合理控制加热温度和速度,避免板材表面烧伤和内部结构变形。
同时,轧机的选择和布置要符合板材的特性,保证板材的厚度均匀性、宽度偏差和形状控制的稳定性。
冷却设备的设计要满足板材的冷却速度和控制要求,避免板材的变形和缺陷。
其次,机械设备对板形控制起到至关重要的作用。
加热炉要具备恒温、均匀加热的能力,避免板材局部温度差异引起的变形。
轧机要具备高质量的轧辊、轧制力控制等功能,确保板材的均匀变形和良好的表面质量。
冷却设备要有合理的布置和冷却参数,保证板材在冷却过程中的形状稳定。
第三,工艺参数的选择和调整对于板形控制具有重要意义。
加热温度和速度要控制在合理范围内,避免板材表面和内部温度梯度过大引起的变形。
轧制力、轧制速度和轧制间隙要根据板材的性质和要求进行合理的调整,保证板材的均匀变形和形状稳定。
冷却温度和速度等参数要控制在合理的范围内,避免板材在冷却过程中的变形和缺陷。
最后,辅助控制手段的应用可以提高板形控制的精度和稳定性。
例如,引入轧制力控制系统、辊形调整系统和垫板调整系统等,可以实时监测和调整轧机的工作状态,及时纠正板材的偏差和变形。
同时,利用数字化技术和智能控制系统,对板形控制进行实时监测和数据分析,提高板形控制的效果和精度。
总之,热轧带钢生产中的板形控制是一项复杂而关键的工作。
通过合理的工艺设计、优质的机械设备、合理的工艺参数和先进的辅助控制手段的应用,可以实现优秀的板形控制,提高带钢产品的质量和竞争力。
VC轧机板形控制技术的发展摘要:本文详细阐述了vc轧机的结构原理和设计特点,并分析了该轧辊系统板形控制的基本原理。
关键词:vc轧机结构特点板形控制随着国内外冶金工业的发展,在我国的板带材生产中已经广泛应用四辊板带轧机,为了最大限度地提高轧制成材率,一方面采用合理的轧制工艺,通过将轧机工作辊、支承辊与原始磨削辊型进行配合;另一方面轧机还应具备一定的辊型调整手段。
由于工作辊面所形成的有载辊缝形状决定了实际轧件的截面形状,而这又受到轧制时轧制力、轧辊配置、弯辊力等因素的影响和制约。
因此,在板带轧制中如何根据产品的平直度原则进行四辊板带轧机的辊型的辊型设计及辊型调整越发重要。
1 冷轧板形缺陷与控制所谓板形,就是轧制后带材所产生的波浪和瓢曲。
实际上就是指板带材的翘曲程度。
由于各种因素的影响,带材在辊缝中的纵向延伸方向往往是不均匀的。
通过对板形进行检测进而实现板形自动控制,只有连续不断地、准确地将板形状况及时地反馈给控制系统,板形控制系统才能以此为依据向执行机构发出正确的调节指令,实现板形闭环自动控制。
2 控制板形问题的基本方法2.1 hc轧机在普通四辊冷轧机的基础上对hc轧机进行处理,通过在工作辊和支承辊之间设置可以进行轴向移动的中间辊,采用更小的直径的工作辊。
主要特点是:①中间辊的位置可根据板宽调整,可以减小工作辊的弯曲挠度和工作辊与支撑辊的弹性压扁,因此可以显著地减小带钢边缘减薄现象;②中间辊的轴向移动在一定程度上减小了工作辊与支承辊的有害接触区,使有害接触区不再阻碍液压弯辊,液压弯辊的板形控制功能得到明显改善;③采用了较小的工作辊直径,减小了轧制力和轧制力矩。
2.2 cvc轧机cvc轧制采用s型轧辊,上下轧辊的辊型相反布置,调节轧辊的轴向位置可以获得不同的辊缝形状,以满足轧制带钢的板凸度和板形要求。
cvc轧机的特点主要表现在:①多组原始辊型不同的轧辊可以通过一组s型曲线轧辊进行代替,在一定程度上减少了轧辊的备用数量;②通过调整无级辊缝进而适应不同产品规格的变化;③辊缝调节范围大。
2021年第1期970引言邯钢热处理2#线通过项目升级改造,在2#热处理炉后新增了淬火机组。
该设备为邯钢公司首台淬火机,在生产调质板时薄规格板的板型控制是目前存在的难点,在淬火过程中,设备精度保障、淬火工艺参数配置不合理等,会造成钢板淬火后板形差,严重时造成钢板改判,无法满足用户使用要求,导致生产效率低下,生产成本进一步提升。
1原因分析通过对现场观察和数据分析发现,淬火过程中存在辊速差、模块物料跟踪不准等问题,对淬火板板形造成影响。
同时,设备功能精度等对薄规格淬火板板形影响尤为明显。
2采取措施2.1优化完善加热炉与淬火机控制系统分析淬火板板形影响因素,需从完善顺控逻辑,保证设备功能精度入手,改善淬火过程中出现的头尾板形问题。
①加热炉炉底辊速度测速、顺控系统优化;②加热炉炉底辊HMI 画面,增加速度和电流整体显示趋势;③顺控优化,调质板新增加模块位置调整功能,保证物流跟踪准确;优化前后对比:炉底辊速度优化前钢板与模块误差在2m 左右,优化后不同厚度钢板误差基本在300mm 以内,有效改善了淬火过程中出现的头尾板形问题,保证了钢板的平直度。
2.2 2号炉增加模块位置调整功能优化前:2号炉增加模块位置调整只能通过修改程序中的值完成,且操作工无法完成。
优化后:如果由于热检异常等问题导致模块位置与实际钢板位置不符,可点击此块钢板,出现对话框,显示模块位置、速度以及钢板编号,然后再点击对话框中前进或后退按钮实现,点击调整距离为0.1m 即可完成,有效改善了淬火过程中出现的头尾板形问题,保证了钢板的平直度。
2.3淬火机供水响应时间优化存在问题:淬火过程中会出现薄规格水量不稳和厚规格淬火过程中水量偏低等进行问题,同时淬火机水准备好后,等待出钢时间过长,导致供水时间长,造成影响和成本升高,现场记录淬火机开水及出钢情况如下:通过记录可总结出淬火机水准备好以后,等待出钢时间热处理薄规格调质板板形控制研究与应用刘涛飞(河钢股份有限公司邯郸分公司 河北 邯郸 056000)摘要:通过对淬火机顺控逻辑优化和阀门精度调整,优化了加热炉和淬火机控制系统,完善了淬火机设备功能与精度,解决了淬火过程中存在的辊速差、模块跟踪不准等问题。
科技成果——板带轧机板形控制技术成果简介提高板带轧机板形质量的一个重要途径是采用新的板形控制技术。
目前普遍采用的诸如加大弯辊力、采用可移动中间辊等手段在提高了轧机板形控制能力的同时,也带来了轧辊剥落、辊耗增加等负面结果。
目前国内已经投产的板带轧机在板形控制方面均存在一些不足。
本成果在板形控制和辊形设计思想上实现了突破和创新,通过与宝钢和武钢等大型钢铁企业的合作,获得了板形质量明显提高的实际效果,年经济效益超亿元。
获得了包括国家科技进步一等奖、原冶金部科技进步一等奖在内的多项奖励。
技术主要内容1、板带轧机变接触轧制技术板带轧机变接触轧制简称VCR(Varying Contact Rolling),由与轧机形式相适应的辊形设计(“VCR变接触支持辊”、“均压型PPT中间辊”、“轴向移位变凸度工作辊”和“ASR非对称自补偿工作辊”)及配套的工艺制度、控制模型和带钢平坦度检测装置等多项技术所组成。
具有增强轧机对板形的调控能力、提高消化来料板形和规格波动能力、使机架间负荷分配趋于合理、保证轧制过程顺行、提高板形质量和生产率、实现超平材超薄材等极限难轧品种的轧制、降低轧辊及轴承消耗等效果。
武钢和宝钢等企业的冷热连轧机已采用了这项技术。
2、板带轧机板形控制模型板形控制模型与控制系统是现代化板带轧机的重要标志,是实现板形自动控制的关键。
通本单位自主开发了热连轧机板形自动控制模型、板形板厚解耦模型、冷连轧机的弯辊自动设定模型和板形控制目标生成模型,并成功应用于大型工业轧机,属于国内首创。
该技术的开发和应用,不仅提高了轧机板形自动控制的水平,改善了产品质量,提高了生产效率,同时也显示在板形控制这个国际前沿领域,我国的理论研究和技术开发已经达到了国际先进水平。
应用范围及效益本项技术不需要对设备进行大的改造,因此适合国内的各类四辊、六辊轧机,如常规四辊、HC、CVC、WRS、PC等薄带轧机以及中厚板轧机等。
我国已经投产和正在建设的宽带钢轧机和中厚板轧机有几十套,以年产200万吨的连轧机为例,通过提高板形质量,年经济效益可达千万元。
自动板形控制系统在热轧生产线的应用本文介绍自动板形控制系统(APFC)如何在热轧生产線进行板形自动控制的原理,研究自动板形控制系统的模型设定功能,动态控制功能等,并介绍这些功能如何提高热轧板形控制精度,提高热轧产品质量。
标签:模型设定动态控制功能轧辊磨损计算轧辊热凸度补偿计算引言随着社会发展和科学技术的进步,用户对高技术、高质量、高附加值的热轧带钢产品需求显著增加,对钢铁产品质量、品种、性能方面的要求也越来越高,自动板形控制系统(APFC)在热轧生产线的应用也显得也越来越重要。
自动板形控制系统(APFC)主要包括PC角初始设定,弯辊力初始设定,轧辊磨损计算,轧辊热凸度补偿计算功能和平直度反馈等功能。
一、自动板形控制系统(APFC)功能应用1.模型设定功能自动板形控制系统(APFC)主要是根据热轧二级粗轧和精轧的计算结果对PC角的初始设定和弯辊力的初始设定进行二次计算,通过精轧入口板坯凸度和粗轧实际轧制数据计算出热轧轧机的R2到F5的的弯辊力和F1、F2、F3的PC 角(0-1.5度),并根据轧制时间计算出轧辊的热凸度和磨损值用于模型修正计算。
自动板形控制系统(APFC)计算流程图关于PC角初始设定和弯辊力初始设定在算法上可根据需求自动选择模型的计算重点,保证自动板形控制系统(APFC)有合理的计算结果。
APFC系统主要通过优化弯辊力和PC角计算方法来提高模型计算的精度和合理性,来满足板卷的凸度和平直度。
通过热轧二级计算设定数据计算出板坯的凸度偏差。
(1)由板坯的凸度偏差计算出板坯凸度。
由板坯凸度的计算结果,再根据等比例凸度原理计算板坯平直度。
通過采集大量的生产数据,根据不同的钢种、厚度和宽度进行优质数据归纳总结,提取关键模型设定数据,再利用神经元算法和轧辊形变模型计算出符合生产实际的模型修正系数,定期反馈给自动板形控制系统(APFC),使其模型计算结果与生产状况保持一致。
自动板形控制系统(APFC)还可以根据用户需求进行模型计算权重分配,当需要对某一项技术指标(对平直度需求或对凸度需求)进行侧重时,模型会自动提高该项的权重,从而调高该模型计算成功率来达到用户预期需求。
板型控制技术应用阶段[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】板型控制技术应用阶段?【解答】九十年代,板型控制理论取得了突破性进展,解决了中厚板卷轧制的平直度和凸度问题,我国自行设计制造了装备有液压AGC和计算机控制的六套中厚板轧机(鞍钢、济钢、南钢、安钢、新余和韶钢)。
九十年代后期,宝钢在2050mm轧机上装备了动态设定AGC系统,至今已正常运行七年。
其后我国进行了张力复合控制系统的工业试验,以实现动态设定板型和板厚的综合自动控制。
由于板型控制技术的成功研制和应用,国外自九十年代中期以来就开始加快推广成卷轧制钢板工艺。
这一工艺与我国现在流行的中厚板卷轧制工艺的主要区别是:1)、大多数中厚板轧机的生产工艺流程是连铸坯加热运送到可逆式轧面上往复单张可逆轧制。
由于板坯宽度较小,需要用横轧法先将钢坯宽度方向延伸,回转90度后,再将钢坯轧到要求的长度。
这种方式的缺点在于:由于需要横轧,钢坯的长度受到限制,因此轧制时没有张力,头尾鱼尾形大,剪切量多,成材率较低,轧机生产率也较低,轧制4~6mm中厚板较困难;2)、通常的成卷轧制钢板工艺是在轧机前后设置位于保温炉内的(炉卷轧机),钢坯轧到一定厚度后即送入炉内卷取机啮入,往复成卷轧制,待达到成品要求厚度后有两种生产方式:(1)进入地下卷取机成卷,然后在剪切线上切成定尺;(2)不进入卷取机,迳送钢板精整设施进行矫直、冷却、剪切作业,直到生产出成品。
这种生产方式采用宽度数值和长度数值均较大的连铸坯,有利于提高和稳定成品质量(包括表面质量和物理性能),它采用了往复轧制,且可以成卷轧制,因此可以显著提高成品率(96%左右)和轧机生产率。
由于采用连续化生产工艺,其质量、生产率、能源消耗和成材率均优于常规的中厚板轧机,具有很强的竞争力。
最近国外的炉卷轧机专门用于生产厚5~50mm,最大宽度3250mm的中厚板。
炉卷轧机的缺点是生产薄板的质量难以保证,且不能生产特宽钢板和特厚钢板。
板形控制板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一,近年来随着科学技术的不断进步,先进的板形控制技术不断涌现,并日臻完善,板形控制技术的发展,促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级,生产效率和效益大幅提升。
一、板形的概念1、板形的基本概念板形直观来说是指板带材的翘曲度,其实质是板带材内部残余应力的分布。
只要板带材内部存在残余应力,即为板形不良。
如残余应力不足以引起板带翘曲,称为“潜在”的板形不良;如残余应力引起板带失稳,产生翘曲,则称为“表观”的板形不良。
2、板形的表示方法板形的表示方法有相对长度差表示法、波形表示法、张力差表示法和厚度相对变化量表示法等多种方式。
其中前两种方法在生产控制过程中较为常用。
3、常见的板形缺陷及分析常见的板形缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式,主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均,产生了内部的应力所引起的。
为了得到高质量的轧制带材,必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度,并补偿各种因素对辊缝的影响。
对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度,轧辊才能产生理想的目标板形。
因此,板形控制的实质就是对承载辊缝的控制,与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同,板形控制必须对轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。
二、影响板形的主要因素影响板形的主要因素有以下几个方面∶(1)轧制力的变化;(2)来料板凸度的变化;(3)原始轧辊的凸度;(4)板宽度;(5)张力;(6)轧辊接触状态;(7)轧辊热凸度的变化。
三、板形控制先进技术改善和提高板形控制水平,需要从两个方面入手,一是从设备配置方面,如采用先进的板形控制手段,增加轧机刚度等;二是从工艺配置方面,包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。
常规的板形控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。
近年来,一些特殊的控制技术,如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术,得到日益广泛的应用。
轧带钢板形控制技术的研究与应用研究摘要:在热轧带钢板形控制技术应用中要想发挥出技术的优势,需要对其应用要点明确,通过对板带材板形控制技术的阐述,明确板形参数,提出热轧带钢板形控制技术的应用措施,可使热轧带钢板形的控制发挥出更好的作用,以提升生产的质量。
关键词:热轧带钢板形;控制技术;应用引言在技术的发展下,轧机控制系统的功能得到了优化,对带钢产品的质量提升有着积极的影响。
带钢板形式热轧产品的质量参数,通过对该参数的分析可判断产品的质量情况,加强对带钢板形的控制可使产品的生产水平提升。
由于优质的带钢产品板形是平坦的,内应力沿钢坯宽度方向均匀分布,在内部应力较大时会使带钢钢坯平直度发生改变。
因此,应对热轧带钢板形的控制技术进行分析,采取有效措施提升产品的质量。
1板带材板形控制技术概述板带材是当前多个领域的重要材料,可为钢铁工业生产发展提供支持,其材料性能及质量等都是判断质量的标准,在几何精度方面包括了厚度及板形,通过对厚度的控制可使板带的纵向厚差控制在合理范围之内,达到良好的精度要求,为产品的生产质量带来保障。
但是其中的板形控制技术还处于发展阶段,带钢板形精度中包括了横截面几何精度和纵向平坦度,板形良好可使带钢生产达到更好的效果,也是当前带钢生产行业中的重要要求。
在衡量热轧带钢的质量时需要考虑到板形指标,目前的热连轧机多配备了版型闭环控制系统,可使带钢产品的板形得到改善,也是板带生产的重点内容。
随着对板形理论及板形控制设备、技术的不断优化,板形控制在中厚板轧机中的应用效果加强。
在钢板厚度较大的条件下,板形不会带来的影响,同时轧机使用板形控制技术可使钢板横线厚度差问题得到解决。
因此,在当前的不同类型轧机设备中对板形控制技术应用更加关注,也为板带材的生产提供了完善的技术条件。
2板形参数涵义板形是板带材的平直度,结合浪形、瓢曲或旁弯的有无及程度来判断。
板带横向厚度是沿宽度方向的厚度差,影响着板带材轧后的断面形状或者轧制过程中的实际辊缝形状,通常用板带中央及边部厚度差的绝对值来表示,可利用厚度测定的方式来获取相应的指标。
2024年热轧带钢生产中的板形控制热轧带钢是一种重要的金属材料,广泛应用于建筑、机械制造、汽车工业等领域。
而板形控制则是热轧带钢生产过程中的一个重要环节,能够直接影响到热轧带钢的质量和使用性能。
在____年,板形控制在热轧带钢生产中将继续扮演着关键角色。
1. 板形控制的意义和目标板形控制是指在热轧带钢生产过程中通过调整辊系、辊形和轧制参数等手段来控制带钢的板形,使之达到设计要求。
板形控制的主要目标包括:(1) 保证带钢的平直度,能够满足用户的加工和使用要求;(2) 控制板形变化范围,使得带钢在整个轧制过程中的变形尽可能稳定;(3) 提高带钢的质量,减少瑕疵和缺陷的产生;(4) 提高生产效率,降低生产成本。
2. 板形控制的主要手段在____年的热轧带钢生产中,板形控制将继续采用一系列先进的技术手段,包括:(1) 辊系设计和优化:辊系是热轧带钢生产中的核心部件,能够直接影响到带钢的板形。
在____年,辊系设计将更加注重提高辊系的刚性和稳定性,减少辊系的变形和震动。
同时,通过优化辊系的布局和辊形参数,进一步改善带钢的板形。
(2) 轧制参数调整:轧制参数是指在热轧带钢生产过程中对轧制力、轧制温度和轧制速度等参数进行调整的工艺控制手段。
通过合理调整轧制参数,可以实现对带钢板形的精确控制和调整。
在____年,轧制参数调整将更加灵活多样化,以适应不同规格和材质的带钢生产需求。
(3) 先进的辊形技术:辊形是指辊子横截面曲线的几何形状。
不同的辊形可以产生不同的轧制力和变形规律,从而实现对带钢板形的控制。
在____年,先进的辊形技术将继续应用于热轧带钢生产中,以提高带钢的板形控制能力。
(4) 实时检测和反馈控制:在____年,板形控制将更加注重实时检测和反馈控制。
通过使用先进的传感技术和检测设备,可以及时获取带钢的板形数据,并通过反馈控制系统对轧制参数进行调整,从而实现对带钢板形的即时控制和调整。
3. 板形控制的挑战和发展趋势在____年热轧带钢生产中的板形控制也面临着一些挑战和发展趋势。
冷轧带钢板形控制技术的研究与应用近年来,随着社会与经济的不断发展,冷轧带钢板形控制技术得到了突出的实用应用。
冷轧带钢板形成过程一般分为去皮、退火、碳化、轧制四个过程,其中去皮过程是裁剪边形,退火过程是恢复其外观形态,碳化过程是改善钢板的性能,轧制过程是改变板材的尺寸,在冷轧带钢板形控制技术的应用中,这些过程均非常重要。
冷轧带钢板形控制技术的研究主要集中在夹具的设计、工艺过程的优化以及形状调节的控制上,夹具的设计主要是通过分析带钢板材工艺过程和性能,确定夹具调整范围和调节方向,使其能够适应带钢板材弯曲、变形过程和成形要求;工艺过程的优化主要是确定每个工艺过程的调整参数,以适应带钢板材的变形过程,提高调节效果;形状调节控制是通过计算机程序和智能技术以及有效的检测手段,实现对已加工带钢板材的精确控制。
冷轧带钢板形控制技术在实际应用中,可以满足客户对带钢板材的技术要求,使带钢板材形状外观更加完整美观,并可以提高产品质量,满足各种行业的工艺要求,为客户创造更多的价值与收益。
同时,它还可以提高企业的生产效率,改善工艺工作的安全性与可靠性,有效的控制质量,降低成本,提高产量,利用资源,节约能源,为企业创造更多的收益等。
冷轧带钢板形控制技术的研究与应用不仅是有利的,而且还为企业的发展注入了新的活力。
它是实现企业的可持续发展的重要手段,为企业带来更多的商业机遇,为客户创造更多的价值与收益,同时也能够有效的帮助企业提升市场竞争力。
总之,冷轧带钢板形控制技术的研究与应用是大势所趋,它为企业带来了积极的影响,也为企业提供了新的发展机遇,有利于企业实现持续稳定的发展。
作为行业从业者,我们应该以自己的努力去推动冷轧带钢板形控制技术的发展,为行业的发展注入新的活力,为客户提供更优质的服务,为企业创造更多的收益,使企业可持续地发展壮大。
板形控制的发展及其应用
作者:李坤
来源:《硅谷》2011年第06期
摘要:板形是板带的重要质量指标够。
随着仪表、电器、汽车及轻工业的发展,对板带板形的要求日趋严格。
但在我国,带钢板形的自动控制还是一个相当薄弱的环节,每年由板形不良所造成的经济方面的损失十分严重,了解和解决我国板带生产中板形质量问题是一项具有巨大经济意义的课题。
关键词:板形控制;轧机;板形预测;变形
中图分类号:TG335文献标识码:A文章编号:1671-7597(2011)0320140-01
金属在轧辊作用下经过一系列的变形过程轧成需要的板材。
最终产品的板形受到许多因素的影响,总括起来,这些因素可以分为内因(金属本性)和外因(轧制条件)两个方面。
轧制条件的影响更为复杂,它包括更为广泛的内容。
凡是能影响轧制压力及轧辊凸度的因素(例如摩擦条件、轧辊直径、张力、轧制速度、弯辊力、磨损等)和能改变轧辊间接触压力分布的因素(例如轧辊外形、初始轧辊凸度)都可以影响板形。
1 板形控制的发展
1.1 板形理论的发展。
板形理论的发展可以分成三个阶段,第一阶段是以轧辊弹性变形为基础的理论;第二阶段是日本新日铁和美国为代表的以轧件为基础的动态遗传理论;第三阶段为钢铁研究总院建立的轧件轧辊统一的板形理论。
1.1.1 轧辊弹性变形的板形理论。
最初的轧辊弹性变形研究是在二辊轧机L门上,并假设轧制力沿辊身全长均匀分布,也没有考虑轧件和轧辊之间的弹性压扁。
由于物理模型过于简单,处理方法也十分粗糙,对要求处理的四辊和六辊轧机,并要求给出精确的轧后端面分布,这种简单方法不能胜任。
自20世纪60年代,轧辊弹性变形的研究发展很快,其方法主要是以M.D.Stone为代表的弹性基础梁理论和以K.N.Shohet为代表的影响函数法以及有限元方法。
我国轧钢界从20世纪70年代起对轧制理论与技术的研究大都集中在轧辊弹性变形的理论方面。
这种理论对轧制过程主要起到分析指导作用,不能直接用于在线控制。
1.1.2 轧件连轧过程的板形理论。
20世纪70年代末,日本新日铁与日立、三菱合作在HCPC等板形控制轧机的开发过程中,提出了以实验为基础的板形理论研究新思路,得到了板形于扰系数和遗传系数为基本参数的板形向量模型,直接应用于生产。
20世纪80年代,美国阿姆柯钢铁公司提出影响矩阵方法,提出前面机架改变弯辊力或轧辊凸度不仅影响本机架板
形,而且还影响后面机架的板形。
他们用有限元法做了大量计算,在连轧过程工艺参数分析上取得了明显的效果。
1.1.3 轧件轧辊统一的板形理论。
轧件轧辊统一的板形理论是根据轧件横向厚差与纵向厚差的相似性,将遗传系数分解为代表轧机特性的轧机板形刚度和轧件刚度,并得出板形测控模型。
该理论能将现代控制理论应用于热连轧智能控制的协调性级,实现动态负荷分配协调板形板厚控制、轧辊实时凸度估计、弯辊力最佳设定等优化策略,使板形理论进入了人工智能的自适应板形控制时代。
1.2 板形控制方法的研究现状。
工业生产的迫切要求,使钢板的轧制有了很大的发展,己经由单机架非可逆单张轧制发展到全连轧。
板形控制也由过去的开环控制发展到了闭环自动控制。
板形控制系统是一个复杂的工业控制系统。
影响板形的因索很多,而且轧制过程环境恶劣,带材板形受到各种各样的干扰,因此无法建立起精确的数学模型。
传统的PID控制是基于数学模型的控制,由于板形控制系统的复杂性,PID控制己不能满足板形控制要求,致使板形控制的研究陷入了困境。
因此,人们在寻求建立更精确的系统模型的同时,开始探讨从控制思想的角度来研究板形控制问题,于是提出的以输出调节理论为基础的合成方法应用到板形控制中,有效地解决了检测时间延迟的问题,并将轧制速度变化引起的板形误差降至最小;北京科技大学的周旭东等人设计了一个自适应神经元网络控制器对板形板厚进行综合控制,仿真结果表明,该方法的效果比PID控制要优越。
另外在板形检测、板形预测、弯辊力自动设置、轧辊局部冷却(冷却液的控制)、板形板厚控制的解藕等诸多方面人们都进行了有益的尝试。
特别是一些智能方法的引入极大的改善了板形控制的现状。
2 板形控制应具备的条件
2.1 板型自动控制的问题
板形控制的最终目的在于解决板形质量问题,为此需配备完整的板形自动控制环节,要实现对板形的自动控制必须具备以下几个方面的条件。
1)完整有效的板形控制数学模型。
这涉及到随板形基本理论的各个领域的研究,即通过对板形生成全过程的研究,揭示板形生成的机理。
确定所有对板形有影响的因素(包括干扰量和控制量),及其影响作用的大小,建立板形生成过程的定量模型,并且研究板形检测方法及计算机控制所需要的信号处理方法、控制规律和控制算法。
最终建立一套能够根据实测板形信号及相关轧制工艺参数分析得出合理的调控方案及正确的各种板形调节机构的设定值的板形自动控制系统的算法。
2)板形检测技术。
板形检测是板形自动控制系统的眼睛,所有板形信息均来自板形检测装置。
板形检测包括横截面几何形状检测和平坦度检测。
横截面几何形状检测用于测量带材的
横向张力分布,以检测隐含板形,平坦度检测用于测量带材板面的波浪度,以检测带材的宏观波形。
3)板形控制手段。
板形控制的实质是对带宽范围内轧辊辊缝形状的控制。
对轧辊形状的控制手段可以分为三大类,一类称为力学因素,即通过轧制力(单位宽度上的轧制力分布)、弯辊力使辊系发生变形来改变辊缝形状;第二类成为准力学因素,它是通过改变辊系抗变形能力来改变轧制力、弯辊力的影响,属于这一类的有HC轧机(抽动工作辊来改变辊系变形,以及改变中间辊和支撑辊的接触压力分布),支撑辊端头修形减少支撑辊和工作辊的接触长度等;第三类称为几何因素,即通过改变轧辊辊形来影响辊缝形状,其中包括CVC技术、分段冷却轧辊以改变其热辊型等。
2.2 板形控制存在的问题
1)控制方法需要完善。
板形控制方法的研究既要考虑到板形控制能力,又要考虑到生产过程的经济,胜。
虽然弯辊法和抽辊法已成为当前板形控制的核心方法,但是对于板形缺陷中的一些复合波形显得无能为力。
因此,探求新的控制方法或实现多种方法综合控制已成为板形控制发展的另一个方向。
2)板形信息检测及数据处理有待提高。
测量手段不成熟,致使一些关键轧制参数不能进行在线测量。
板形信息检测技术的提高主要是板形仪测量精度的提高。
目前国内外出来的板形仪不下几十种,但成功应用到实践中的也只有几种,而称得上高精度的微乎其微,这严重制约了板形质量的进一步提高。
可见,开发高精度的板形测量传感器,寻求合理的检测方法,生产出高质量的板形仪是改善板形的一个突破口。
3)控制器有待完善。
控制器是板形控制系统的大脑,由于板形控制系统是一个复杂的工业控制系统,无法建立起精确的数学模型,而且影响板形的因素繁多,板形检测有很不完善,这样给控制器带来了诸多困难。
实践证明,对于这样一个复杂系统,常规的控制方法难以取得理想的控制效果。
因而采用现代控制方法(如多变量控制、最优控制、自适应控制、预测控制等)和智能控制方法(如模糊控制、专家系统、神经网络等方法)相结合的手段,已成为板形控制的发展趋势。
3 总结
本文介绍了板形控制的基本概念、影响板形的因素、板形控制的理论基础、分析板形控制的发展过程及其存在的问题。