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板带热连轧AGC系统的研究与应用
作 者: 陈亮
导 师: 张殿华
学 校: 东北大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 板带热连轧 自动厚度控制(AGC) 液压辊缝控制(HGC) 液压伺服系统 AGC的补偿控制
分类号: TG334.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
本文以某750mm热轧中宽带精轧机组AGC系统改造为研究背景,重点研究了板带热连轧过程中的厚度控制系统。结合液压式厚度自动控制的基本原理及先进的自动控制理论,给出了一套综合优化的热连轧厚控算法,并基于此开发了工程可实现的AGC计算机控制系统。现场工程实践表明,该套热连轧厚度控制策略取得了较高的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下:1)分析了板带热连轧过程中产生厚度偏差的机理,列出了影响厚度波动的因素,通过分析轧机弹跳曲线对各种厚度控制方法进行解析,将厚度偏差与辊缝调节量之间的关系清晰化。2)针对热连轧过程中温度波动对出口厚差影响较大的问题,采用基于弹跳方程的GM-AGC消除每架轧机稳定轧制过程中的厚度波动,从而获得了尽可能一致的同板厚差,为末机架监控AGC奠定了良好基础。3)由于出口测厚仪一般安装在末机架后3~5米处,监控AGC是一个大滞后系统,尤其是在轧机低速轧制过程中。针对这一现象,提出带有SMITH预估补偿回路的监控AGC完成对热轧带钢出口厚度的闭环控制。既有效解决了因大滞后易带来的控制系统振荡,又兼顾了控制系统的动态响应和稳态精度。4)基于以上对厚度控制算法的研究,采用SIEMENS PLC自主开发了一套高性能、高响应的热连轧厚控计算机系统,给出了计算机系统的硬件配置和软件结构。目前,该计算机系统已应用到某热轧中宽带生产实际。实际的运行结果和曲线表明,热连轧AGC控制系统运行稳定,带钢出口厚度精度控制在+50μm之内。本文的研究结果针对板带热连轧机的厚度控制,具有很强的实用性和推广价值。此外在厚度控制算法的研究方面也有一定的突破,摸索出一套适用于热连轧厚控的最优组合方案。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-11 第1章 绪论 11-20 1.1 课题背景 11-12 1.2 热连轧技术发展概况 12-16 1.2.1 热轧带钢生产技术的发展史 12-15 1.2.2 我国热轧带钢轧机的概况 15-16 1.3 厚度自动控制的发展概况 16-18 1.4 本课题的目的及意义 18-19 1.5 本课题的主要研究内容 19-20 第2章 厚度自动控制基本原理 20-34 2.1 弹跳方程 20-23 2.2 弹塑性曲线 23-26 2.2.1 塑性变形方程 23-24 2.2.2 弹塑性曲线(P-H图) 24-25 2.2.3 弹塑性曲线的实际意思 25-26 2.3 影响厚度波动的因素 26-30 2.3.1 轧件来料厚度的波动 26-27 2.3.2 带坯纵向温度变化的影响 27-28 2.3.3 连轧过程中辊缝的变化 28-30 2.4 板带厚度控制方法 30-34 2.4.1 调压下(改变原始辊缝) 30-32 2.4.2 调张力 32-33 2.4.3 调轧制速度 33-34 第3章 热连轧厚度自动控制策略 34-55 3.1 厚度计式AGC 34-37 3.2 监控AGC 37-46 3.2.1 传统监控AGC 37-39 3.2.2 Smith预估器监控AGC 39-46 3.2.2.1 大滞后补偿原理 39-42 3.2.2.2 Smith预估器在离散控制系统中的应用 42-44 3.2.2.3 系统样本延时及带钢样本长度 44-46 3.3 前馈式AGC 46-49 3.3.1 厚度前馈AGC 46-48 3.3.2 硬度前馈AGC(KFF-AGC) 48-49 3.4 AGC系统的补偿控制 49-55 3.4.1 速度补偿 50-51 3.4.2 尾部补偿 51-52 3.4.3 轧辊偏心补偿 52 3.4.4 轧辊热膨胀和磨损 52-53 3.4.5 油膜厚度补偿 53-55 第4章 热连轧机厚度自动控制系统 55-72 4.1 工艺、设备技术参数 55-56 4.2 液压辊缝控制系统 56-62 4.2.1 压下系统的主要设备 56-59 4.2.2 AGC控制系统结构 59-60 4.2.3 液压辊缝控制(HGC)系统 60-62 4.4 控制系统程序说明 62-66 4.4.1 基础自动化功能说明 62 4.4.2 过程自动化功能说明 62-63 4.4.3 AGC控制系统程序结构 63-64 4.4.4 AGC程序介绍 64-66 4.5 人机界面HMI的设计 66-69 4.5.1 轧制过程主画面 66-67 4.5.2 HGC轧制过程画面 67 4.5.3 液压系统状态监控 67-69 4.6 实际控制效果 69-72 4.6.1 GM-AGC控制效果 69-70 4.6.2 监控AGC控制效果 70-71 4.6.3 监控AGC+GM-AGC控制效果 71-72 第5章 结论 72-73 参考文献 73-76 致谢 76
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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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