材料成形过程自动化-第四章之一

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1、材料成形过程自动化东北大学材料与冶金学院第四章厚度自动控制厚度是轧制成品基本的和重要的技术指标。随着钢板用户连续化自动化作业水平的快速发展，和不断追求节能降耗控制成本提高企业竞争力的需要，厚度指标越来越受到重视。厚度自动控制（AutomaticGaugeCongtrol，简称AGC)厚度控制的重要性第四章厚度自动控制厚度自动控制系统的基本组成：厚度、辊缝、速度等检测环节、传动和压下执行机构、调节控制系统、控制模型、轧机及其辅助设备等。轧制理论、自动控制理论、计算机技术、液压技术、传感检测技术、轧机设计制造技术等相关学科理论和技术的发展，有利地推动了厚度自动控制理论和技术的发展及厚

2、度控制精度的提高。厚度控制技术的发展第四章厚度自动控制具有里程碑意义的关键技术有：厚度计模型的提出、液压压下系统的应用、计算机控制、厚度、压力、线速度等重要传感器的研制成功、现代控制理论和智能控制理论的应用等。液压压下系统和计算机控制技术成为厚度自动控制历史上最重要的具有划时代意义的技术。厚度控制技术的发展第四章厚度自动控制中厚钢板生产的发展历史至今大约有200年。18世纪初西欧在二辊周期式薄板轧机上生产小块中板。1926年美国建成世界上第一台热轧宽带钢轧机；1928在美国威尔顿钢铁厂最早投产了五机架带钢冷连轧机组。轧机发展第四章厚度自动控制早在30年代就对冷轧机的带钢厚度自动控

3、制进行了研究；1953年R.B.西姆斯（R.B.Sims）发明的方法，利用轧机弹性变形、轧制力以及压下螺丝位置计算出所轧带材的厚度值；1955年冷轧机上开始使用AGC；1958年在热连轧机上开始使用AGC；1967年以前采用的是模拟式AGC；1969年在BSCDalzell厂液压AGC被投入商业应用；1976年在日本扇岛板材轧机上首次成功应用绝对值AGC。AGC技术应用时间表第四章厚度自动控制12810187858579807576595052020406080100120140197919811983198519871989年份厚度标准差，微米采用液压AGC采用绝对值AGC采用

4、近接式测厚仪厚度精度的提高第四章厚度自动控制1959年美国在某4机架带钢冷连轧机上，首先采用计算机控制。1960年美国麦克劳思（MclouthSteel）钢铁公司在1525mm热轧宽带轧机上用计算机设定并控制了精轧机组的辊缝和速度，获得成功。1964年、1966年英国和日本也分别采用了计算机控制。70年代开始用计算机全面控制冷热轧机。现在，计算机控制已成为轧制生产中必不可少的手段。计算机技术的应用第四章厚度自动控制无AGC阶段，轧机固有机械刚度自然削弱厚度影响；电动AGC阶段，响应频率低，消除厚度偏差能力有限；液压AGC，模拟系统，存在漂移和偏差；液压AGC，数字系统，动静态精度

5、均较好。计算机和自动控制理论的发展，得以对各种厚度偏差影响综合治理，协调作战，解耦控制。传动系统、检测仪表性能更佳;轧机设备，包括滚珠轴承取代油膜轴承等。目前的目标是追求非稳态厚度控制精度的提高。包括增减速、动态变规格和头尾厚度控制精度和超差长度。AGC技术的应用评述第四章厚度自动控制4.1轧机弹跳方程和金属压力方程4.2厚度波动的原因分析4.3厚度控制系统的分类和控制原理4.4热轧厚度控制系统4.5冷轧厚度控制系统4.1轧机弹跳方程和金属压力方程4.1.1轧机弹跳方程4.1.2金属压力方程4.1.3弹塑性曲线4.1.1轧机弹跳方程轧机弹跳方程是进行轧机空载初始辊缝设定和厚度自动

6、控制的根本依据，其精度对于轧制成品的同板差和异板差都有决定性的影响。轧机弹跳方程的重要性4.1.1轧机弹跳方程1、轧件厚度比空载辊缝大；2、轧制过程中轧制力变化引起厚度波动；在轧制过程中，轧辊对轧件施加的轧制力使轧件发生塑性变形，使轧件从入口厚度H压薄到出口厚度h；与此同时，轧件也给轧辊以大小相等、方向相反的反作用力，这个反作用力经由轧辊、轴承传到压下螺丝、液压缸和牌坊上，受力部件均会发生一定的弹性变形，这些部件弹性变形的累计结果都反映在轧辊的辊缝上，使轧制前的轧机空载辊缝由S增大为轧制时的有载辊缝h。轧机的这种在轧制力作用下辊缝增大的现象，称为轧机弹跳（也称辊跳）。轧机弹跳的概

7、念4.1.1轧机弹跳方程如果忽略轧件离开轧辊后微小的弹性恢复，轧件出口厚度就等于轧机有载辊缝。轧机有载辊缝，在空载辊缝的基础上，随着轧制力的增大而增大。有载辊缝、空载辊缝和轧制力三者之间的关系可以表示为h-S=f(P)（4-1）式中h—有载辊缝（等于轧件出口厚度），mm；S—空载辊缝，mm；P—轧制力，kN；（h-S）—轧机弹性变形量，mm；f（）—轧机弹性变形量对轧制力的函数关系；轧机弹跳方程4.1.1轧机弹跳方程轧机弹跳曲线4.1.1轧机弹跳方程轧机弹跳曲线在小轧制力阶段之所