轧制厚度及板型控制课件.ppt
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- 轧制 厚度 控制 课件
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1、项目项目1 板带材轧制中的厚度控制板带材轧制中的厚度控制项目项目2 横向厚差与板形控制技术横向厚差与板形控制技术厚度自动控制和板形控制厚度自动控制和板形控制一、厚度自动控制的工艺基础一、厚度自动控制的工艺基础项目项目1 板带材轧制中的厚度控制板带材轧制中的厚度控制 1.p-h1.p-h图的建立图的建立 轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。 轧出厚度:轧出厚度:h=Sh=S0 0 +P/K+P/K轧机的弹跳方程轧机的弹跳方程 S S0 0 空载辊缝空载辊缝 PP轧制压力轧制压力 KK轧机的刚度系数轧机的刚度系数(1 1)轧制时的弹性曲线)轧制时的弹性曲
2、线 根据弹跳方程绘制成的曲线(近似一条直线)根据弹跳方程绘制成的曲线(近似一条直线)轧轧机弹性变形曲线,用机弹性变形曲线,用A A 表示。表示。A A(2 2)轧件的塑性曲线)轧件的塑性曲线 根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线轧件轧件塑性变形曲线,用塑性变形曲线,用B B表示。表示。 B B(3 3)弹塑性曲线的建立)弹塑性曲线的建立 将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐标系中,称为弹塑性曲线,简称标系中,称为弹塑性曲线,简称P-hP-h图图。 A A线与线与 B B线交点的纵坐标为轧制力线交
3、点的纵坐标为轧制力 A A线与线与 B B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度线交点的横坐标为板带实际轧出厚度注注意意2. p-h2. p-h图的运用图的运用 板带厚度控制的板带厚度控制的实质实质:不管轧制条件如何变化,总要使:不管轧制条件如何变化,总要使A A线和线和B B线交到线交到C C线上。线上。 由由p-hp-h图看出图看出:无论:无论A A线、线、B B线发生变化,实际厚度都要线发生变化,实际厚度都要发生变化。发生变化。 例如例如:B B线发生变化(变为线发生变化(变为B B),为保持厚度不变,),为保持厚度不变,A A线线移值移值A A,是交点的坐标不变。,是交点的坐标不变。保证实际
4、厚度不变就要进行调整。保证实际厚度不变就要进行调整。C C线线等厚轧制线等厚轧制线 作用作用:板带厚度控制的工艺基础:板带厚度控制的工艺基础p-h图图二、板带厚度变化的原因和特点二、板带厚度变化的原因和特点影响板带厚度变化的因素:影响板带厚度变化的因素:1 1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度温度变形抗力变形抗力轧制压力轧制压力轧机弹跳轧机弹跳板厚度变薄板厚度变薄变形抗力变形抗力对轧出厚对轧出厚度的影响度的影响2 2、来料厚度不均匀的影响、来料厚度不均匀的影响来料厚度来料厚度压下量压下量轧制压力轧制压力轧机弹跳轧机弹跳板厚度变薄板厚度变薄来料厚度来
5、料厚度对轧出厚对轧出厚度的影响度的影响3 3、张力变化的影响、张力变化的影响 张力张力变形抗力变形抗力轧制压力轧制压力轧机弹跳轧机弹跳板厚度变薄板厚度变薄张力对轧张力对轧出厚度的出厚度的影响影响4 4、轧制速度变化的影响、轧制速度变化的影响 通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。摩擦系数摩擦系数变形抗力变形抗力轧制压力轧制压力轧机弹跳轧机弹跳板厚度变薄板厚度变薄摩擦系数摩擦系数对轧出厚对轧出厚度的影响度的影响5 5、原始辊缝的影响、原始辊缝的影响 原始辊缝减小,板厚度变薄。原始辊缝减小,板厚度变薄。 原始辊缝原始辊缝对轧出厚对轧出厚度的影响度的影响
6、三、板带厚度控制的方法三、板带厚度控制的方法 1 1、调压下、调压下(1 1)来料厚)来料厚度发生变化度发生变化的调整的调整原理:改变原原理:改变原始辊缝始辊缝(2 2)张力、轧制速度、轧制温度及摩擦系数等变化的调整)张力、轧制速度、轧制温度及摩擦系数等变化的调整(3 3)压下调整量)压下调整量SS0 0的计算的计算问题一问题一SS0 0与与HH的关系的关系问题二问题二SS0 0与与hh的关系的关系提示:提示: K= tanK= tan M=tanM=tan SS0 0与入口厚度偏差与入口厚度偏差HH的关系:的关系: SS0 0 tantanH tanH tan S S0 0H tan/ ta
7、nH tan/ tan S S0 0 H M/KH M/K M M轧件的塑性刚度系数(轧件的塑性刚度系数(M=tanM=tan) K K轧机的刚度系数(轧机的刚度系数(K= tanK= tan) SS0 0与出口厚度偏差与出口厚度偏差hh的关系的关系 h tanh tantantan(SS0 0hh) 整理后得:整理后得:h/Sh/S0 0K/(M+K)K/(M+K) SS0 0hh(M+K)/ KM+K)/ K 、调张力、调张力 利用前后张力来改变轧件塑性变形曲线的斜率以利用前后张力来改变轧件塑性变形曲线的斜率以 控制厚度。控制厚度。 当来料有厚差当来料有厚差HH(增加)时,轧件出口厚度出现
8、(增加)时,轧件出口厚度出现偏差偏差hh,如何通过调张力来控制厚度?,如何通过调张力来控制厚度? 原原理理举举例例调调整整 加大张力,使加大张力,使B B斜率改变斜率改变( (变为变为B B) ),从而可以在,从而可以在S S0 0不变的情况下使不变的情况下使h h保持不变。保持不变。3 3、调轧制速度、调轧制速度 轧制速度的变化影响到张力、温度和摩擦系数等因轧制速度的变化影响到张力、温度和摩擦系数等因素的变化。故可通过调速来调张力和温度,从而改变厚度。素的变化。故可通过调速来调张力和温度,从而改变厚度。 在实际生产中为了达到精确控制厚度的目的,往往是在实际生产中为了达到精确控制厚度的目的,往
9、往是将多种厚控方法有机的结合起来使用,才能取得更好的效果。将多种厚控方法有机的结合起来使用,才能取得更好的效果。 最主要、最基本、最主要、最基本、最常用的是调压下最常用的是调压下注意注意四、厚度自动控制的原理及基本型式四、厚度自动控制的原理及基本型式1.1.厚度自动控制的基本原理厚度自动控制的基本原理 通过测厚仪或传感器通过测厚仪或传感器( (如辊缝仪和压头等如辊缝仪和压头等) )对带钢实际对带钢实际轧出厚度连续地进行测量,并根据实测值与给定值相比较后轧出厚度连续地进行测量,并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号,借助于控制回路和装置或计算机的功能程序,的偏差信号,借助于控制回路和装置或计算机
10、的功能程序,改变压下位置、张力或轧制速度,把板带厚度控制在允许偏改变压下位置、张力或轧制速度,把板带厚度控制在允许偏差范围之内。差范围之内。给定给定环节环节比较比较环节环节校正校正环节环节放大放大环节环节执行执行机构机构被控被控对象对象输出量输出量干扰干扰厚度自动控制的原理框图厚度自动控制的原理框图检测检测装置装置反馈反馈回路回路 2. 2. 厚度自动控制系统的组成厚度自动控制系统的组成(1 1)检测装置)检测装置(测厚仪、测压仪、张力计等):用来检测(测厚仪、测压仪、张力计等):用来检测实际值并反馈到系统输入端。实际值并反馈到系统输入端。(2 2)控制器)控制器(调节器、放大器、校正器等):
11、根据实测值与(调节器、放大器、校正器等):根据实测值与给定值相比较计算被控量,并反馈到系统输出端。给定值相比较计算被控量,并反馈到系统输出端。(3 3)执行机构)执行机构(主电机、压下装置等):接受控制器输出(主电机、压下装置等):接受控制器输出的控制信号,及时把控制量调整到位。的控制信号,及时把控制量调整到位。(4 4)被控对象)被控对象:指轧制变形区、生产设备等。:指轧制变形区、生产设备等。 3. 3. 厚度自动控制系统的基本型式厚度自动控制系统的基本型式 (1 1)反馈式厚度自动控制系统(反馈式)反馈式厚度自动控制系统(反馈式AGCAGC) 控制原理:控制原理: 测厚仪安装在轧机出口侧,
12、测量出实际轧测厚仪安装在轧机出口侧,测量出实际轧出厚度,并与给定厚度值相比较,当有厚度偏差时,便计算出厚度,并与给定厚度值相比较,当有厚度偏差时,便计算出所需的辊缝调节量出所需的辊缝调节量SS,然后由执行机构(压下螺丝)作,然后由执行机构(压下螺丝)作相应的调节,以消除厚度偏差。相应的调节,以消除厚度偏差。 滞后的调节手段;滞后的调节手段; 调整的精确度高。调整的精确度高。反馈式厚度自动控制反馈式厚度自动控制特点特点(2 2)前馈式厚度自动控制系统(前馈式)前馈式厚度自动控制系统(前馈式AGCAGC) 控制原理:测厚仪安装在轧机入口侧,测量出其入控制原理:测厚仪安装在轧机入口侧,测量出其入口厚
13、度口厚度H H,并与给定厚度值,并与给定厚度值H H0 0相比较,当有厚度偏差相比较,当有厚度偏差HH时,时,便预先估计出可能产生的轧出厚度偏差便预先估计出可能产生的轧出厚度偏差hh,确定为消除,确定为消除此此hh值所需的辊缝调节量值所需的辊缝调节量SS ,当执行机构完成调节时,当执行机构完成调节时,检测点正好到达辊缝处,厚差消失。检测点正好到达辊缝处,厚差消失。 超前的控制手段超前的控制手段 用来控制入口厚度波动引起的轧出厚度波动。用来控制入口厚度波动引起的轧出厚度波动。 (与反馈式配合使用)(与反馈式配合使用)前馈式厚度自动控制前馈式厚度自动控制特点特点(3 3)厚度计式厚度自动控制系统(
14、厚度计)厚度计式厚度自动控制系统(厚度计AGCAGC或或P-AGCP-AGC) 控制原理控制原理:实际的辊缝值由辊缝仪检测,经自整角机:实际的辊缝值由辊缝仪检测,经自整角机将信号送给编码器,由编码器将模拟量变为数字量,通过将信号送给编码器,由编码器将模拟量变为数字量,通过计算机进行辊缝差的运算。实际的轧制压力由压头检测,计算机进行辊缝差的运算。实际的轧制压力由压头检测,经计算机进行压力差运算。然后再将辊缝经计算机进行压力差运算。然后再将辊缝S S0 0与轧机的弹跳值与轧机的弹跳值相加便得实际轧出厚度相加便得实际轧出厚度h h。再经。再经AGCAGC运算得消除厚差运算得消除厚差hh所需所需的辊缝
15、调节量的辊缝调节量SS,通过,通过APCAPC和可控硅调速系统,调节辊缝和可控硅调速系统,调节辊缝来消除此时的厚度偏差来消除此时的厚度偏差hh。 克服反馈式克服反馈式AGCAGC的检测滞后的检测滞后; ; 可以消除轧件及工艺方面等多种原因造成的厚差可以消除轧件及工艺方面等多种原因造成的厚差; ; 控制精度较低。控制精度较低。特点特点(4 4)张力式厚度自动控制系统(张力)张力式厚度自动控制系统(张力AGCAGC) 控制原理控制原理:由测厚仪直接测得带钢轧出厚度偏差,:由测厚仪直接测得带钢轧出厚度偏差,改变张力系统的张力设定值,以改变轧制压力,或直接改改变张力系统的张力设定值,以改变轧制压力,或
16、直接改变轧制速度来控制带钢轧出厚度。变轧制速度来控制带钢轧出厚度。 使用范围使用范围:张力法只用于调节小厚度偏差的情况,:张力法只用于调节小厚度偏差的情况,作为精调。作为精调。张力张力AGCAGC在生产中的应用在生产中的应用 冷轧生产中冷轧生产中:冷连轧机的末机架,为了保证板形,以:冷连轧机的末机架,为了保证板形,以及轧制薄而硬的带钢,因轧辊压扁严重等情况,不宜用辊及轧制薄而硬的带钢,因轧辊压扁严重等情况,不宜用辊缝作为调节量,往往是采用张力法来控制厚度。缝作为调节量,往往是采用张力法来控制厚度。 热轧生产中热轧生产中:热轧厚度控制过程中,张力法往往是与:热轧厚度控制过程中,张力法往往是与调压
17、下方法配合使用,当厚度波动较大时,就采用调压下调压下方法配合使用,当厚度波动较大时,就采用调压下的方法,而当厚度波动较小时,便可采用张力微调进行厚的方法,而当厚度波动较小时,便可采用张力微调进行厚度控制。度控制。(5 5)液压式厚度自动控制系统)液压式厚度自动控制系统 原理:液压原理:液压AGCAGC是按照轧机刚性可变控制的原理来实是按照轧机刚性可变控制的原理来实现厚度的控制。现厚度的控制。 控制原理控制原理:液压:液压AGCAGC就是借助于轧机的液压系就是借助于轧机的液压系统,通过液压伺服阀(能根据位置检测和压力检测统,通过液压伺服阀(能根据位置检测和压力检测所发出的微弱电信号,精确地控制流
18、入油缸的流量)所发出的微弱电信号,精确地控制流入油缸的流量)调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置,对带调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置,对带钢进行厚度自动控制的系统。钢进行厚度自动控制的系统。 液压式厚度自动控制系统结构图液压式厚度自动控制系统结构图a-a-上支承辊轴承座;上支承辊轴承座;b-b-下支承辊轴承座;下支承辊轴承座;c-c-上下工作辊;上下工作辊;d-d-机架;机架;e-e-油压缸;油压缸;f-f-位置传感器;位置传感器;g-g-压头;压头;h-h-伺服阀;伺服阀;i-i-控制装置。控制装置。图图 3-203-20 假设预调辊缝值为假设预调辊缝值为S S0 0,轧机的刚度系
19、,轧机的刚度系数为数为K K,来料厚度为,来料厚度为H H0 0,此时轧制压力为,此时轧制压力为P P1 1,则,则实际轧出厚度实际轧出厚度h h1 1应为:应为:KPSh101 当来料厚度因某种原因有变化时,由当来料厚度因某种原因有变化时,由H H0 0变为,其变为,其厚度差为厚度差为HH,因而在轧制过程中必然会引起轧制压力,因而在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化和轧出厚度的变化 当压力由当压力由P P1 1变为变为P P2 2时,轧出厚度为时,轧出厚度为 :KPSh202 当轧制压力由当轧制压力由P P1 1变为变为P P2 2时,则其轧出厚度的厚度偏差时,则其轧出厚度的厚度偏
20、差hh正好等于压力差所引起的弹跳量为:正好等于压力差所引起的弹跳量为:h=h2-h1=PKPPK1)(112 为了消除此厚度偏差,可以通过调节液压缸的流量来为了消除此厚度偏差,可以通过调节液压缸的流量来控制轧辊位置,补偿因来料厚度差所引起的轧机弹跳变化控制轧辊位置,补偿因来料厚度差所引起的轧机弹跳变化量,此时液压缸所产生的轧辊位置修正量,应与此弹跳变量,此时液压缸所产生的轧辊位置修正量,应与此弹跳变化量成正比,方向相反,为:化量成正比,方向相反,为:PKCx1C C轧辊位置补偿系数;轧辊位置补偿系数;五、热轧板带钢的厚度控制(精轧机控制)五、热轧板带钢的厚度控制(精轧机控制) 1. 1. 厚度
21、锁定(设定)(两种方法)厚度锁定(设定)(两种方法)n(1 1)绝对)绝对AGCAGCn 当轧件轧出后,根据当轧件轧出后,根据S S0 0,P P等反馈实测信号间接计等反馈实测信号间接计算实测厚度后,与此目标值相比较,如不同,就进行算实测厚度后,与此目标值相比较,如不同,就进行调厚,直到调厚,直到hh=0=0为止。这种方法要求将整个带钢的为止。这种方法要求将整个带钢的厚度都调到目标值厚度都调到目标值设定值。但如果由于空载辊缝设设定值。但如果由于空载辊缝设定不当,轧件头部的厚度已经与设定值差得较多的情定不当,轧件头部的厚度已经与设定值差得较多的情况下,若一定要求压下系统将带钢厚度调到设定值势况下
22、,若一定要求压下系统将带钢厚度调到设定值势必会造成压下系统负荷过大,同时亦将把带钢调成楔必会造成压下系统负荷过大,同时亦将把带钢调成楔形厚差。形厚差。n(2 2)相对)相对AGCAGCn 不论带钢头部是否符合设定值,厚度控制系统以头不论带钢头部是否符合设定值,厚度控制系统以头部的实际厚度为标准,即用头部的实测厚度作为目标部的实际厚度为标准,即用头部的实测厚度作为目标值。值。2. 2. 自动控制:几种方法相结合。自动控制:几种方法相结合。 在精轧机各机架上采用厚度计在精轧机各机架上采用厚度计AGCAGC(P PAGCAGC)来)来控制轧件的波动,控制轧件的波动,P PAGCAGC可以根据轧制力的
23、实测值可以根据轧制力的实测值对本机架进行反馈控制,还可以对后面的机架进行对本机架进行反馈控制,还可以对后面的机架进行预控。依靠精轧机最终机架后设置的板厚仪信号、预控。依靠精轧机最终机架后设置的板厚仪信号、反馈控制板厚以消除产品厚度偏离。反馈控制板厚以消除产品厚度偏离。 最新的热轧带钢板厚控制采取了由上述思路发最新的热轧带钢板厚控制采取了由上述思路发展而来的更积极的手段,如绝对值展而来的更积极的手段,如绝对值AGCAGC、反馈控制以、反馈控制以及与绝对值及与绝对值AGCAGC、反馈控制以及板厚精度有密切关系、反馈控制以及板厚精度有密切关系的机架间张力控制的活套控制新方式等。的机架间张力控制的活套
24、控制新方式等。3.3.监控监控AGCAGC 精轧机组厚度自动控制主要以精轧机组厚度自动控制主要以厚度计厚度计-AGC-AGC为主,为主,虽然考虑了各种补偿因素,但其精度仍旧低于虽然考虑了各种补偿因素,但其精度仍旧低于X-X-射线侧厚仪。监控射线侧厚仪。监控AGCAGC是对厚度计是对厚度计-AGC-AGC系统进行监系统进行监控修正,提高控制精度。控修正,提高控制精度。 所谓所谓监控监控就是在精轧机组最末机架的出口侧,就是在精轧机组最末机架的出口侧,装设精度比较高的测厚仪装设精度比较高的测厚仪( (如如X-X-射线或同位素测厚射线或同位素测厚仪仪) ),用来检测成品带钢的厚度偏差,用来检测成品带钢
25、的厚度偏差hh,并以适,并以适当的增益,把它反馈到各个机架的厚度控制系统当的增益,把它反馈到各个机架的厚度控制系统中,作适当的压下调整,来控制成品带钢的厚度。中,作适当的压下调整,来控制成品带钢的厚度。在轧制过程中,对在轧制过程中,对GM-AGCGM-AGC、张力微调和液压、张力微调和液压AGCAGC均均可采用监控。其控制原理与前面所述的用测厚仪可采用监控。其控制原理与前面所述的用测厚仪测厚的反馈式厚度自动控制原理相同。测厚的反馈式厚度自动控制原理相同。4. 4. 张力微调张力微调(TV)(TV)的运算的运算 张力微调是根据张力微调是根据X-X-射线测厚仪测出的厚度偏差射线测厚仪测出的厚度偏差
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