帶鋼冷連軋原理與過程控制

前言

　　帶鋼連續(xù)軋制是現(xiàn)代材料加工工程領(lǐng)域生產(chǎn)效率最高、自動化程度最完善的生產(chǎn)部門之一。而冷連軋帶鋼生產(chǎn)包括酸洗、冷軋、清洗、退火、平整、精整、涂鍍等多種工序，是材料、機(jī)械、熱工、儀表、電氣、控制、計算機(jī)等多學(xué)科綜合的復(fù)雜技術(shù)體系，其中連軋自動控制技術(shù)是冷連軋技術(shù)體系的核心。　　隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，目前已有幾十套大型冷連軋生產(chǎn)線，未來將有更多現(xiàn)代化冷連軋生產(chǎn)線投入商業(yè)生產(chǎn)。因此，對于冷連軋自動控制理論與技術(shù)的學(xué)習(xí)、掌握、提高和創(chuàng)新，是從事冷連軋系統(tǒng)設(shè)計、研究、生產(chǎn)、管理等工作的科技人員面臨的艱巨任務(wù)。通過多年從事冷連軋機(jī)組安裝、調(diào)試、開發(fā)和研究的實(shí)際體會，學(xué)習(xí)和消化國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料，作者編寫了本書，希望與廣大同行交流心得、切磋體會，為提高我國帶鋼冷連軋技術(shù)理論水平做出一份努力?！　т摾溥B軋過程控制理論與技術(shù)是帶鋼冷連軋原理與自動控制原理相結(jié)合的產(chǎn)物。本書主要介紹現(xiàn)代化大型冷連軋機(jī)組工藝系統(tǒng)及軋制原理，冷連軋過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成，過程控制模型系統(tǒng)的組成與功能。本書側(cè)重點(diǎn)是帶鋼冷連軋過程控制模型系統(tǒng)的設(shè)定及其優(yōu)化，研討具有世界先進(jìn)水平的冷連軋裝備相關(guān)應(yīng)用理論與技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用實(shí)踐性。因本書篇幅所限，有關(guān)冷連軋厚度控制、板形控制、乳液控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制等生產(chǎn)工藝與基礎(chǔ)自動化方面的知識將另行介紹。　　本書由鞍山鋼鐵集團(tuán)公司王軍生高級工程師，沈陽航空工業(yè)學(xué)院白金蘭副教授和東北大學(xué)劉相華教授編著。中冶南方工程技術(shù)公司程蓬高級工程師，遼寧科技大學(xué)王洪鵬教授、宋蕾講師，鞍山鋼鐵集團(tuán)公司劉軍教授級高級工程師、俞小峰教授級高級工程師參與了本書編著工作，在此表示衷心的感謝?！　∮捎谧髡咚剿?，不足之處懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　介紹了帶鋼冷連軋原理和冷連軋過程控制的組成及主要功能。全書共分7章，第1章介紹了當(dāng)前冷連軋生產(chǎn)線的工藝和設(shè)備組成，同時介紹了冷連軋生產(chǎn)新技術(shù)的發(fā)展前景。第2章介紹了冷連軋帶鋼軋制原理所涉及的基本概念、主要幾何參數(shù)、力能參數(shù)和彈塑性變形的基本方程。第3章介紹了彈塑性有限元基本原理及其在冷軋過程中的應(yīng)用。第4章介紹了冷連軋過程控制計算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作機(jī)理、數(shù)據(jù)通信和管理、帶鋼跟蹤及HMI系統(tǒng)。第5章介紹了冷連軋過程控制工藝參數(shù)計算模型、壓下負(fù)荷分配、軋制規(guī)程和動態(tài)變規(guī)格參數(shù)設(shè)定計算。第6章介紹了冷軋板形解析計算涉及的輥系彈性變形計算、軋輥磨損、軋輥和帶鋼溫度場分析及板形控制預(yù)設(shè)定計算。第7章介紹了模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)原理、實(shí)測數(shù)據(jù)處理方法、模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模型優(yōu)化中的應(yīng)用。　　《帶鋼冷連軋原理與過程控制》可供從事軋制理論、工藝及自動化工作的科技人員和高等院校有關(guān)專業(yè)的師生參考閱讀，對其他相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員也有一定的參考價值。

書籍目錄

前言第1章 冷連軋帶鋼生產(chǎn)概述1.1 冷軋帶鋼典型產(chǎn)品1.2 冷軋帶鋼生產(chǎn)特點(diǎn)1.2.1 大張力軋制1.2.2 加工硬化1.2.3 大寬厚比1.2.4 工藝?yán)鋮s和潤滑1.3 冷連軋帶鋼生產(chǎn)流程1.3.1 酸洗1.3.2 冷連軋1.3.3 退火1.3.4 平整1.4 典型冷連軋生產(chǎn)線簡介1.4.1 鍍錫板冷連軋1.4.2 無取向硅鋼冷連軋1.4.3 通用寬帶鋼冷連軋1.4.4 大型寬帶鋼冷連軋1.5 冷連軋生產(chǎn)新技術(shù)及未來發(fā)展趨勢1.5.1 無酸去除氧化鐵皮工藝1.5.2 雙機(jī)架可逆冷連軋工藝1.5.3 感應(yīng)加熱連續(xù)退火1.6 冷連軋生產(chǎn)自動化系統(tǒng)構(gòu)成與功能1.6.1 檢測儀表1.6.2 分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)第2章 軋制參數(shù)與塑性變形理論2.1 軋制過程的幾何參數(shù)2.1.1 變形區(qū)與簡單軋制2.1.2 軋制變形描述2.1.3 咬入角與接觸弧長度2.1.4 穩(wěn)定軋制條件2.1.5 前滑2.2 彈塑性曲線2.3 軋制過程的力能參數(shù)2.3.1 計算單位軋制力的理論簡介2.3.2 軋制力的工程計算2.3.3 軋制力矩的計算2.3.4 主電機(jī)功率2.4 應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)2.4.1 應(yīng)力狀態(tài)2.4.2 應(yīng)變狀態(tài)2.5 彈塑性變形基本方程2.5.1 平衡方程和幾何方程2.5.2 屈服條件與等效應(yīng)力2.5.3 應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系方程第3章 冷軋過程有限元分析3.1 軋制過程分析方法簡介3.1.1 軋制參數(shù)的解析法3.1.2 軋制過程的數(shù)值模擬方法3.1.3 人工智能方法在軋制參數(shù)計算中的應(yīng)用3.2 彈塑性變形分析的基本理論3.2.1 變形過程的描述3.2.2 應(yīng)變張量與應(yīng)變速率張量3.2.3 應(yīng)力張量與應(yīng)力速率張量3.2.4 基本方程3.2.5 彈塑性變形理論的本構(gòu)關(guān)系——全量理論和增量理論3.3 彈塑性有限元方法3.3.1 塑性加工有限元的分類3.3.2 彈塑性有限元的求解思路3.3.3 小變形彈塑性有限元法3.3.4 有限變形彈塑性有限元法3.3.5 顯式動力分析彈塑性有限元法3.4 彈塑性有限元求解中幾個問題的處理3.4.1 有限元網(wǎng)格劃分和單元類型選擇3.4.2 接觸條件處理3.4.3 摩擦條件處理3.4.4 非線性方程組求解方法3.4.5 迭代收斂判據(jù)3.5 帶鋼冷軋過程有限元求解實(shí)例3.5.1 計算條件3.5.2 軋制壓力分布的有限元計算結(jié)果3.5.3 各種參數(shù)對軋制過程影響的有限元計算結(jié)果3.5.4 接觸弧長的計算結(jié)果3.5.5 冷軋帶鋼邊部減薄的計算結(jié)果第4章 冷連軋計算機(jī)過程控制系統(tǒng)4.1 過程控制系統(tǒng)概述4.2 計算機(jī)過程控制硬件與軟件組成4.2.1 過程控制硬件組成4.2.2 過程控制系統(tǒng)軟件組成4.2.3 系統(tǒng)應(yīng)用策略4.2.4 應(yīng)用程序進(jìn)程及功能4.3 過程控制數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)管理4.3.1 過程控制數(shù)據(jù)通信4.3.2 過程控制數(shù)據(jù)管理4.4 冷連軋跟蹤控制4.4.1 入口區(qū)域跟蹤4.4.2 軋機(jī)區(qū)域跟蹤4.4.3 出口區(qū)域跟蹤4.5 HMI系統(tǒng)功能與通信4.5.1 HMI組成與功能4.5.2 HMI系統(tǒng)通信第5章 冷連軋過程控制模型系統(tǒng)5.1 概述5.1.1 冷連軋過程控制模型系統(tǒng)的組成5.1.2 模型分類5.1.3 建立方法5.2 在線控制工藝參數(shù)計算模型5.2.1 冷軋變形區(qū)的構(gòu)成5.2.2 變形抗力模型5.2.3 摩擦系數(shù)模型5.2.4 軋輥壓扁模型5.2.5 前滑模型5.2.6 軋制力模型5.2.7 軋制力矩模型5.2.8 電機(jī)功率模型5.2.9 軋機(jī)彈性模數(shù)模型5.2.10 輥縫模型5.2.11 帶鋼塑性系數(shù)模型5.2.12 彎輥力計算模型5.2.13 軋輥竄輥模型5.3 軋制規(guī)程與負(fù)荷分配計算5.3.1 數(shù)據(jù)管理5.3.2 計算觸發(fā)條件5.3.3 負(fù)荷分配5.3.4 速度制度5.3.5 張力制度5.4 動態(tài)變規(guī)格設(shè)定計算5.4.1 概述5.4.2 動態(tài)變規(guī)格控制方式5.4.3 動態(tài)變規(guī)格張力微分方程5.4.4 動態(tài)變規(guī)格設(shè)定模型增量算法5.4.5 動態(tài)變規(guī)格修正計算5.4.6 動態(tài)變規(guī)格實(shí)際應(yīng)用5.5 數(shù)據(jù)分析第6章 冷軋板形解析模型6.1 板形解析概述6.1.1 板形的基本概念6.1.2 板形解析概述6.2 輥系彈性變形計算6.2.1 影響函數(shù)法計算模型的建立6.2.2 影響函數(shù)法在輥系彈性變形計算中的應(yīng)用6.2.3 冷軋薄帶鋼工作輥邊部接觸分析6.3 張應(yīng)力分布計算6.3.1 張應(yīng)力計算方法概述6.3.2 張應(yīng)力分布計算模型建立6.3.3 張應(yīng)力分布計算結(jié)果及分析6.4 冷軋溫度場計算6.4.1 溫度場計算方法概述6.4.2 冷軋熱變形特點(diǎn)6.4.3 軋輥熱變形計算模型6.4.4 帶鋼溫度模型6.4.5 熱變形計算應(yīng)用6.5 軋輥磨損計算6.5.1 冷軋軋輥磨損影響因素6.5.2 軋輥磨損模型的建立6.5.3 磨損計算結(jié)果6.6 板形控制預(yù)設(shè)定計算6.6.1 板形控制預(yù)設(shè)定功能6.6.2 板形目標(biāo)曲線6.6.3 預(yù)設(shè)定模型6.6.4 實(shí)例應(yīng)用6.7 輥型設(shè)計及優(yōu)化6.7.1 輥型對軋制因素的影響6.7.2 輥型設(shè)計及優(yōu)化方法6.7.3 輥型設(shè)計及優(yōu)化應(yīng)用第7章 模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)原理與應(yīng)用7.1 模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)的意義7.2 模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)的算法7.3 基于指數(shù)平滑的模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)7.3.1 自適應(yīng)學(xué)習(xí)的類型7.3.2 實(shí)測數(shù)據(jù)的采集與判斷7.3.3 實(shí)測數(shù)據(jù)的處理與計算7.3.4 模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)7.4 指數(shù)平滑與神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)7.4.1 指數(shù)平滑因子的確定7.4.2 自適應(yīng)系數(shù)構(gòu)成7.4.3 數(shù)學(xué)模型的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化7.4.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練7.4.5 模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)效果分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　冷連軋帶鋼生產(chǎn)概述　　冷軋帶鋼具有良好的力學(xué)性能、表面質(zhì)量和幾何尺寸精度，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、家用電器、機(jī)械制造、食品罐頭和建筑等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。國際鋼鐵工業(yè)發(fā)展實(shí)踐表明，隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，冷軋帶鋼在鋼材消費(fèi)總量中的比重在不斷提高，并發(fā)揮著越來越重要的作用。　　冷連軋帶鋼生產(chǎn)是冶金、機(jī)械、材料、化學(xué)、控制、計算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)的綜合，是軋鋼領(lǐng)域生產(chǎn)效率最高、自動化控制最完善的生產(chǎn)部門，代表了軋鋼技術(shù)的最高水平。我國在2000年前只有8套寬帶鋼冷連軋機(jī)組投入商業(yè)生產(chǎn)，即寶鋼2030、1420、1550、1220，武鋼1700，鞍鋼1676，本鋼1676，攀鋼1220。從2000年至今，隨著我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已建或在建的寬帶鋼冷連軋機(jī)組已超過50余套。因此，無論從設(shè)備、工藝及自動化各個領(lǐng)域?qū)夹g(shù)人員都提出了更高要求。學(xué)習(xí)冷SLSL制理論，潛心研究冷軋機(jī)過程控制系統(tǒng)，自主開發(fā)數(shù)學(xué)模型對提高冷軋產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)更高技術(shù)含量的冷軋產(chǎn)品具有重要意義?！　?.1　冷軋帶鋼典型產(chǎn)品　　冷軋帶鋼產(chǎn)品品種很多，可按成分、用途、制造精度、表面狀態(tài)、表面顏色、邊緣狀態(tài)、材料狀態(tài)、力學(xué)性能及表面處理方式等多方面進(jìn)行分類。如按成分可分為普碳鋼、低合金鋼及合金鋼；按表面處理方式可分為非涂鍍、熱鍍鋅、電鍍鋅、電鍍錫、電鍍鉻、電鍍鉛及彩色涂層等；按生產(chǎn)方式又可以分為常規(guī)生產(chǎn)方式和特殊生產(chǎn)方式兩種。

編輯推薦

　　側(cè)重點(diǎn)是帶鋼冷連軋過程控制模型系統(tǒng)的設(shè)定及其優(yōu)化，研討具有世界先進(jìn)水平的冷連軋裝備相關(guān)應(yīng)用理論與技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用實(shí)踐性。因《帶鋼冷連軋原理與過程控制》篇幅所限，有關(guān)冷連軋厚度控制、板形控制、乳液控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制等生產(chǎn)工藝與基礎(chǔ)自動化方面的知識將另行介紹。

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