热连轧自动化控制

宽宽 带带 钢钢 热热 连连 轧轧 自自自自 动动动动 化化化化 控控控控 制制制制 技技技技 术术术术 北京科技大学冶金工程研究院北京科技大学冶金工程研究院 高效轧制国家工程研究中心高效轧制国家工程研究中心 北京科大恒兴高技术有限公司北京科大恒兴高技术有限公司 2002008 8年年4 4月月 郭郭 强强 第2页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 主要介绍内容主要介绍内容主要介绍内容主要介绍内容 热连轧装备特点热连轧装备特点 控制特点控制特点 计算机控制系统的网络结构介绍计算机控制系统的网络结构介绍 计算机控制系统的功能计算机控制系统的功能 传动控制系统传动控制系统 MESMES系统功能系统功能 第3页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 热连轧装备特点热连轧装备特点 n n 主要辅电机（粗轧立辊、飞剪）采用直流主要辅电机（粗轧立辊、飞剪）采用直流/ /交流电机，其它设交流电机，其它设 备采用全交流拖动方案。备采用全交流拖动方案。 n n 采用热送、热装工艺，以实现高效、低能耗的目的。采用热送、热装工艺，以实现高效、低能耗的目的。 n n 立辊采用液压立辊采用液压AWC+SSCAWC+SSC控制技术。控制技术。 n n 粗轧机采用电动粗轧机采用电动+ +液压压下液压压下AGCAGC技术。技术。 n n 采用无芯热卷箱技术。采用无芯热卷箱技术。 n n 粗轧机同热卷箱具有连轧连卷功能。粗轧机同热卷箱具有连轧连卷功能。 n n 精轧采用长行程全液压压下和液压精轧采用长行程全液压压下和液压AGCAGC控制技术，提高带钢控制技术，提高带钢 厚度精度，实现带钢自动厚度控制。厚度精度，实现带钢自动厚度控制。 n n 精轧机具有弯辊、窜辊功能，可实现板型调节。精轧机具有弯辊、窜辊功能，可实现板型调节。 第4页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 热连轧装备特点热连轧装备特点 n n 可实现自由轧制（可实现自由轧制（SFRSFR），减少换辊量，提高生产率。），减少换辊量，提高生产率。 n n 采用热轧润滑工艺技术。采用热轧润滑工艺技术。 n n 精轧机之间使用低惯量液压活套。精轧机之间使用低惯量液压活套。 n n 层流冷却装置分快冷区、粗调区和精调区。层流冷却装置分快冷区、粗调区和精调区。 n n 卷取机前面设有短行程控制的液压式侧导板。卷取机前面设有短行程控制的液压式侧导板。 n n 地下卷取机采用助卷辊全液压控制。地下卷取机采用助卷辊全液压控制。 n n 液压控制卷筒无级胀缩。液压控制卷筒无级胀缩。 n n 在线设置高温计、冷热检、厚度仪、轧制测压头、宽度仪、在线设置高温计、冷热检、厚度仪、轧制测压头、宽度仪、 平坦度仪、凸度仪、表面检测系统，实现在线检测，为自动平坦度仪、凸度仪、表面检测系统，实现在线检测，为自动 化系统提供闭环控制数据。化系统提供闭环控制数据。 第5页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 现代热连轧控制特点现代热连轧控制特点 n n 控制精度高控制精度高 厚度：粗轧、精轧、厚度：粗轧、精轧、AGCAGC、液压活套、主速度、步进炉、液压活套、主速度、步进炉 宽度：宽度：AWCAWC、SSCSSC、 板形：弯辊、窜辊、辊形（板形：弯辊、窜辊、辊形（HVCHVC、CVCCVC、PCPC） n n 性能：温度（终轧、卷取）性能：温度（终轧、卷取） n n 表面质量：除鳞、表面质量：除鳞、AJCAJC、表面检测、表面检测 n n 节能高效：热送热装、热卷箱、保温罩、精确剪切、形状控节能高效：热送热装、热卷箱、保温罩、精确剪切、形状控 制、润滑轧制、快速换辊设备、交流变频制、润滑轧制、快速换辊设备、交流变频 n n 弹性生产：自由规程轧制、宽度（定宽机、强力立辊）、弹性生产：自由规程轧制、宽度（定宽机、强力立辊）、 MESMES系统系统 n n 低维护性：信号采集、低维护性：信号采集、诊断系统 第6页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 热连轧计算机系统组成热连轧计算机系统组成 n n 三级计算机控制：电气传动级（零级）、基础自动化系统三级计算机控制：电气传动级（零级）、基础自动化系统 （一级）、过程控制计算机系统（二级）、生产管理计算机（一级）、过程控制计算机系统（二级）、生产管理计算机 系统（三级）。系统（三级）。 第7页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 SIEMENS PLCSIEMENS PLC nS7-400 CPU主要技术参数（以主要技术参数（以CPU416-2DP为例）为例） 内置内置2800KB/2800KB RAM； 每条二进制指令的执行时间为每条二进制指令的执行时间为0.03S，浮点，浮点0.09S ； 最大可支持到最大可支持到262144数字数字I/O或或16384模拟模拟I/O； 定时器定时器 2048，计数器，计数器2048； 带有钥匙开关选择操作方式，拔下钥匙可限制用户对数据的访带有钥匙开关选择操作方式，拔下钥匙可限制用户对数据的访 问权限；问权限； 设有口令字保护，来确定访问权限；设有口令字保护，来确定访问权限； 提供诊断寄存器，可保留提供诊断寄存器，可保留120个故障或中断事件；个故障或中断事件； 内置内置PROFIBUS-DP接口可直接接入接口可直接接入PROFIBUS网，速率最快达网，速率最快达 12Mb/s。 第8页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 GE PLCGE PLC n n PentiumPentium III CPUs (300 MHz and 700 MHz)III CPUs (300 MHz and 700 MHz)。 n n VME64 VME64 底板总线，提供了比目前底板总线，提供了比目前底板总线底板总线，提供，提供了比目前了比目前90907070系统快系统快系统系统快快4 4倍的带宽。倍的带宽。倍倍的带的带宽宽。 n n 内置于内置于内置内置于于CPUCPU模块的两个模块的两个模模块块的的两两个个RJRJ- 4545型式的型式的型型式的式的10/100M TCP/IP10/100M TCP/IP自适应自适应自适应自适应 以太网端口，连接到一个内置的自适应的交换机。从而使以太网端口，连接到一个内置的自适应的交换机。从而使以以太太网网端端口，口，连连接到接到一一个内置的个内置的自适应自适应的的交换机交换机。从而使从而使 得机架到机架间的连接，不再需要配备额外的交换机。得机架到机架间的连接，不再需要配备额外的交换机。得机架得机架到到机架机架间的间的连连接，接，不再需不再需要要配备额外配备额外的的交换机交换机。 n n 10MB10MB内存用于带有所有文档的完整程序的储存和快速执行内存用于带有所有文档的完整程序的储存和快速执行内存用内存用于于带有带有所所有有文档文档的的完整程序完整程序的的储储存存和和快速执行快速执行 -这一切在一个这一切在一个这一切在一这一切在一个个CPUCPU中。中。中。中。 n n 强大的指令集支持用户定义的用于高速运算的功能块（强大的指令集支持用户定义的用于高速运算的功能块（强强大的指令大的指令集集支持用户定支持用户定义义的用的用于高于高速速运算运算的的功能块功能块（C C语语语语 言编程）。言编程）。言编程言编程）。）。 n n 高容量的电源模块（高容量的电源模块（高高容容量量的的电源电源模模块块（100W 100W 和和和和350W350W）。）。）。）。 n n 支持支持支持支持 VME VME 第三方生产的模板。第三方生产的模板。第三第三方方生产生产的模的模板板。 n n 在同一机架里支持现有的在同一机架里支持现有的在同一机架里在同一机架里支持支持现现有的有的9090- 70 I/O70 I/O模块和新的模块和新的模模块和新块和新的的I/OI/O模块。模块。模模块块。 第9页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 SIMADYN DSIMADYN D控制器控制器控控制器制器 机架机架机架机架 SRSR6 6、1212、2424槽槽槽槽 功能块自由配置功能块自由配置功能块自由配功能块自由配置置 可插可插可可插插 8 8 块块块块 CPUCPU 实时操作系统实时操作系统实实时操作时操作系统系统 快速背板总线快速背板总线快速快速背板总线背板总线 （4 4 S/ 16 bitS/ 16 bit- 字）字）字）字） I/OI/O接口齐全、前处理装置完善接口齐全、前处理装置完善接口接口齐全、前处理装齐全、前处理装置置完善完善 第10页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 SIMATIC TDC SIMATIC TDC 控制器控制器控控制器制器 n n CPUCPU采用采用采采用用6464位位位位RISC CPURISC CPU，主频主频主主频频 266MHz266MHz； n n 内置内置内置内置256K 256K 电池后备电池后备电池后备电池后备SRAMSRAM； n n 32M SDRAM32M SDRAM； n n 2M2M缓存；缓存；缓缓存；存； n n 采样时间采样时间采样采样时间时间0.1ms0.1ms； n n 3 3倍于倍于倍于倍于SIMADYN D PM6SIMADYN D PM6的数学运的数学运的数的数学运学运 算性能；算性能；算性能算性能； n n 集成集成集成集成8 8个数字量输入端口，可个数字量输入端口，可个数字个数字量量输输入入端端口，可口，可 中断；中断；中断；中断； n n 5x7 LED 5x7 LED 显示单元；显示单元；显示单元显示单元； n n COMCOM编程维护端口。编程维护端口。编程编程维维护护端端口。口。 第11页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 GE VMICGE VMIC控制器控制器控控制器制器 第12页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 常用通讯总线常用通讯总线常常用用通讯通讯总线总线 n n 数据管理：以太网数据管理：以太网 n n 超高速网络：超高速网络：GDMGDM、内存映像网、内存映像网 n n 现场总线：现场总线：PROFIBUSPROFIBUS，GeniusGenius，DEVICENETDEVICENET， MODBUSMODBUS，INTERBUSINTERBUS- S S，CanOPENCanOPEN等。等。 n n 减少硬线连接，降低故障率减少硬线连接，降低故障率 n n 降低维护量降低维护量 n n 缩短停机时间缩短停机时间60608080 n n 方便调试方便调试 n n 防水，防尘，抗震动防水，防尘，抗震动 n n 减少综合成本减少综合成本 第13页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 热连轧控制的特点热连轧控制的特点热热连连轧轧控控制的制的特特点点 厚度厚度控控制制 AGC （辊缝辊缝） 温度温度控控制制 （机架机架间间喷水喷水） ASC （弯辊弯辊） 板板形形控控制制 轧轧制制力力 成成品厚度品厚度 成成品凸度品凸度 平平直直度度 设备采用液压传动，需要进行高速控制，控制采样周期为220ms 主要质量控制集中于精轧机组，功能间相互影响，各控制器及各 CPU间需要进行高速通讯，具有1ms内数据更新能力 多个功能需共享输入和输出模块 第14页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 计算机系统结构的选择计算机系统结构的选择计计算机系统算机系统结构结构的选择的选择 n n 采用多采用多采采用用多多CPUCPU结构的高性能控制器结构的高性能控制器结构结构的的高性能控高性能控制器制器 硬件档次紧跟当前最流行的硬件档次紧跟当前最流行的CPUCPU指标指标 与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程与第三厂家的良好接口和高可靠性的过程I/OI/O接口接口 多多CPUCPU结构和实时多任务操作系统环境结构和实时多任务操作系统环境, ,非常适合于热连轧控制系统非常适合于热连轧控制系统 n n 具有良好的编程环境具有良好的编程环境具具有有良好良好的的编程编程环境环境 n n 所有硬件（计算机所有硬件（计算机所所有有硬硬件（计件（计算机算机、CPUCPU及及及及I/OI/O模块等）出自国际知名厂家模块等）出自国际知名厂家模模块块等等）出出自自国际知名厂家国际知名厂家 n n 系统尽可能采用远程系统尽可能采用远程系统系统尽尽可可能采能采用用远远程程I/OI/O，并且与电气及液压传动及各子系统通过并且与电气及液压传动及各子系统通过并且与并且与电电气及液压传动及各子气及液压传动及各子系统系统通过通过 通信网络联接通信网络联接通信通信网网络联络联接接 n n 系统可靠性高，故障率小系统可靠性高，故障率小系统系统可可靠靠性高性高，故障率，故障率小小 第15页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 中低速网络，平铺型结构中低速网络，平铺型结构中中低低速网速网络络，平铺平铺型型结构结构 工程师站 VAX VXIVXI VAX 操作员站 MAC-DSMAC-DSMAC-DSMAC-DS V-channelV-channel Westnet II 以太网 Westnet通讯周期 100ms1000ms（16000变量） V-channel 通讯周期 35ms （1000变量） 以太网 VAXVAX 操作员站 PLC + MMC (多CPU控制器） CSF 通讯周期 50ms1000ms CSF 第16页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 区域控制器群结构区域控制器群结构区域区域控控制器制器群结构群结构 TCP/IP 客户机 L1 HMI服务器ALPHAALPHA 客户机 L1 HMI 客户机 L1 HMI TCP/IP 服务器 光缆 SCRAMNet 90-70 （机架控制器） 90-70 GENIUS I/O Field Control I/O （机架控制器） 光缆通讯 第17页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 网络系统形式环形网络系统形式环形网网络络系统系统形形式式环形环形 PR OFI BU S- DP DRIVE-1DRIVE-2DRIVE-14ET200-1ET200-2ET200-3 Ethernet HMIHMI Pr in ter 41 0 #站站 43 0 #站站 4 4 0# 站站 5 1 0# 站站52 0 #站站 5 30 # 站站 5 4 0# 站站 第18页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 计算机控制系统配置方案计算机控制系统配置方案计计算机控算机控制制系统配系统配置方置方案案计算机控制系统配置方案计算机控制系统配置方案计计算机控算机控制制系统配系统配置方置方案案 第19页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 1 1级与级与0 0级传动控制器间级传动控制器间ProfibusProfibus- DPDP 3 3 PLCPLC控制器之间、以及控制器之间、以及L1L1与与L2L2 和和HMIHMI之间之间 以太网以太网 2 2 SIMATIC TDCSIMATIC TDC控制器间控制器间全局数据内存网全局数据内存网 1 1 功能范围功能范围功能功能范围范围名称名称名称名称 网网络络系统配系统配置置网网络络系统配系统配置置 第20页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 L2L2系统功能系统功能系统功能系统功能 n n 初始数据的输入初始数据的输入初始初始数据的数据的输输入入 n n 轧件数据跟踪轧件数据跟踪轧轧件数据件数据跟踪跟踪 n n 设定和设定计算设定和设定计算设定设定和和设定计设定计算算 n n 数据记录和报表数据记录和报表数据数据记录记录和和报表报表 n n 人机界面人机界面人人机机界面界面 ( (HMI) HMI) n n 数据通讯数据通讯数据数据通讯通讯 n n 模拟轧钢模拟轧钢模拟模拟轧钢轧钢 n n 轧制节奏轧制节奏轧轧制制节奏节奏 n n 测量值采集和处理测量值采集和处理测测量量值值采集和处理采集和处理 n n 模型自适应与自学习模型自适应与自学习模模型自适应型自适应与与自学自学习习 n n 历史数据处理历史数据处理历史历史数据数据处理处理 第21页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 质量控制功能质量控制功能质质量控量控制制功能功能 n n 宽度自动控制（宽度自动控制（宽宽度度自自动动控控制（制（HAWCHAWC，SSCSSC） n n 厚度自动控制（厚度自动控制（厚度厚度自自动动控控制（制（HAGCHAGC）、多功能补偿）、多功能补偿）、多多功能功能补偿补偿AGCAGC n n 凸度闭环控制凸度闭环控制凸度闭环凸度闭环控控制制 n n 平坦度闭环控制平坦度闭环控制平坦度闭环平坦度闭环控控制制 n n 板形板厚解藕板形板厚解藕板板形形板板厚解厚解藕藕 n n 终轧温度控制终轧温度控制终终轧温度轧温度控控制制 n n 卷取温度控制卷取温度控制卷取卷取温度温度控控制制 n n 卷取机助卷辊踏步控制（卷取机助卷辊踏步控制（卷取卷取机机助卷助卷辊辊踏步踏步控控制（制（AJCAJC） n n 热卷箱自动卷取热卷箱自动卷取热热卷箱卷箱自自动动卷取卷取- 开卷控制开卷控制开开卷卷控控制制 第22页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 顺序控制功能顺序控制功能顺顺序控序控制制功能功能 n n 速度控制速度控制速速度度控控制制 n n 位置控制位置控制位位置置控控制制 n n 张力控制张力控制张张力力控控制制 n n 逻辑连锁逻辑连锁逻辑逻辑连连锁锁 n n 模拟轧钢模拟轧钢模拟模拟轧钢轧钢 n n 通讯通讯通讯通讯 n n 液压润滑控制液压润滑控制液压液压润滑润滑控控制制 n n 快速换辊快速换辊快速快速换换辊辊 n n 运输检查控制运输检查控制运运输输检查检查控控制制 第23页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 传动控制方案传动控制方案传动传动控控制方制方案案 n n 主辅传动全部采用交流电机，控制器采用全数字交流变频装主辅传动全部采用交流电机，控制器采用全数字交流变频装主主辅辅传动传动全全部部采采用用交交流流电机电机，控控制器制器采采用用全全数字数字交交流变流变频装频装 置并实现矢量控制置并实现矢量控制置置并并实现实现矢矢量控量控制制 n n 整流回馈式公共直流母线供电的交直交变频方式整流回馈式公共直流母线供电的交直交变频方式整整流回馈流回馈式式公共公共直直流母流母线线供供电电的的交交直直交交变变频频方式方式 n n 各套设备中尽量减少继电器、接触器的使用数量，以便于以各套设备中尽量减少继电器、接触器的使用数量，以便于以各各套套设设备备中中尽尽量量减少继减少继电电器器、接接触触器的器的使使用数用数量量，以，以便便于于以以 后日常的维护工作，其相应的保护逻辑和电气连锁由数字传后日常的维护工作，其相应的保护逻辑和电气连锁由数字传后后日日常常的的维维护护工工作，作，其相其相应应的保护的保护逻辑逻辑和电和电气气连连锁锁由由数字数字传传 动和基础自动化动和基础自动化动动和和基础基础自自动动化化PLCPLC共同实现共同实现共共同实现同实现 n n 由于全数字化传动系统将通过由于全数字化传动系统将通过由于全由于全数字数字化化传动传动系统系统将将通过通过PROFIBUS DPPROFIBUS DP网与基础自动网与基础自动网网与与基础基础自自动动 化级化级化级化级PLCPLC相连相连相相连连 第24页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 L2L2的软件结构的软件结构的的软软件件结构结构 由于由于L2L2控制系统是一个非常复杂的软件系统，它需要由不同层控制系统是一个非常复杂的软件系统，它需要由不同层 次、不同功能的多个任务进程协同实现。一般分为三部分：次、不同功能的多个任务进程协同实现。一般分为三部分： n n 操作系统、数据库及其他系统软件（防火墙、办公软件等）操作系统、数据库及其他系统软件（防火墙、办公软件等） n n 中间件中间件 屏蔽硬件平台和操作系统的差异性以及底层操作系统的复杂性。屏蔽硬件平台和操作系统的差异性以及底层操作系统的复杂性。 将过程控制系统中与那些特定项目无关的共性功能的成熟程序分离将过程控制系统中与那些特定项目无关的共性功能的成熟程序分离 并固定下来，缩短项目的开发和调试时间，提高系统的稳定性。并固定下来，缩短项目的开发和调试时间，提高系统的稳定性。 增加了系统的扩展能力，由于中间件一般可通过配置来适应不同项增加了系统的扩展能力，由于中间件一般可通过配置来适应不同项 目的需求，当需要修改或扩展功能时非常方便。目的需求，当需要修改或扩展功能时非常方便。 n n 应用程序应用程序 第25页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 L2L2的软件结构的软件结构的的软软件件结构结构-中间件的体系结构中间件的体系结构中间件的中间件的体体系系结构结构 n n 实时数据管理实时数据管理实实时数据时数据管管理理 n n 进程间的通讯和协同配合进程间的通讯和协同配合进进程程间的间的通讯通讯和和协协同配同配合合 n n 外部通讯管理外部通讯管理外外部部通讯通讯管管理理 n n 日志报警管理日志报警管理日志日志报报警管警管理理 n n 进程管理进程管理进进程程管管理理 n n HMIHMI变量管理变量管理变变量量管管理理 n n 数据库连接管理数据库连接管理数据数据库库连连接接管管理理 轧制中心自主开发的中间件PCDP 第26页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 轧件变形模型轧件变形模型轧轧件件变变形形模模型型 轧件变形模型主要包括用于计算轧件在轧制变形时的力能参数和尺寸参 数的各子模型 ： n应变量与应变速率 n变形抗力:化学成分、变形程度、变形速度和变形温度、金属的组织。 n轧辊压扁计算模型 n应力状态系数计算模型 n轧制力和轧制力矩模型 n宽展模型 n平面形状控制模型 第27页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 粗轧设定计算时序粗轧设定计算时序粗粗轧轧设定计设定计算算时时序序 第28页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 精轧设定计算时序精轧设定计算时序精精轧轧设定计设定计算算时时序序 第29页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 粗轧宽度压下设定粗轧宽度压下设定粗粗轧轧宽宽度压度压下设定下设定 第30页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 粗轧头尾失宽控制粗轧头尾失宽控制粗粗轧轧头尾失头尾失宽控宽控制制 由于板由于板坯头尾部无坯头尾部无“刚刚端端”制制约约，金金 属向阻属向阻力力最最小小的的区域区域流流动动，在在长长度度 方方向上向上形形成成头尾部失头尾部失宽宽，同同时时头尾头尾 部部的的 “狗骨狗骨”高高度度下下降降 短短行行程程轧轧制制法法短短行行程程轧轧制制法法 根根据据板板坯坯的的温度温度、钢钢种种、宽、宽度度和和压压下下量量等等参数参数给给出出短短根根据据板板坯坯的的温度温度、钢钢种种、宽、宽度度和和压压下下量量等等参数参数给给出出短短 行行程程曲曲线线设定设定值值，由由行行程程曲曲线线设定设定值值，由由APCAPC模模块块具具体体执行执行模模块块具具体体执行执行 经经水平轧水平轧制制后后的的头尾头尾形形状状 第31页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 全长宽度控制全长宽度控制全全长长宽宽度度控控制制 AWCAWC 第32页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 AGCAGC控制系统控制系统控控制制系统系统 厚差产生原因： 轧辊 轧辊磨损 轧辊偏心 轧辊热胀冷缩 轧辊轴承油膜厚度 轧机机械 轧机牌坊 压下螺丝及附件 液压缸及附件 轧辊面润滑油油膜厚度 轧机控制系统 速度控制 辊缝控制 弯辊控制 轧辊冷却 机架间冷却水控制 润滑控制 轧制力控制 轧辊平衡控制 带钢张力控制 厚度监控器控制 入口轧件 来料厚度、宽度、温度 第33页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 液压液压AGCAGC控制方式控制方式 n n GMGM- AGCAGC（反馈（反馈AGC/AGC/轧制力轧制力AGCAGC） n n KFFKFF- AGCAGC（硬度趋势前馈（硬度趋势前馈AGCAGC） n n MNMN- AGCAGC（监控（监控AGCAGC） n n FAST MNFAST MN- AGCAGC（快速监控（快速监控AGCAGC） 第34页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 AGCAGC控制补偿功能控制补偿功能控控制制补偿补偿功能功能 n n RECREC- COMPENCOMPEN（轧辊偏心控制）（轧辊偏心控制） n n IMPACTIMPACT- COMPENCOMPEN（咬钢冲击补偿）（咬钢冲击补偿） n n LPCLPC- COMPENCOMPEN（活套补偿）（活套补偿） n n DRAFTDRAFT- COMPENCOMPEN（入口辊道速度补偿）（入口辊道速度补偿） n n OILOIL- COMPENCOMPEN（油膜厚度补偿）（油膜厚度补偿） n n BENDBEND- COMPENCOMPEN（弯辊补偿）（弯辊补偿） n n WIDTHWIDTH- COMPENCOMPEN（宽度补偿）（宽度补偿） n n FFFF- ASCASC（前馈板形控制）（前馈板形控制） 第35页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 精轧板形控制系统精轧板形控制系统精精轧轧板板形形控控制制系统系统 n n 采用变接触支持辊技术（采用变接触支持辊技术（VCRVCR）、高效变凸度工作辊）、高效变凸度工作辊(HVC)(HVC) 技术。技术。 n n 基于热带钢轧制板形控制特性的上下游辊形配置策略，既可基于热带钢轧制板形控制特性的上下游辊形配置策略，既可 实现高效、高能的板形控制，又能降低轧辊消耗，缩短停产实现高效、高能的板形控制，又能降低轧辊消耗，缩短停产 时间。时间。 第36页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 轧轧件件温温降降计计算算轧轧件件温温降降计计算算 带钢与轧辊接触传导温降带钢与轧辊接触传导温降 Tc(Ts, TR, lc, h, v, .) 冷却水温降冷却水温降 Tw(Ts, Tw, lw, h, v, .) 变形热温升变形热温升 TH(pc, H, h, .) 辐射温降辐射温降 Ta(Ts, L, v, .) 摩擦热温升摩擦热温升 Tf(vr, , f.) 第37页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 终轧温度控制终轧温度控制终终轧温度轧温度控控制制 n n 利用机架间喷水装置的水压和水量来控制带钢全长终轧温度利用机架间喷水装置的水压和水量来控制带钢全长终轧温度 的均匀性的均匀性 n n 既可以通过改变阀的开度（连续调节），也可以通过改变喷既可以通过改变阀的开度（连续调节），也可以通过改变喷 水的喷嘴数目（开关式调节）来实现。终轧温度控制可以采水的喷嘴数目（开关式调节）来实现。终轧温度控制可以采 取预控和反馈相结合的方式，也可以只用反馈控制方式。取预控和反馈相结合的方式，也可以只用反馈控制方式。 n n 利用速度控制温度利用速度控制温度 第38页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 卷取温度控制卷取温度控制卷取卷取温度温度控控制制CTCCTC VCTFT7h7V7 阀门阀门控控制制 反馈反馈控控制制动动态态控控制制预预设定设定 故障故障阀检阀检测测 自学自学习习 第39页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 卷取温度控制卷取温度控制卷取卷取温度温度控控制制CTCCTC 换 热 系 数 n带钢表面温度 n水温 n水量 n水压 n带钢表面温度 n水温 n水量 n水压 第40页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 卷取温度控制卷取温度控制卷取卷取温度温度控控制制CTCCTC H W q q )( ws TTq= )( 44 0as TTq= )/( 2 mw 对流换热： 空冷辐射： dx Qx+dx Qx d x T Qx = 导热： x Q QQ x xx += 导热： = = + ddd ddd 2 2 d x T cQ x x T QQQ xxx 第41页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 卷取温度控制卷取温度控制卷取卷取温度温度控控制制CTCCTC 卷 取 目 标 温 度 带钢 头部 带钢 本体 带钢 尾部 CTTrgDTTailDThead Lhead Ltail n头部不冷 n尾部不冷 n头部微冷 n尾部微冷 第42页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 冷却速率冷却速率冷却冷却速率速率 带 钢 温 度 带 钢 温 度 前前向冷却向冷却方式方式前前向冷却向冷却方式方式 后后向冷却向冷却方式方式后后向冷却向冷却方式方式 冷却时间 冷却时间 第43页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真： (010) 62332947 2008- 4- 18 冷却速率冷却速率冷却冷却速率速率 带 钢 温 度 带 钢 温 度 稀疏冷却稀疏冷却方式方式稀疏冷却稀疏冷却方式方式 两两阶段冷却阶段冷却方式方式两两阶段冷却阶段冷却方式方式 冷却时间 冷却时间 临界温度 第44页 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京科技大学高效轧制国家工程研究中心 电话：(010) 62332598 传真：