冷连轧动态变规格张力计算模型及设定研究

２００９午１１月第１６卷第６期

控制工程

ＣｏｎｔｍｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎａ

ＮＯＶ．２００９

Ｖ０１．１６，Ｎｏ．６

文章编号：１６７１－７８４８（２００９）０６－０６７８－０３

冷连轧动态变规格张力计算模型及设定研究

羌菊兴１，吴国宾２。赵会平１，王欣１

（Ｉ．宝钢股份公司设备部，上海２０１９００；２．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０００４）

摘要：张力是冷连轧过程中的一个重要轧剁参数。在动态变规格时，带钢出口厚度需要

从一个规格变化到另一个规格，各．量的张应力不再相同，稳态时建立的连轧张力公式不再适

用。针对某冷轧厂控制系统动态变规格时张力计算影响生产的情况，在稳态冷连轧张力公式

的基础上，推导了动态变规格过程楔形区的张力计算公式和任意形状过渡区的张力计算公式。

通过仿真实验分析了动态变规格过程张力设定值的变化规律，得到了时非稳态务件下张力控

制有意义的结论，对于提高成材率有重要价值。

关键词：冷连轧；动态变规格；张力计算

中图分类号：＇ＩＴ３９Ｉ文献标识码：Ａ

ＴｅｎｓｉｏｎＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌａｎｄＳｅｔｔｉｎｇＤｕｒｉｎｇＦＧＣ

ＰｒｏｃｅｓｓｉｎＣｏｌｄＳｔｒｉｐＲｏｌｌｉｎｇ

ＱＩＡＮＧＪｕ—ｘｉｎｇ‘，彤ＵＧｕｏ—ｂｉｎ‘，ＺＨＡＯＨｕｉ－ｐｉｎｇ‘，ＷＡＮＧＸｉｎｌ

（１．ＴｈｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＢａｏＳｈａｎＩｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ：

２．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｍ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｍｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｖａｒｙｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｓｔｒｉｐｉｎｔｈｅＦＧＣｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍ—ｐｕｔｉｎｇａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｏｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂａｄｌｙｏｆｔｈｅＦＧＣｐｒｏｃｅｓｓ０ｆａｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ．ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍｐｕｔｉｎｇｆｏｒｍｕｌａｒｉｎｒｅｇｕｌａｒｒｏｉｌｉｎｇ．ｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｓ

ｆｏｒｗｅｄｇｅｄｓｔｒｉｐａｎｄｒａｎｄｏｍｓｈａｐｅｓｔｒｉｐｉｎＦＧＣａｒｅｂｕｉｌｔ．ＷｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｈｅＦＧＣｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ｓｏｍｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍ－

ｐｕｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｏｆｔｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａＩｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｗｏＩｌｌｄｂｅｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｔｈｅ

ａｒｉｓｉｎｇｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇ；ｆｌｙｉｎｇｇａｕｇｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｌ引言

张力是轧件冷连轧过程中传递能量、传递影响的重要参数，因此其计算模型精度成为冷轧的一个重要指标¨“。国内外学者已经非常深入地研究了冷连轧过程中张力的产生及变化机理，利用力学条件导出了多种形式的张力微分方程，但在建立模型时，均假设轧件厚度均匀，对于厚度变化的情况，这些模型就不适合。冷连轧机的动态变规格过程中，轧件厚度发生很大的改变，带钢长度方向上各点张应力不相同，必须建立新的有纵向厚度变化的轧件张力公式怕…。

本文研究根据常规冷连轧张力模型，推导了动态变规格过程楔形区的张力计算公式和任意形状的过渡区的张力模型，通过仿真实验分析了动态变规格过程张力设定值的变化规律，得到了对非稳态条件下张力控制有意义的结论，在提高成材率方面具有十分重要的价值。。２稳态冷连轧张力计算模型

对于实际冷连轧过程来说，动态过程是绝对的，稳态过程是相对的、暂时的。因此连轧张力公式主要从动态张力公式人手，而把稳态张力公式作为其特例一…。

设在某一个时刻ｔ时，２个机架（第ｉ和第ｉ＋ｌ机架）处于一个稳态状态，此时机架问的张力为歹，ｉ架轧机出口速度在此张力作用下为”．，（ｉ＋１）机架轧机入１３速度在此张力作用下为叱，此时带钢断面上的张应力为ｒ＝Ｔ／（６?ｈ），若由于外界干扰致使稳态破坏，使口：＞口，，则在时间（ｔ＋ｄ￡）时，经推导有式（１）或式（２）：

譬＝孚（口：一口。）（１）

出己…２

１７、…

ｒ＝７也－Ｊ（口２一口１）ｄｆ（２）

ｒ：学‰叫）ｄ￡（３）

收稿日期：２００８－０５．１２；收修定稿日期：２００８－０８?１４

基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目（２００６２０３０）

作者简介：羌菊兴（１９６４．），男。上海人，首席上程师，主要从事自动控制等方面的工作。万方数据

万方数据

万方数据

冷连轧动态变规格张力计算模型及设定研究

作者：羌菊兴， 吴国宾， 赵会平， 王欣， QIANG Ju-xing， WU Guo-bin， ZHAO Hui-ping，WANG Xin

作者单位：羌菊兴,赵会平,王欣,QIANG Ju-xing,ZHAO Hui-ping,WANG Xin(宝钢股份公司,设备部,上海,201900)， 吴国宾,WU Guo-bin(东北大学,信息科学与工程学院,辽宁,沈阳,110004)

刊名：

控制工程

英文刊名：CONTROL ENGINEERING OF CHINA

年，卷(期)：2009，16(6)

被引用次数：0次

参考文献(7条)

1.张树棠.刘玉荣带钢冷连轧动态变规格数学模型 1980(06)

2.张进之.郑学锋.梁国平冷连轧动态变规格设定模型的探讨 1979(06)

3.葛平.程秉祥冷连轧动态变规格过程的张力计算模型 2002(06)

4.刘宏民.连家创研究冷轧带材金属横向流动和张力横向分布的线性条元法 1992(03)

5.Chen L Q.Naoyuki K T Experimental study and finite element polycrystal model simulation of the cold rolling textures in a powder metallurgy 2005(02)

6.Liu Y.Lee W H Mathematical model for the thin strip cold rolling and temper rolling process with the influence function method 2005(08)

7.Dixit U S.Dixit P M Finite-element analysis of flat rolling with inclusion of anisotropy 1997(11)

相似文献(10条)

1.期刊论文王军生.白金兰.刘相华.王国栋冷连轧动态变规格张力微分方程-东北大学学报(自然科学版)

2003,24(8)

介绍了冷连轧动态变规格概念及轧制工艺特点.以冷连轧机组机架间带钢受张力拉伸为研究对象,根据动态变规格过程中冷轧带钢受力和变形特点,通过理论推导建立起冷连轧动态变规格变形微分方程和张力微分方程.分析了动态变规格过程相关因素对张力变化的影响,指出动态变规格过程中机架间张力变化不仅与速度差有关,还与前后卷带钢规格及变规格点所处位置有关.证明了稳态轧制条件下张力微分方程是动态变规格张力微分方程的特例.

2.会议论文吴文彬.潘刚.赵会平.徐心和动态变规格技术在冷连轧过程中的应用研究2003

动态变规格是保证带钢实现全连续轧制的一项关键技术,本文以某冷轧厂为例,讨论了动态变规格技术的控制策略以及其在冷连轧控制回路中的地位和作用,并根据现场经验对动态变规格技术的实际应用提出了几点建议,最后探讨了信息技术在动态变规格技术以及冷连轧生产中的应用前景.

3.学位论文王军生锥形工作辊横移与交叉冷连轧机组动态变规格原理与应用研究2002

该文针对锥形工作辊横移与交叉(T—WRS&C)冷连轧机组的实际生产特点,在前后卷带钢规格不同所需的辊缝、辊速、张力等工艺参数变化的基础上

,将动态变规格研究范围扩展到横移、交叉控制参数的变化.开发出冷连轧过程控制模型系统软件,将其用于实际生产的在线控制并取得成功.主要工作如下: 1.在对工件受力和变形进行理论分析的基础上,建立起动态变规格轧制过程的张力微分方程.通过模型线性化方法建立起变断面、变张力、2.应用Newton—Raphson法直接求解冷连轧机组各机架轧制负荷构成的非线性方程组,得到轧制工艺优化参数.从计算精度、计算时间、求解稳定性等方面分析了该算法特点. 3.建立起以实测轧制力为基础的变形抗力和摩擦系数实际值后计算模型.为解决变形抗力和摩擦系数后计算过程中的耦合问题,将实测轧制力和实际前滑值代入相应模型,构成非线性方程组.4.根据实际或可预测的带钢入口厚度偏差、实测轧制力计算出的变形抗力偏差系数对动态变规格模型辊缝计算值进行修正,建立起动态变规格辊缝动态设定模型.5.利用实测带钢速度和轧辊实测转速计算出带钢轧制过程前滑实际值.由实际前滑值修正动态变规格模型辊速设定值,建立起动态变规格辊速动态设定模型.6.分析了T—WRS&C冷轧机工作原理,确定轧机工作模式.制订了工作辊横移与交叉动态变规格轧制规程,确定了横移与交叉动态变规格控制参数.7.通过实验分析轧制工艺参数对带钢边部减薄的影响规律.制订了T—WRS&C冷连轧机组带钢边部减薄控制方案,确定了工作辊横移适宜位置.8.从理论与实验两方面分析了工作辊横移过程辊间和变形区的受力、变形特点,探讨了工作辊横移变规格过程轴向力的产生机理及控制方法. 上述研究从T—WRS&C冷连轧机组动态变规格模型系统的控制方式、控制参数、控制精度等方面开展工作,研究内容密切结合现场实际生产需求.

4.期刊论文王军生.矫志杰.赵启林.刘相华.王国栋冷连轧动态变规格辊缝动态设定原理与应用-钢铁

2001,36(10)

以变断面、变张力逆流求解非线性方程组动态变规格模型为基础,考虑了材料变形抗力偏差及轧机入口带钢厚度偏差来修正动态变规格过程辊缝的设定值,建立起冷连轧动态变规格辊缝动态设定系统.通过宝钢益昌1220冷连轧机组实际应用表明,该系统可以提高动态变规格过程轧制参数的稳定性,同时可以提高变规格过程中带钢的厚度精度,减少厚度超差长度.

5.期刊论文王国栋.刘相华.王军生冷连轧动态变规格控制-轧钢2003,20(5)

介绍了冷连轧动态变规格的概念及作用,分析了动态变规格控制原理、实际应用的控制方式及提高动态变规格过程带钢厚度和张力精度的控制方法.

6.期刊论文王军生.矫志杰.赵启林.刘相华冷连轧动态变规格在线过程控制原理与应用-东北大学学报(自然科学

版)2002,23(12)

根据国内某1220冷连轧机组生产实际情况,采用逆流直接求解非线性方程组的方法建立起变断面、变张力冷连轧机组动态变规格控制系统,得到变规格过程中各个过渡段各个机架的辊缝、辊速变化值及变规格轧机调整时间.生产实践表明,带钢在变规格过程中的厚度偏差及偏差长度优于设计要求,在变

规格过程中各种轧制参数具有较高的稳定性.

7.学位论文刘志华冷连轧动态变规格原理及轧制力预设定的研究2004

动态变规格作为全连续式冷连轧机所特有的工艺过程,是实现带钢无头轧制的技术关键.研究冷连轧机的动态变规格技术,对于维持轧机的正常生产

,实现全连续轧制,提高产品产量、质量,都具有非常重要的意义.其中,轧制力预设定计算的精度是影响规格动态变换精度及轧出带钢头部厚度、板型精度的主要因素之一,所以提高轧制力预设定精度一直以来都在动态变规格研究中占有重要的地位.为了满足用户对带钢尺寸和板形精度的日益增长的要求,提高动态变规格时轧制参数预设定的精度变得越来越重要.本论文以本钢冷轧厂四机架全连续式冷连轧机为研究对象,通过对动态变规格的现有技术方案的分析可知,轧制力预设定值是影响板厚板形的重要因素,所以本文的主要工作集中在提高轧制力预设定的精度上.

8.期刊论文王军生.赵启林.矫志杰.刘相华.王国栋冷连轧动态变规格轧辊速度的动态设定-钢铁研究学报

2002,14(2)

以变截面、变张力逆流求解非线性方程组动态变规格控制方式为基础,通过轧辊速度及带钢出口速度的实测值来动态修正变规格过程轧辊速度的设定值.实际应用表明,轧辊速度的动态设定可以保证变规格过程中冷连轧机组各机架速度的稳定和使机架间张力稳定,从而保证变规格过程带钢厚度精度.

9.期刊论文葛平.王莉.孙一康冷连轧机的动态变规格过程的计算机仿真-北京科技大学学报2002,24(4)

针对某厂的5机架冷连轧机的动态变规格过程进行仿真研究.首先建立其动态变规格时的仿真系统,分析了其动态变规格过程的实现方案.然后在此基础上对其变规格过程进行了仿真分析,指出了现在方案中的问题,提出了一种改进方案,并通过进一步的仿真说明了改进方案的可行性和有效性.

10.期刊论文李洪翠.唐荻.宋勇.LI Hong-cui.TANG Di.SONG Yong热轧带钢半无头轧制动态变规格过程张力设定

-山东冶金2005,27(3)

在常规连轧张力公式和冷连轧动态变规格张力公式的基础上,分析了热轧带钢半无头轧制工艺动态变规格过程张力设定值变化规律的要求,合理确定了张力设定变更点,并给出热轧带钢半无头轧制工艺动态变规格过程楔形区张应力的设定计算公式.

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/fd18657652.html,/Periodical_jczdh200906008.aspx

授权使用：燕山大学(ysdx)，授权号：27e2ca4f-6642-46fa-8c73-9e1e00f76618

下载时间：2010年10月29日