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0　绪论1

0.1　轧制过程自动化的基本概念1

0.2　轧制过程自动化的发展概况1

0.3　轧制过程自动化的必要性2

0.3.1 高精度轧制技术2

0.3.2 轧制生产过程日趋连续化3

0.3.3 自由程序轧制技术3

0.3.4 智能化轧制技术3

0.3.5 轧制速度不断提高3

0.3.6 轧制生产的形式和规模日趋专业化和大型化4

0.3.7 用户对产品精度和质量的要求日益提高4

0.4　本课程的内容和要求5

1　轧制过程自动化与计算机控制系统6

1.1 自动控制系统的基本组成和对控制系统的基本要求7

1.1.1 控制系统的基本形式7

1.1.2 闭环控制系统的组成及其基本环节9

1.1.3 对控制系统的基本要求11

1.1.4 现代控制理论在轧制过程自动化中的应用13

1.2　计算机控制系统的基本类型和其应具备的性能14

1.2.1 计算机系统结构简介14

1.2.2 计算机控制系统的发展17

1.2.3 控制用计算机应具备的性能20

1.3　轧制过程计算机控制系统实例（系统结构和任务分配）21

1.3.1 热连轧（工艺）物料流程21

1.3.2 热连轧计算机控制系统22

1.3.3 热轧计算机控制系统的特点34

2　轧件跟踪36

2.1　轧制生产线上的数据区和数据流36

2.1.1 原始数据区及其数据的输入37

2.1.2　计算值数据区38

2.1.3 实际值数据区38

2.1.4　跟踪信号数据区38

2.1.5　其他数据区38

2.1.6 主要数据区中数据的流动41

2.2　轧件跟踪的目的和方法41

2.2.1 跟踪的目的41

2.2.2　跟踪的方法41

2.3　板带钢热连轧生产线上轧件的跟踪43

2.3.1 跟踪区域的划分和跟踪功能43

2.3.2 加热炉区域板坯的跟踪43

2.3.3 粗轧区带钢的跟踪44

2.3.4 精轧区带钢的跟踪46

2.4　其他轧制过程中轧件的跟踪48

2.4.1 冷连轧板带材轧制过程中轧件跟踪的特点48

2.4.2 初轧轧制过程中轧件跟踪的特点49

2.4.3　厚板轧制过程中轧件的跟踪50

2.5　面向对象的轧件跟踪设计50

2.5.1 跟踪单位的确定50

2.5.2　轧件映像的建立51

2.5.3 轧件跟踪的过程52

3　位置自动控制53

3.1　位置自动控制系统的基本组成和结构53

3.2　位置控制的基本要求和控制的基本原理54

3.2.1 位置控制的基本要求54

3.2.2 理想定位过程的理论分析和控制算法55

3.2.3 位置控制量的实际计算和控制方式59

3.3　提高位置控制精度和可靠性的措施62

3.3.1 间隙的消除62

3.3.2 重复设定62

3.3.3 启动联锁条件的检查62

3.4　位置控制系统程序的公用性和程序的组成63

3.4.1 程序的公用性63

3.4.2　程序的组成64

3.5　存储程序控制的位置自动控制（SPC-APC）65

3.5.1 存储程序控制的基本含义65

3.5.2　SPC-APC的构成和功能65

3.6　具有可编程序控制器的位置自动控制（PLC-APC）68

3.6.1 可编程序控制器的基本含义和组成68

3.6.2 飞剪机的PLC-APC的控制原理69

3.7　轧钢车间中其他典型辅助设备的位置设定计算及其控制75

3.7.1 立辊开口度的设定计算75

3.7.2　侧导板开口度的设定计算及其控制77

3.7.3 推钢机行程的设定及其自动控制79

3.7.4　板坯抽出机行程的设定及其自动控制81

4　厚度自动控制83

4.1　板带钢厚度波动的原因及其厚度的变化规律83

4.1.1 板带钢厚度波动的原因83

4.1.2 轧制过程中厚度变化的基本规律83

4.2　厚度自动控制的基本形式及其控制原理86

4.2.1 反馈式厚度自动控制的基本原理86

4.2.2 前馈式厚度自动控制的基本原理88

4.2.3 监控式厚度自动控制的基本原理90

4.2.4 张力式厚度自动控制的基本原理91

4.2.5 金属秒流量AGC控制的基本原理92

4.2.6 液压式厚度自动控制的基本原理95

4.2.7 轧制力AGC（P-AGC）控制系统的基本原理101

4.2.8 相对值AGC（锁定AGC-LKON-AGC）控制系统的基本原理103

4.2.9 绝对值AGC（ABS-AGC）控制系统的基本原理104

4.2.10 动态设定型AGC（D-AGC）控制系统的基本原理109

4.3　带钢热连轧厚度自动控制系统111

4.3.1 Siemens的轧机模数控制（MMC）的压力AGC112

4.3.2 Smith预估器在某热连轧厂热连轧厚度监控中的应用119

4.3.3 自动扇形和前馈校正功能123

4.3.4　BISRA-AGC控制系统125

4.3.5 带钢热连轧带钢头部厚度设定及其自适应控制136

4.4　带钢冷连轧厚度自动控制系统141

4.4.1　2030mm冷连轧机的主要设备组成141

4.4.2　2030mm冷连轧机厚度自动控制系统功能组成142

4.4.3 冷连轧机厚度自动控制效果的分析156

4.4.4 1420mm冷连轧机厚度自动控制系统的特点159

4.5　带钢全连续轧制时的动态变规格控制170

4.5.1 概述170

4.5.2 动态变规格楔形过渡段主要参数的确定170

4.5.3 现场应用的动态变规格楔形段参数确定方法讨论175

4.5.4 动态变规格控制策略177

4.5.5 动态变规格时的计算机自动控制过程分析181

4.5.6 热连轧动态变规格轧制（又称无头轧制）182

4.6　厚度自动控制系统中的补偿控制原理和措施185

4.6.1 支撑辊偏心的补偿控制185

4.6.2 油膜厚度的补偿控制195

4.6.3 板带钢宽度的补偿控制197

4.6.4　压下补偿值的计算和控制198

4.6.5 带钢尾部补偿值的计算和控制200

4.6.6　加减速补偿202

4.6.7 轧制效率补偿值的计算203

4.7　薄带材轧制时的厚度自动控制204

4.7.1 概述204

4.7.2 二十辊轧机AGC系统的组成206

4.7.3 二十辊轧机AGC系统控制特点207

4.7.4 二十辊轧机AGC系统运行模式211

4.7.5 二十辊轧机AGC控制系统215

4.7.6 二十辊轧机辊形调整的液压控制系统219

4.7.7 二十辊轧机AGC控制系统能达到的控制指标221

5　带钢板形自动控制223

5.1　带钢板形概念223

5.1.1 何谓带钢板形223

5.1.2 带钢板形缺陷的种类225

5.1.3 用户对带钢板形的要求226

5.1.4　板形控制方法的历史发展227

5.2　带钢板形控制的基本理论228

5.2.1 板形缺陷的表示方法228

5.2.2 带钢平直条件231

5.2.3　板形的改善方法233

5.2.4　辊系弹性变形理论235

5.2.5　轧辊的压扁变形237

5.2.6　轧辊的热凸度及磨损239

5.3　CVC辊型及轧机变形解析241

5.3.1 CVC辊型理论241

5.3.2　CVC轧机辊系弹性变形模型242

5.3.3 CVC轧机辊系弹性变形解析249

5.4　带钢板形的检测与控制250

5.4.1 板形检测技术250

5.4.2 板形目标曲线的确定255

5.4.3　板形自动控制的实现256

5.5　板形调控机构设定计算259

5.5.1 设定计算的功能与特点259

5.5.2　设定计算的控制策略259

5.5.3 设定计算方法的分类260

5.5.4　设定计算的流程262

5.5.5 轧辊热凸度计算264

5.5.6　轧辊磨损计算265

5.6　板形前馈控制266

5.6.1 板形前馈控制的功能266

5.6.2　热轧的温度和轧制力前馈控制266

5.6.3 冷轧的轧制力前馈控制267

5.7　板形闭环反馈控制268

5.7.1 闭环反馈控制的功能268

5.7.2　反馈控制策略268

5.7.3　反馈控制计算模型269

5.7.4　反馈控制的计算流程275

5.8　板形自动控制系统及实例277

5.8.1 板形自动控制系统277

5.8.2 板形自动控制系统实例278

6　厚板平面形状自动控制281

6.1 厚板平面形状控制的目的和控制方法281

6.2　厚板轧制时平面形状变化量的描述282

6.3　MAS轧制法数学模型的建立284

6.3.1 MAS轧制法的原理284

6.3.2 厚板平面形状预报模型284

6.3.3 厚板平面形状控制的控制模型286

6.3.4 MAS轧制法计算机控制系统287

6.4　立辊轧边法292

6.4.1 厚板轧制的立辊轧边使用法292

6.4.2 轧边效果与平面形状的数学模型293

6.4.3 最佳轧边系统的确定295

6.5　无切边厚板（TFP）轧制技术299

6.5.1 概述299

6.5.2　TFP生产技术的必要条件和技术内容299

6.5.3　TEP制造技术300

6.5.4　TFP制造技术的应用效果305

6.6　狗骨轧制法数学模型的建立306

6.6.1 狗骨轧制法的原理306

6.6.2 确定最佳DB量的方法307

6.6.3　DBR轧制法对宽度精度的影响309

6.6.4　DB形状不对称的影响310

6.6.5 DB部的压下方法与平面形状的关系310

6.6.6 狗骨轧制法的计算机控制系统311

6.6.7 差厚展宽轧制的过程和控制原理312

7　连轧时的张力设定计算和张力的自动控制314

7.1　轧制过程中张力的产生及其分析314

7.1.1 张力的产生314

7.1.2 张力的种类和作用316

7.1.3 连轧过程中机架之间张力与其他工艺参数的关系318

7.2　控制张力的基本方法及其原理321

7.2.1 间接法控制张力的基本原理321

7.2.2 直接法控制张力的基本原理325

7.3　热连轧无张力自动控制325

7.3.1 无张力自动控制的概要325

7.3.2 双机连轧时控制张力的方法及其基本原理327

7.3.3 型钢连轧时的微张力控制335

7.3.4 棒材、线材轧制时的无张力控制337

7.3.5　无张力控制展望339

7.4　热连轧精轧机组连轧时的张力自动控制339

7.4.1 精轧机组连轧的基本过程339

7.4.2 机架间活套量的计算及其变化规律343

7.4.3 控制活套所需的力矩346

7.4.4 活套支持器的基本设定348

7.4.5 连轧时活套支持器的自动控制系统350

7.5　冷连轧机架间的张力控制353

7.5.1 张力实际值的检测353

7.5.2　静张力控制354

7.5.3　动张力控制356

7.5.4 第4～5机架间动张力控制（方式C）358

7.6　张力卷取机控制358

7.6.1 张力给定359

7.6.2　硬芯控制360

7.6.3 张力调节（转矩调节）361

7.6.4　加速力矩（Mb）362

7.6.5 弯曲力矩（MB1）364

7.6.6　摩擦力矩（Mf）364

7.6.7　转矩综合及其输出364

8　平整时带钢伸长率自动控制366

8.1　平整伸长率的基本含义366

8.2　平整伸长率自动控制的基本内容367

8.3　伸长率的测量原理及其测量系统368

8.3.1 伸长率的测量原理368

8.3.2　伸长率测量系统369

8.3.3 关系参数（k1）对测量周期和测量精度的影响370

8.4 通过调节前后S辊的速度实现带钢伸长率自动控制371

8.4.1 固定速差给定电路371

8.4.2 伸长率调节电路372

8.5 通过调节带钢张力实现带钢伸长率自动控制373

8.5.1 附加张力系数形成电路373

8.5.2 伸长率相对误差形成电路374

8.5.3 附加张力给定值形成电路375

8.6 通过调节轧制压力实现带钢伸长率自动控制376

8.6.1 轧制压力单独控制方式376

8.6.2 张力加轧制压力控制方式376

8.6.3 速度加轧制压力控制方式377

8.7 伸长率控制系统在实际中使用状况378

8.7.1 三种伸长率控制方式实际使用状况378

8.7.2 轧机系统对伸长率控制系统的要求378

8.7.3 伸长率数字测量系统与模拟调节系统的匹配378

8.7.4 各种伸长率调节方式运行时各传动的运行状态379

8.7.5 各种伸长率调节方式的极限值和调节范围379

8.7.6 采用激光和脉冲编码器测速进行带钢伸长率测量和控制的预设定系统379

8.8　连续退火机组中平整机伸长率控制系统382

8.8.1 连续退火炉机组中平整机伸长率控制系统基本结构382

8.8.2　连续退火炉机组中平整机伸长率控制程序结构383

8.8.3 连续退火炉机组平整机伸长率控制系统实例385

9　热轧板带钢宽度自动控制387

9.1　概述387

9.1.1 热轧板带钢宽度控制的目的387

9.1.2 宽度控制的组成388

9.1.3 宽度控制的功能388

9.2　带钢轧机的宽度控制388

9.2.1 工艺要求和设备配置388

9.2.2 立辊和水平辊轧制后带钢的平面形状389

9.2.3 板宽缺陷的形式和种类390

9.2.4　板宽控制的数学模型390

9.2.5 板宽控制的静态预设定392

9.2.6　板宽的动态控制393

9.2.7　板宽控制及其自适应395

9.3　板宽控制的过程计算机系统396

9.3.1 过程控制计算机的任务396

9.3.2 轧制策略和道次计划计算的概念397

9.3.3 宽度控制模型的建立399

9.3.4　宽度的自适应及其计算402

9.3.5 宽度控制的实现406

9.3.6　T形坯的板宽控制408

9.4　板宽控制的基础自动化系统412

9.4.1 粗轧基础自动化系统的组成412

9.4.2 粗轧基础自动化系统的控制方式413

9.4.3 粗轧基础自动化系统的控制功能413

10　热轧过程中带钢的温度自动控制415

10.1　轧制过程中温度变化的基本规律415

10.1.1 轧制过程中的辐射传热415

10.1.2 轧制过程中的对流传热416

10.1.3 轧制过程中的传导传热417

10.1.4 轧制过程中的塑性变形热和摩擦热418

10.2　热连轧过程中的温降方程418

10.2.1 带钢在辊道上运送时的温降方程419

10.2.2 高压水除鳞情况下的温降方程420

10.2.3 带钢在低压喷水冷却时的温降方程420

10.2.4 带钢在精轧机组中的温降方程421

10.3　热轧带钢终轧温度控制424

10.3.1 终轧温度控制采用的主要设备424

10.3.2 带钢头部终轧温度控制425

10.3.3 使用温度加速度轧制时的终轧温度控制430

10.3.4　使用功率加速度轧制时的终轧温度控制431

10.3.5 终轧温度控制涉及的软件结构434

10.4　热轧带钢卷取温度控制434

10.4.1 层流冷却设备简况435

10.4.2 卷取温度自动控制系统的设计435

10.4.3 卷取温度控制及策略436

10.4.4 主要数学模型438

10.4.5 控制系统调试及控制效果439

附录　粗轧跟踪修正的各种情况440

主要英文缩写及说明444

参考文献449