板带轧机变刚度控制的应用及仿真

冷轧连续退火线机组入口活套区域带钢的张力控制仿真软件开发

经换算投入到转矩电流限幅环节（CLC）
活套控制车控制框图
1
冷轧连续退火机组工艺流程入口活套的工作原理入口活套的控制方案
234来自入口活套区域带钢张力模型的建立及仿真
入口活套区域带钢张力模型的建立
F
2
4
F12
F23
F34
F45
vI
1
3
5
vO
6
入口活套第一个小车的简化模型，其中1#辊子和5#带有电动机为传动辊。 2#辊子、3#辊子和4#辊子不带电动机，为随动辊。忽略带钢的自重。已知入口活套入口处速度为，出口处速度为，卷扬机的减速比为，卷扬机的半径为, 小车的质量为m，卷扬机的电磁力矩为Tg[22]。所求：提升小车的力，卷扬机的角速度为，小车的加速度为，各个辊子的速度，各段带钢的张力。模型建立的详细过程如下：
张力控制
活套部分张力控制的目的是为了防止带钢跑偏，并保持板形平直。因此，张力控制是活套控制比较重要的环节之一。如果控制不当，带钢容易被拉断。对活套小车的速度以及活套下部辅助辊的速度的控制会对张力有直接影响。在活套进行充放套的过程中，活套小车沿轨道上下移动时，活套下部带有驱动的辅助辊也需要配合活套小车的移动进行加速或减速。但对活套车以及活套下部辅助辊进行控制的过程中，需要维持张力的恒定。因此，张力也作为一种补偿，应加入到活套车以及活套下部辅助辊的控制环节中去。
当 V1>0 时，活套塔处于充套状态，活套车向上移动，套量增加；当 V1<0 时，活套塔处于放套状态，活套车向下移动，套量减少；当 V1=0 时，活套塔处于稳态运行状态，活套车停止，套量不变。
活套的同步位置是用百分数形式表示的。活套同步位置的百分数形式是用定的同步位置，减去下急停位置（下急停位置即LOW ES的位置，设为 0%的位置，再除以上急停位置（即UP ES的位置，设为100% 的位置）求出来的。当活套小车达到同步位置时，活套小车停止移动，实现线速度同步控制。

轧机刚度的初步探究

1.摘要 (2)2现场的实际问题的引出 (3)3轧机刚度（纵向）的基本概念 (4)3.1刚度的定义 (4)3.2轧机刚度的组成 (4)4轧机刚度的计算 (6)3.32计算轧机刚度的另一种方法的简单介绍 (9)5轧机刚度的检测及评定 (9)5.1轧机刚度的检测方法 (9)5.2轧机刚度的评定 (11)6改善轧机刚度特性的措施 (12)6.1影响轧机刚度的因素。

(12)6. 2改善轧机刚度特性的方法 (13)6. 3下面针对现场常用的改善轧机刚度的方法 (14)7轧机刚度差与两侧眼缝差的的关系 (17)8轧机当量刚度与厚度控制 (18)8.1造成带纵向刚度差异的原因 (18)9.3轧机当量刚度 (20)9轧机有载，空缝的刚度与板形控制 (22)10.2轧轮有载短缝形状与板形控制 (23)11.板形控制的新技术 (24)10.结语 (26)11.致谢 (26)参考文献 (26)关于轧机刚度的初步研究1.摘要轧机刚度是反映轧机结构性能的重要参数，相关的轧机刚度的指标如，轧机自然刚度，轧机当量刚度，有载限缝的刚度等，这些相关的轧机刚度指标的对热轧板带厚度控制，楔形控制，轧制稳定性等有重要影响。

此外轧机刚度为编制新的合理的轧制规程提供必要的设备性能数据, 并且为实现带钢原度的自动调节及计算机控制提供数据依据⑴。

因此确定轧机刚度，改善轧机刚度特性有重要的实际意义。

本文依据在首钢迁钢1580生产线精轧作业区实习期间学习的内容对轧机刚度进行初步研究。

通过分析现场经常出现的楔形，局部突起等一系列板形不良的问题，通过查阅资料和现场实际探究，排出了其他影响因素，确定了轧机刚度特性为主要原因。

继而对轧机刚度进行初步研究，从轧机刚度的定义，检测，影响因素等进行阐述，结合现场进一步提出了改善轧机刚度特性的途径和方法。

在以上基础上，分析探讨了轧机的当量刚度与厚度自动控制，轧机有载辐缝刚度与板形控制的关系。

关键词：轧机刚度，轧机当量刚度，有载根缝刚度，厚度控制，板形控制2现场的实际问题的引出首钢迁钢1580热轧生产线产品主要以热轧薄板，硅钢，冷轧料为主。

板宽对轧机刚度影响的实验研究

逆冷轧机上轧制不同宽度的工业纯铝板，研究了轧件宽度对轧机纵向刚度及轧机横向刚度的影响规
律。并且在研究宽度的影响因素之前，首先研究了轧制速度对刚度的影响，并取得最优轧制速度，在最佳轧制速度下进行实验研究，实验结果显示板带轧制在速度较低并轧制和辊身相近宽度规格的板材时，所获得的厚度精度最高，板形最为良好。所得结论为得到良好的板形及厚度的精确控制具有基础
摘
要：轧机的横向刚度和纵向刚度对于板带轧制而言非常重要，横向刚度直接决定着轧出的板
形是否良好，纵向刚度对于板带纵向厚度控制具有重要意义。然而以往学者对于轧机刚度的研究大多停留在理论计算和数值模拟上，缺乏实验的支撑，因此本文主要通过实验的方法，在３５０ｍｍ四辊可
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌａｔｅｒａｌａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎｌａｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｍｉｌｌｆｏｒｓｔｉｒｐｒｏｌｌｉｎｇａｒｅｖｅｙｒｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｒｏｌｌｉｎｇｗｈｅｔｈｅｒａｒｅｉｎｇｏｏｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｉｓｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｉｐｒｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎｌａｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｏｎｔｒｏ１．Ｍｏｓｔｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｔｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃｌｃａｕｌａｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｅｉｒｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｓｈｏｔｒｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｕｐｐｏｔ．Ｔｒｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉｌａｐｕｒｅａｌｕｍｉｎｕｍｉｎ３５０ｍｍｆｏｕｒｒｏｌｌｅｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈｏｆｓｔｒｉｐｗｉｄｔｈｏｎｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ，

孙策1450冷连轧机弯辊力伺服控制系统仿真分析-

1450冷连轧机弯辊力伺服控制系统仿真分析学院：机械工程学院班级：１０级机电控制１班组长：孙策组员：石玉史俊强张瑞超徐少勇指导教师：孔祥东张伟时间：２０１３年６月一、绪论 (1)1课题背景 (1)2液压弯辊装置 (1)3液压伺服控制系统介绍 (3)4液压弯辊力伺服控制系统 (3)二、弯辊力电液伺服系统的数学模型 (4)1弯辊力电液伺服系统的简化分析 (4)2弯辊力电液伺服系统的数学模型 (5)2.1电液伺服阀的数学模型 (5)2.2四通阀控缸的数学模型 (6)2.3电液力控制数学模型 (11)三、液压弯辊控制系统的仿真研究 (13)1仿真参数的确定及说明 (13)1.1参数计算 (14)1.2系统参数汇总 (15)2系统的频域响应分析 (16)3系统的时间响应特性 (19)四、结果分析 (20)五、心得体会 (20)参考文献 (20)一、绪论1课题背景液压弯辊技术是一种最常用也最有效的板形控制手段，该技术首先出现于60年代，由于其技术上的难度和基础研究起步较晚。

近几年来随着生产的发展和科学技术的进步，对于板带材的几何尺寸精度的要求越来越严格，产品质量越来越难以满足市场的要求。

因此，提高液压弯辊技术水平将成为板带加工技术发展的重要课题之一。

随着钢铁行业的飞速发展，对于弯辊技术的研究成了热门课题，其中对于轧制理论和弯辊力的设定有了一些进步。

但是由于液压弯辊系统是一套涵盖液压和轧制的综合系统，液压系统的设计水平直接影响整个弯辊系统的性能，特别是液压系统的稳定性和动态响应性能，更是关系到整个弯辊系统的成败。

目前国内对液压弯辊力控制系统的研究还较少，对液压弯辊系统的设计，一般是参照国外同类液压弯辊系统相类比来进行设计，类比的设计方法由于缺乏设计的理论依据，有很大的缺陷性，只能用于型号相似的弯辊系统。

本文针对1450冷连轧机液压弯辊系统进行系统建模、动静态特性分析、仿真，以深入研究整个系统，为设计提供依据，并在此基础上，采用PID控制的基本原理，使液压弯辊系统的设计过程能够科学化、简单化、快速化。

基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化

基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化金属轧制是制造业中重要的工艺之一，通过将金属材料经过一系列轧制工序，可以改变其形状、尺寸和性能，满足不同工业领域的需求。

而基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化，可以有效提高生产效率、优化轧制工艺参数，减少能源消耗和材料损失，具有重要的工程应用价值。

在金属轧制模拟与优化过程中，首先需要进行轧机的数值模拟。

通过建立合适的数学模型和力学模型，可以对轧机的工艺参数和金属材料的性能进行准确模拟，分析轧制过程中的力学变形、应力分布和温度变化等关键参数。

这些模拟结果能够为生产过程中的工艺参数优化和质量控制提供科学依据。

基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化的关键问题之一是轧制力的预测与控制。

轧制力是轧机工作过程中产生的关键力量，直接影响金属材料的变形、力学性能和表面质量。

在数值模拟中，可以通过有限元方法、数值优化等技术手段，对轧制力进行准确预测和控制。

通过优化轧制力的分布和变化规律，可以最大限度地提高轧制效率，减少能源的消耗，同时还能减少材料的损失。

除了轧制力的优化，金属轧制模拟与优化还需要考虑轧机的工艺参数优化。

工艺参数包括轧制速度、辊缝形状、辊缝间距等，对轧制过程中的变形能力、表面质量和产品尺寸等方面有着重要影响。

通过建立合适的数学模型和模拟方法，可以对辊缝形状和工艺参数进行准确优化。

优化的结果可以提高轧制产品的质量稳定性，降低轧制过程中的表面缺陷和尺寸偏差。

此外，金属轧制模拟与优化还需要考虑材料的本构模型与热力学行为。

金属材料在轧制过程中受到复杂的力学变形和热力学作用，因此研究材料的本构行为和热力学性能是金属轧制模拟与优化的另一个重要方面。

通过合适的本构模型和热力学模型，可以准确模拟金属材料的变形行为和温度变化，进而分析和优化轧制过程中的性能。

最后，金属轧制模拟与优化还需要考虑生产能力和经济效益的综合优化。

通过模拟和优化轧机的工艺参数和金属材料的性能，可以分析和比较不同工艺方案的生产能力和经济效益，从而选择最佳的轧制方案。

板带轧制过程数学模拟

3 ~4机架
各机架间的张力
4 ~5机架
路漫漫其悠远
第1机架辊缝变化对各机架间张力的影响（无张力控制的情况）
增大第 2 机架的辊缝将会增大第 1 与第 2 机架间的张力，其他机架的张力几乎不变。关于第3至第5机架辊缝的变化对张力的影响具有与第 2 机架辊缝变化对张力的影响相同的趋势，辊缝变化将导致张力变化。
路漫漫其悠远
模拟研究的作用
建立连轧机的模拟系统，提供研究平台
✓ 连轧过程控制系统设计
✓ 变量关系研究、轧制规程制定
✓ 过渡过程研究
2.1 冷连轧静态连轧理论
静态
扰动
状态1
状态2
不涉及过渡过程没有时间参量
路漫漫其悠远
微小扰动
可以线性化，略去高阶
Taylor展开
2.1.1 基本方程
M
OT
M
OT
M
OT
（2－2）（2－3）
路漫漫其悠远
E. Fink 公式
考虑电动机速度特性，对具体表达式
的表达式进行整理，得到如下的
i = 1,2, …n
（2－4）
式中：
路漫漫其悠远
第 i 架由于轧制力矩增量引起的电动机速度下降系数
第 i 架轧辊半径第 i 架轧辊转速设定值（空载时的轧辊速度）
第 i 架轧制力矩
由上述可知轧制变量有（7n＋4）个。因为一次方程式有 3n 个，所以可得到 3n 元联立方程式。由于轧制变量受到 3n 元联立方程式的限制，在（7n＋4）个轧制变量中，可使其中有（4n＋4）个变量独立变化，剩余的3n个变量作为3n元联立方程式的解，其自身不能独立变化。所以，在所有（7n＋4）个轧制变量中，（4n＋4）个变量为自变量，3n 个变量为因变量。若设因变量矩阵为X，自变量矩阵为B，因变量的系数矩阵为A，则可得到如下方程式：

板带材高精度轧制和板形控制

板带材高精度轧制和板形控制板带轧制产生两个过程：轧件塑性变形过程和轧机弹性变形（弹跳）过程。

轧机弹跳方程h=s o’+p/k h- ----轧出带材厚;s o’：理论空载辊缝;p：轧制力;k：轧机刚度直线A线，又称轧机弹性变形线，斜率k为轧机的刚度零位调整后的弹跳方程厚控方程h =s。

+(p-p。

)/ks。

----考虑预压变形的相当空载辊缝轧件塑性变形过程：当来料厚度一定，由一定h值对应一定p值可得近似直线B线，又称轧件塑性变形线（斜率M为轧件塑性刚度系数）。

与A线相交纵坐标为轧制力p，横坐标为板带实际厚度hC线：该线为等厚轧制线厚度控制实质：不管轧制条件如何变化，总要使A，B两线交于C线，即可得到恒定厚度（高精度）的板带材。

板带厚度变化的原因和特点（影响出口厚度的因素）S。

----由轧辊的偏心运转、磨损与热膨胀及轧辊轴承油膜厚度的变化所决定。

它们都是在压下螺丝定位时使实际辊缝发生变化的K ----在既定轧机轧制一定宽度的产品时，认为不变P -----主要因素：故可影响到轧制力的因素必会影响到板带的厚度精度（使B线发生偏移）（1）轧件温度、成分和组织性能的不均对温度的影响具有重发性，温差会多次出现。

故只在热轧精轧道次对厚度控制才有意义（2）坯料原始厚度的不均可改变B线的位置和斜率，使压下量变化，引起压力和弹跳的变化。

必须选择高精度的原料（3）张力的变化通过影响应力状态及变形抗力而起作用；还引起宽度的改变。

故热连轧采用不大的恒张力，冷连轧采用大张力。

调节张力为厚控的重要手段（4）轧制速度的变化影响摩擦系数（冷轧影响大）和变形抗力（热轧影响大），乃至影响轴承油膜厚度来改变轧制压力。

对冷轧影响大。

板带厚度控制方法1）调压下改变A（2）调张力改变B 3）调轧制速度最主要、最基本、最常用的还是调压下的方法。

调压下适用于下图16-2 a b两情况调压下（改变原始辊缝，即改变A线）：用于消除轧制力p引起的厚度差（即B线偏移）调张力利用前后张力来改变轧件塑性变形线B的斜率以控制厚度。

基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化

基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化随着工业的发展，金属轧制工艺已成为金属加工的重要环节之一、板带材轧机是一种常用的金属轧制设备，用于将金属块材料经过一系列的轧制过程，将其压制成具有所需厚度和形状的板带材。

本文将基于板带材轧机的金属轧制过程进行模拟与优化，以提高轧机的生产效率和产品质量。

首先，我们需要对金属轧制过程进行建模。

金属轧制过程可分为减薄和塑性变形两个阶段。

减薄阶段是通过减小轧机辊缝和适当的轧制力，使金属材料逐渐减少厚度。

塑性变形阶段是通过辊缝形状的变化和辊缝间的相对位移，使金属材料发生塑性变形和形状改变。

为了实现金属轧制过程的模拟，我们可以采用有限元分析方法。

有限元分析方法通过将轧机辊缝和金属材料分割为多个小元素，利用弹性力学和塑性力学理论，计算各个元素相互之间的应力和变形，并据此预测整个轧制过程中的金属材料变形和形状改变。

在模拟的基础上，我们可以进行金属轧制过程的优化。

一种常见的优化方法是通过改变轧机辊缝的形状和尺寸来调整金属材料的轧制力和应力分布，以达到最佳轧制效果。

此外，通过调整轧制速度和温度等工艺参数，可以进一步优化金属材料的微观组织和力学性能。

除了轧机设备的优化，我们还可以通过材料选择和加热处理等手段来改善金属轧制过程的效果。

选择合适的金属材料，可以提高轧制过程中的塑性变形能力和抗变形能力，从而改善轧制产品的质量和性能。

而加热处理可以通过改变材料的晶体结构和相变行为，使其具有更好的可塑性和韧性，提高轧制过程的稳定性和一致性。

综上所述，基于板带材轧机的金属轧制模拟与优化是提高轧机生产效率和产品质量的重要手段。

通过建立金属轧制过程的有限元模型，可以模拟金属材料的变形和形状改变。

在此基础上，可以通过调整轧机辊缝和工艺参数等来优化轧制过程，达到最佳轧制效果。

此外，选择合适的金属材料和加热处理方法，也可以进一步改善轧制产品的质量和性能。

铝箔轧制中板形问题的仿真研究

轧机在板形控制上只有工作辊弯辊、压下倾斜和分段冷却三种最常规做法，其调控手段的实现仅仅依靠操作工的眼看手动进行在线随时调节，因而具有很大的不确定性因素；
另一方面当来料的板形状况不同、轧制力波动、轧辊磨损辊形和热辊形发生变化时，很难及时调节，致使产品在板形的稳定性上难以得到保证。从而使得电子铝箔产品在尺寸公差、板形、表面质量等方面与日本铝箔相比仍有一定的差距。
北京利拄大学硕十学位论文
摘要
随着电子工业的飞速发展，国内外市场对铝带、箔的需求量越来越大，对铝带、箔材的质量提出了更高的要求。特别在铝电解电容器行业，小型化、高容量成为人们日益追求的目标。作为电子铝箔产品的重要质量指标之一，板形的好坏不仅仅影响到铝箔ｆ一木身的生产效益，而且对其后续工序（腐蚀、化成）等的生产顺利进行，工艺质量乃至最终产品性能均会造成不同程度的影响。
板形问题是当今铝箔轧制理论和生产中急需解决的前沿研究课题，铝箔轧制的三维变形分析不仅是板带轧制理论的重要内容，也是铝箔板形控制的理论基础，更是轧制理论研究的难点和薄弱环节１１．３．１９．３３．５６．６６．６９１
１．２板形的基本概念
１．２．１板形概念
广义上讲，板形［１．３．４］统指带、箔材的横截面积和形状和带、箔材在自然状态下的表观平ｆｔ度度两个特性。在实际生产中，板、带、箔材的横截面外形千差万别，但一般情况下，横截面明显可分为中部区域和边部区域（见图１．１）０
北京科技大学硕ｉ７：位论文
引言
在微电子技术迅速发展的今天，提高铝电解电容器比容的均匀性、抗拉、抗弯等机械性能都依赖于对电子铝箔轧制过程板形的控制。
新疆众和股份有限公司自９７年生产铝电解电容器用电子铝箔产品以来，产量和质量稳中有升，电子铝箔产品在国内市场占有率很高，但由于原有的８００Ｍ四辊不可逆冷

板带轧机电动及液压压下联合控制系统（三篇）

板带轧机电动及液压压下联合控制系统随着科学技术的进步，我国经济得到了快速的发展，汽车、电子等行业对板带钢材的质量要求越来越高。

厚度是板带材最重要的质量指标之一，厚度自动控制AGC控制性能的优劣将直接影响轧制产品的质量。

本文对该轧机采取的改造方案为电动压下和液压压下联合控制板厚，由电动压下进行辊缝粗调，液压压下系统负责辊缝精调。

板带轧机厚度控制理论1.1.影响轧制产品厚度的因素轧制过程中，影响轧制产品厚度的因素很多，根据弹跳方程，生产实际中影响轧制产品厚度的因素主要如下：1.1.1.轧机的机械装置和液压装置在轧机加工装配过程中，零部件之间的误差对轧机的刚度和空载辊缝造成直接影响，从而使得轧制产品的厚度偏离目标值。

轧机开始运作之后，其零部件会发生变形或扭曲，这都会改变轧机辊缝的大小和形状。

一般情况，轧机的刚度越大，轧机的弹跳量越小，辊缝的变化程度和轧制产品厚度偏差都越小，产品尺寸精度就越高。

1.1.2.轧件的来料特性厚度不均、硬度变化、截面变化、平直度变化等来料特性会对轧制生产过程中的轧制力大小和辊缝值变化产生一定影响。

当影响因素已知，而来料特性未知，这就难以满足轧制产品的厚度要求，此时，只有轧机的厚度自动控制系统才能保证产品的质量。

1.1.3.轧机的控制系统轧机的控制系统分为轧机硬件设备和控制模型。

限制轧机厚度控制精度的硬件因素主要有计算机的速度与精度、传感器的精度与稳定性等。

板带轧机压下控制系统2.1.电动压下自动控制系统2.1.1.电动压下控制过程本轧机的传动侧和操作侧分别安装一台西门子直流电机，用于空载时粗调轧机辊缝，当接收到粗调辊缝设定值后，将电动辊缝调到目标设定值，此外，通过进行倾斜度的监控，使得传动侧和操作侧的压下位置偏差控制在允许的范围内，即上辊的倾角保持在允许的偏差范围内。

电动压下控制方式为电机带动齿轮、蜗杆、涡轮传动，压下两台50HP电机带动齿轮啮合。

由于通过大齿轮连接轴上的蜗杆带动轧机两侧蜗轮，蜗轮与压下螺丝转动，蜗轮旋转是，压下螺丝上下运动。