帶鋼冷軋軋輥熱行為及其補(bǔ)償策略研究.pdf

1、軋輥的熱行為，特別是工作輥的熱膨脹、熱凸度及其變化過程是軋制過程中的主要干擾因素之一。在市場競爭中，高質(zhì)量、高成材率、低成本成為現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)競爭的核心。對于帶鋼產(chǎn)品，厚度偏差和平直度是冷軋帶鋼最重要的尺寸精度指標(biāo)。如何進(jìn)一步提高冷軋帶鋼的板厚、板形精度是擺在所有相關(guān)領(lǐng)域研究者面前的難題。在現(xiàn)代冷軋過程中，冷軋機(jī)組速度高、功率大，部分能量將在軋制過程中轉(zhuǎn)化為軋件變形熱和軋制區(qū)摩擦熱。動(dòng)態(tài)熱交換過程會(huì)使軋輥產(chǎn)生一定的膨脹和變形，導(dǎo)致工作輥平

2、均直徑和初始輥型的改變，影響板形板厚質(zhì)量。對軋輥的熱行為進(jìn)行必要的研究，進(jìn)而應(yīng)用到板形板厚控制當(dāng)中進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是提高冷軋水平的新的突破口。因此，論文以300軋機(jī)為主要對象，對軋輥溫度場的建模方法、熱行為的預(yù)報(bào)方式以及模型的維護(hù)方法進(jìn)行了深入的研究。
　　 首先，在原有軋輥溫度場及熱行為數(shù)值建模的基礎(chǔ)上提出了基于掃描法的準(zhǔn)三維溫度場模型。針對軋輥的高速旋轉(zhuǎn)的工作特點(diǎn)，用局部二維溫度場過程拓展出全局三維溫度場。雖然研究對象是一個(gè)兩維

3、的軸半剖面，但是考慮的熱傳導(dǎo)是軸向、徑向、以及周向三個(gè)方向的熱傳導(dǎo)，經(jīng)過一段時(shí)間累積和延拓可以得到軋輥的三維全局溫度場，這種方法可以準(zhǔn)確全面刻畫出軋輥溫度場的分布。同時(shí)，合理的簡化方案大大減少了計(jì)算工作量。
　　 其次，在對冷軋過程的板厚、板形控制原理和過程進(jìn)行適當(dāng)分析的基礎(chǔ)上，找出了軋輥熱膨脹和熱凸度與縱向厚差、橫向厚差、軋機(jī)剛度、壓下缸位移、軋制力、彎輥力等過程變量的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合650軋機(jī)的過程數(shù)據(jù)，提出了一套基于軋制過程

4、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和誤差溯源，將隱藏在海量過程數(shù)據(jù)背后的有價(jià)值的知識(shí)和規(guī)律特別是軋輥熱行為規(guī)律進(jìn)行發(fā)掘的技術(shù)方案。
　　 然后在300可逆冷軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上，進(jìn)行了實(shí)際的軋制實(shí)驗(yàn)，通過專門的過程數(shù)據(jù)庫對各過程數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔和保存。實(shí)驗(yàn)后可根據(jù)過程數(shù)據(jù)溯源出該過程的熱凸度曲線和熱膨脹曲線。同時(shí)在軋制實(shí)驗(yàn)過程中采用紅外熱像儀對軋輥表面溫度場進(jìn)行拍攝，獲得軋輥表面瞬時(shí)溫度分布，同溯源得到的熱行為曲線一起，構(gòu)成了對軋輥熱行為過程全面、立體的證

5、據(jù)體系，為數(shù)值模型和預(yù)報(bào)模型的校驗(yàn)和優(yōu)化提供充分的證據(jù)。在完成軋制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，融合獲得的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，運(yùn)用遺傳算法對數(shù)值模型的若干不確定參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化的結(jié)果使得數(shù)值模型預(yù)報(bào)精度、可靠性和適應(yīng)性得到了進(jìn)一步的提高，具有了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 最后在300可逆冷軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)的板形板厚控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了熱凸度補(bǔ)償和熱膨脹補(bǔ)償模塊，為了提高模型的適應(yīng)性和準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了預(yù)報(bào)模型的自適應(yīng)方法，實(shí)現(xiàn)了熱行為的在線預(yù)報(bào)和補(bǔ)償，根據(jù)熱行為變化