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铝带热连轧过程跑偏机理和平衡调控的建模及数值仿真

赵先琼  
【摘要】: 连轧中,沿纵向前进的轧件的结构、运动参数应横向对称。轧制参数相对轧制中心线横向不对称,主要的外在表现形式是轧件跑偏。跑偏是一个在横向非对称诱因扰动下的动态演变过程,属于轧制生产中的破坏形式,需要进行横向平衡控制。本文对连轧中的这种横向非对称动态演变过程进行机理研究、模型描述、数值仿真,得到横向平衡调控模型及策略。 构建了横向非对称演变过程模型体系,探讨横向非对称状态演变机理及平衡控制策略。主要构建如下几方面的模型:①机理解释模型:针对单机架,建立了反映扰动诱因量与结果状态量函数关系的机理解释模型,解释横向非对称轧制过程的演变机理。诱因包括单诱因扰动及组合诱因扰动,非对称结果状态包括轧件厚度非对称状态、速度非对称状态及跑偏;②在线检测模型:建立了反映可在线观察量(操作侧与传动侧两侧轧制力差)与目标控制量函数关系的在线检测模型,通过该模型,根据在线可观察量两测轧制力差在线间接检测出轧件厚度、速度的横向非对称特征量,为调控模型提供平衡控制目标;③调控模型:建立了反映目标控制量与调控量(两侧的调整辊缝差)函数关系的调控模型,通过该模型,根据在线间接检测的轧件厚度、速度的横向非对称特征量,得到合理的调控量两侧调控辊缝差;④传递、扩展模型:建立多种诱因与后续机架轧制的轧件厚度横向非对称特征量和轧件偏心的函数关系,解释各种诱因引起的轧件厚度横向非对称特征在机架间的传递机理、轧件速度横向非对称特征及轧件偏心在机架间的传递扩展机理;⑤识别模型及调整曲线库:建立基于现场数据的神经网络模型和末尾机架轧制力差调整曲线库,为跑偏平衡控制提供在线检测模型和调控模型。 创建了横向非对称演变过程图解法。包括两类图解法:①描述厚度横向非对称状态的三维特征参数图,即3D-△P图;②描述速度横向非对称状态的特征参数图,即△-△P图。利用该两图,可以简明、直接,且定性、定量解释厚度、速度横向非对称演变机理,了解多种横向特征参数与两侧轧制力差的函数关系。 数值仿真铝带热连轧的横向非对称演变过程。用有限元法对轧辊、轧件的横向非对称变形进行三维动态仿真,对多种诱因扰动下的非对称演变过程进行动态数值模拟,对机理解释模型进行验证和参数估计。 创建基于辊缝差调整的三维AGC.算法(3D-AGC)。以两侧辊缝差为调整量,对横向的非对称目标量进行调控,并与系统的压力AGC算法融合,不干涉和改变压力AGC的检测算法和纵向调控目标量。 提出铝带热连轧制过程的横向平衡控制策略,控制铝带横向结构尺寸精度,实现对热连轧铝带的纠偏,维持稳定轧制。


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