軋鋼設(shè)備及自動(dòng)控制

第1章 軋鋼生產(chǎn)概述

1.1 鋼材種類(lèi)及生產(chǎn)方式1

1.1.1 鋼材種類(lèi)1

1.1.2 軋鋼生產(chǎn)方式2

1.2 軋鋼生產(chǎn)工藝流程2

1.2.1 中厚板軋制2

1.2.2 熱連軋板帶軋制3

1.2.3 冷軋和冷連軋板帶軋制4

1.2.4 鋼管軋制8

1.2.5 型鋼軋制9

1.3 軋鋼機(jī)械設(shè)備9

1.3.1 軋鋼機(jī)械設(shè)備的分類(lèi)9

1.3.2 軋鋼機(jī)械設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)19

1.4 軋鋼設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展概況21

1.4.1 寬帶鋼熱連軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)21

1.4.2 寬帶鋼冷連軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)24

1.4.3 中厚板軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)29

1.4.4 鋼管軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)31

1.4.5 線材軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)32

1.5 軋鋼生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)33

1.5.1 主要功能模塊及系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)33

1.5.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)36

第2章 軋鋼基本理論及數(shù)學(xué)模型37

2.1 軋鋼基本概念37

2.1.1 彈性變形與塑性變形37

2.1.2 點(diǎn)的主應(yīng)力狀態(tài)圖37

2.1.3 體積不變條件與最小阻力定律38

2.2 軋制原理基本知識(shí)39

2.2.1 簡(jiǎn)單軋制過(guò)程與非簡(jiǎn)單軋制過(guò)程39

2.2.2 軋制過(guò)程的變形區(qū)及參數(shù)40

2.2.3 金屬塑性變形條件——塑性方程式44

2.3 秒流量連續(xù)方程45

2.4 軋機(jī)剛度模型46

2.4.1 彈跳方程與廣義彈跳方程46

2.4.2 軋制力和彎輥力的縱向剛度48

2.4.3 軋制力和彎輥力的橫向剛度49

2.5 帶鋼軋制過(guò)程中的溫度模型50

2.5.1 帶鋼軋制過(guò)程中的溫度研究簡(jiǎn)介50

2.5.2 軋制過(guò)程中帶鋼和軋輥溫度測(cè)量51

2.5.3 軋制過(guò)程中帶鋼溫度仿真模型52

2.5.4 軋制過(guò)程中軋輥溫度仿真模型54

2.6 軋制力數(shù)學(xué)模型與在線計(jì)算模型64

2.6.1 基于塑性理論的軋制力計(jì)算模型65

2.6.2 基于有限元分析的軋制力計(jì)算模型66

2.6.3 基于人工智能的軋制力計(jì)算模型67

2.6.4 軋制力在線計(jì)算模型69

第3章 軋鋼機(jī)及板形板厚控制75

3.1 軋鋼機(jī)的組成及調(diào)整機(jī)構(gòu)75

3.1.1 軋鋼機(jī)的組成75

3.1.2 軋輥的調(diào)整機(jī)構(gòu)和平衡裝置77

3.1.3 軋鋼機(jī)主傳動(dòng)裝置82

3.2 軋輥與軋輥軸承84

3.2.1 軋輥輥系設(shè)計(jì)84

3.2.2 軋輥磨損與輥形評(píng)價(jià)98

3.2.3 軋輥制造技術(shù)105

3.2.4 軋輥剝落的控制與效果108

3.2.5 軋輥軸承120

3.3 帶鋼軋制厚度控制121

3.3.1 帶鋼厚度差產(chǎn)生原因分析121

3.3.2 軋件厚度的影響因素和厚度控制方案分析124

3.3.3 軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性126

3.3.4 監(jiān)控AGC和快速監(jiān)控AGC129

3.3.5 Smith"para" label-module="para">

3.3.6 常規(guī)秒流量AGC和擴(kuò)展秒流量AGC136

3.3.7 熱連軋機(jī)AGC厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)138

3.3.8 冷連軋機(jī)AGC厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)140

3.3.9 森吉米爾二十輥冷軋機(jī)AGC厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)143

3.4 帶鋼軋制板形控制與軋機(jī)機(jī)型144

3.4.1 板形及板形控制性能指標(biāo)145

3.4.2 板形控制基本理論156

3.4.3 熱連軋機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)163

3.4.4 冷連軋機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)173

3.4.5 熱連軋機(jī)板形控制181

3.4.6 冷連軋機(jī)板形控制189

3.4.7 森吉米爾二十輥冷軋機(jī)板形控制202

3.5 板形板厚綜合控制206

3.5.1 板形板厚綜合控制系統(tǒng)的耦合關(guān)系206

3.5.2 板形板厚設(shè)定控制的解耦與應(yīng)用210

3.5.3 板形板厚動(dòng)態(tài)解耦控制215

第4章 高位出鋼機(jī)及自動(dòng)化218

4.1 概述218

4.2 高位出鋼機(jī)的組成與性能219

4.3 電氣控制系統(tǒng)的功能220

4.3.1 控制系統(tǒng)的功能221

4.3.2 PLC系統(tǒng)的構(gòu)成223

4.4 電氣控制系統(tǒng)工作原理224

4.4.1 電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成224

4.4.2 電氣控制系統(tǒng)工作原理224

4.4.3 出鋼機(jī)的操作過(guò)程226

第5章 SP定寬壓力機(jī)228

5.1 帶鋼寬度控制簡(jiǎn)介228

5.1.1 立輥調(diào)寬法229

5.1.2 SP定寬壓力機(jī)調(diào)寬法230

5.2 定寬壓力機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)231

5.2.1 定寬壓力機(jī)的作用及工作原理231

5.2.2 定寬壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)232

5.2.3 定寬壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析233

5.3 定寬壓力機(jī)的控制236

5.3.1 定寬壓力機(jī)的同步控制236

5.3.2 定寬壓力機(jī)的調(diào)寬軋制237

第6章 飛剪機(jī)239

6.1 概述239

6.1.1 飛剪機(jī)的基本要求239

6.1.2 飛剪機(jī)的類(lèi)型及設(shè)備配置239

6.2 飛剪機(jī)調(diào)長(zhǎng)方式244

6.2.1 啟動(dòng)工作制飛剪機(jī)的調(diào)長(zhǎng)方式244

6.2.2 連續(xù)工作制飛剪機(jī)的調(diào)長(zhǎng)方式245

6.2.3 飛剪機(jī)的同步機(jī)構(gòu)246

6.3 飛剪的力能參數(shù)計(jì)算248

6.3.1 飛剪的剪切拉應(yīng)力計(jì)算248

6.3.2 飛剪的電動(dòng)機(jī)功率249

6.4 飛剪機(jī)的結(jié)構(gòu)250

第7章 控冷設(shè)備及自動(dòng)化255

7.1 控冷的目的和作用255

7.2 控冷過(guò)程的換熱特性256

7.2.1 射流沖擊的換熱特性256

7.2.2 沸騰換熱258

7.3 淬火與控冷過(guò)耦合場(chǎng)260

7.3.1 溫度場(chǎng)的求解260

7.3.2 鋼板冷卻與變形262

7.4 控冷模型262

7.5 控冷的一般方式263

7.6 熱軋板帶材的控冷264

7.6.1 熱軋中厚板的控冷264

7.6.2 熱軋帶材的控冷270

7.7 熱軋型鋼的控冷272

7.7.1 熱軋H型鋼的控冷272

7.7.2 熱軋角鋼的控冷274

7.8 熱軋線、棒材的控冷275

7.8.1 控制冷卻技術(shù)在線、棒材生產(chǎn)中的應(yīng)用275

7.8.2 棒材穿水冷卻276

7.8.3 線材控制冷卻278

7.9 鋼管的控冷280

7.9.1 國(guó)外鋼管控冷發(fā)展280

7.9.2 國(guó)內(nèi)鋼管控冷發(fā)展280

7.9.3 鋼管淬火控冷裝置281

第8章 矯直機(jī)284

8.1 概述284

8.1.1 矯直機(jī)的作用與類(lèi)型284

8.1.2 彈塑性彎曲的基本概念285

8.2 輥式矯直機(jī)287

8.2.1 軋件矯直過(guò)程與矯直工藝287

8.2.2 輥式矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算290

8.2.3 輥式矯直機(jī)基本參數(shù)及結(jié)構(gòu)292

8.3 拉伸彎曲矯直機(jī)組295

8.3.1 拉伸彎曲矯直機(jī)組的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)295

8.3.2 拉伸彎曲矯直機(jī)組的矯直原理298

8.3.3 拉伸彎曲矯直機(jī)組的驅(qū)動(dòng)形式300

第9章 卷取機(jī)303

9.1 熱帶鋼卷取機(jī)303

9.1.1 熱帶鋼卷取機(jī)的工藝要求303

9.1.2 熱帶鋼卷取機(jī)的設(shè)備組成306

9.2 冷帶鋼卷取機(jī)311

9.2.1 冷帶鋼卷取機(jī)的工藝要求311

9.2.2 冷帶鋼卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)312

9.2.3 冷帶鋼卷取機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算316

參考文獻(xiàn)322 2100433B

本書(shū)融入了作者近十五年來(lái)完成的國(guó)家科技攻關(guān)、國(guó)家自然科學(xué)基金和我國(guó)重要板帶生產(chǎn)基地軋鋼方面的科研合作項(xiàng)目成果，并盡可自皈映了軋鋼設(shè)備及自動(dòng)化方面的發(fā)展趨勢(shì)。

本書(shū)適合軋鋼工程技術(shù)人員、研發(fā)人員閱讀，也可作為高等工科院校冶金機(jī)械及自動(dòng)化相關(guān)專(zhuān)業(yè)韻本科生、研究生教材。

高爐生產(chǎn)應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)始于20世紀(jì)50年代末期，開(kāi)始僅作為過(guò)程解析之用。1962～1964年用計(jì)算機(jī)對(duì)高爐進(jìn)行局部控制，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

在此期間，高爐由程序控制（上料系統(tǒng)）、儀表控制（熱風(fēng)系統(tǒng)），逐步向計(jì)算機(jī)控制過(guò)渡。1975年世界上已有40%左右的高爐采用計(jì)算機(jī)控制。

高爐監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)高爐自動(dòng)控制要有先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容有下列7個(gè)方面：

料線與料面的測(cè)量 采用由微波發(fā)信器、收信器和兩個(gè)天線組成的微波高度計(jì)，60Co放射性同位素檢測(cè)儀以及爐頂工業(yè)電視。

爐頂煤氣分析 一般用紅外分析儀連續(xù)分析CO、CO2；用熱導(dǎo)式分析儀連續(xù)分析H2，或用色譜儀分析高爐煤氣（非連續(xù)式）。

爐體計(jì)測(cè) 爐襯內(nèi)埋入60Co等同位素，用以測(cè)定侵蝕程度?；蛞约t外線電視法測(cè)定爐底表面的溫度，從溫度曲線的變化，推測(cè)耐火磚的侵蝕情況。

風(fēng)口和冷卻器的監(jiān)測(cè) 可用風(fēng)口測(cè)溫辦法來(lái)測(cè)量爐缸溫度，也可用帶濾光片的光電比色高溫計(jì)，從風(fēng)口窺視孔測(cè)視風(fēng)口燃燒區(qū)的溫度。風(fēng)口和冷卻器的破損探測(cè)，是根據(jù)排出的冷卻水的溫度、流量，并根據(jù)音響的檢查和爐頂煤氣H2含量的分析進(jìn)行的。

保證爐頂壓力恒定的調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制系統(tǒng) 天然氣或重油等燃料噴吹量自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)節(jié)裝置，渣鐵溫度的計(jì)測(cè)等。

熱風(fēng)爐測(cè)溫裝置 熱風(fēng)爐燃燒和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，熱風(fēng)爐換爐程序控制裝置等。

裝料系統(tǒng) 原料的自動(dòng)稱(chēng)量裝置，半導(dǎo)體邏輯元件構(gòu)成的自動(dòng)裝料程序控制裝置，測(cè)量焦炭含水量的中子測(cè)水計(jì)。有的在礦槽上還設(shè)置了數(shù)字顯示裝置。

高爐的計(jì)算機(jī)控制在鋼鐵生產(chǎn)中高爐煉鐵較其他部門(mén)需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，目前計(jì)算機(jī)控制主要用于各種數(shù)據(jù)的收集、分析、記錄，爐料的稱(chēng)量、校正、裝卸、運(yùn)輸，控制熱平衡，穩(wěn)定爐況等。比較成熟的是用于熱風(fēng)爐系統(tǒng)和裝料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

目前電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于高爐生產(chǎn)的職能與任務(wù)可以概括為：　高爐計(jì)算機(jī)控制,現(xiàn)在傾向于采用以下兩種形式:

①分支控制，即上料系統(tǒng)和熱風(fēng)爐各用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制，高爐本體另用一臺(tái)主計(jì)算機(jī)控制。也有數(shù)座高爐共用一臺(tái)主機(jī)集中控制,而每座高爐的熱風(fēng)及上料系統(tǒng),各由一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制。

②將高爐分成若干區(qū)域，進(jìn)行局部控制。計(jì)算機(jī)接受高爐各部分發(fā)來(lái)的信號(hào)，然后發(fā)出指令，直接傳送給調(diào)節(jié)器或提供給操作人員。

臧焜巖編的《軋鋼設(shè)備點(diǎn)檢技術(shù)應(yīng)用(高職高專(zhuān)十三五規(guī)劃教材)》共4個(gè)情境，主要內(nèi)容包括操作人員的軋鋼設(shè)備預(yù)防維修、班組級(jí)軋機(jī)維修及設(shè)備預(yù)防維修、車(chē)間級(jí)的設(shè)備管理知識(shí)、企業(yè)級(jí)軋鋼設(shè)備點(diǎn)檢管理等內(nèi)容。

本書(shū)可作為高職高專(zhuān)院校冶金類(lèi)專(zhuān)業(yè)教材(配有教學(xué)課件)，也可供冶金企業(yè)軋鋼等相關(guān)崗位職工培訓(xùn)或相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

1 軋鋼設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 軋鋼生產(chǎn)概述

1.2 軋鋼設(shè)備的組成

1.2.1 軋鋼機(jī)械的概念

1.2.2 軋鋼機(jī)的標(biāo)稱(chēng)

1.3 軋鋼機(jī)的分類(lèi)

1.3.1 按用途分類(lèi)

1.3.2 按構(gòu)造分類(lèi)

1.3.3 按工作機(jī)座布置分類(lèi)

1.4 軋鋼設(shè)備維護(hù)概述

1.4.1 故障的類(lèi)型

1.4.2 故障產(chǎn)生的原因

1.4.3 設(shè)備的故障規(guī)律

1.4.4 故障分析方法

1.4.5 設(shè)備的保養(yǎng)、維護(hù)制度2100433B