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1热轧生产工艺装备1

1.1 热轧带钢生产工艺简介1

1.1.1 国外热轧生产发展概况1

1.1.2 我国热轧生产发展概况3

1.1.3 热轧板带车间及轧机布置形式4

1.2 常规热连轧机组的布置形式5

1.2.1 全连续式布置5

1.2.2 3／4连续式布置7

1.2.3 半连续式布置7

1.3 连铸连轧生产工艺8

1.3.1 薄板坯连铸连轧技术发展阶段8

1.3.2 薄板坯连铸连轧工艺技术特点10

1.3.3 薄板坯连铸连轧技术现状10

1.3.4 薄带连铸工艺布置及特点22

1.3.5 传统热连轧和连铸连轧不同工艺方案应用选型24

1.4 炉卷轧机生产工艺26

1.4.1 炉卷轧机的发展26

1.4.2 炉卷轧机的现状28

1.5 热轧带钢生产主要设备35

1.5.1 新建宽带钢常规热连轧机组所用设备主要特点36

1.5.2 加热炉区设备38

1.5.3 粗轧区设备41

1.5.4 精轧区设备45

1.5.5 层流冷却装置和卷取设备49

1.6 热连轧生产线常用检测仪表52

1.6.1 红外高温计53

1.6.2 测宽仪53

1.6.3 轧制力压头54

1.6.4 多功能仪54

1.6.5 带钢平直度仪58

1.6.6 带钢在线表面检测装置58

参考文献61

2热连轧电气自动化系统构成63

2.1 热轧带钢控制系统的结构和功能63

2.1.1 控制系统的结构63

2.1.2 控制系统的特点65

2.1.3 控制系统的功能67

2.1.4 自动化控制系统配置74

2.2 自动化控制系统的硬件75

2.2.1 过程控制级系统的软硬件75

2.2.2 基础自动化级的软硬件77

2.3 自动化系统的通信91

2.3.1 基础自动化级通信的主要特点91

2.3.2 基于串行接口的通信92

2.3.3 基于以太网的通信93

2.3.4 基于现场总线的通信95

2.3.5 超高速通信网络99

2.4 人机界面（HMI）101

2.4.1 人机界面的基本功能101

2.4.2 人机界面的组成和形式102

2.4.3 人机界面的组态软件102

参考文献103

3热轧带钢模型理论基础104

3.1 轧制变形区理论104

3.1.1 变形区几何参数104

3.1.2 咬入条件105

3.1.3 变形程度和变形速度106

3.1.4 中性角、前滑和后滑108

3.1.5 轧件宽展109

3.1.6 变形区应力状态110

3.2 传热学基础113

3.2.1 辐射传热113

3.2.2 热传导114

3.2.3 对流传热116

3.3 建模与计算方法118

3.3.1 概述118

3.3.2 回归分析119

3.3.3 插值算法124

3.3.4 有限差分法128

3.3.5 神经元网络131

3.4 数据挖掘技术134

3.4.1 聚类分析135

3.4.2 决策树137

3.4.3 关联规则139

3.5 模型自学习方法140

3.5.1 增长记忆式递推最小二乘法140

3.5.2 指数平滑法143

3.5.3 模型短期及长期自学习144

参考文献146

4轧制模型与规程计算147

4.1 轧制力模型147

4.1.1 接触弧水平投影长度147

4.1.2 外摩擦应力状态系数148

4.1.3 张力影响系数148

4.1.4 变形抗力计算149

4.2 轧制力矩及功率模型149

4.2.1 轧制力矩的计算149

4.2.2 电机功率的计算150

4.3 轧制规程的计算151

4.3.1 轧制策略151

4.3.2 负荷分配152

4.3.3 规程预计算153

4.3.4 粗轧道次修正156

4.3.5 精轧入口修正156

4.3.6 后计算与自学习157

参考文献158

5温度模型与控制159

5.1 概述159

5.2 温度模型159

5.2.1 轧件传送过程温降160

5.2.2 高压水除鳞温降161

5.2.3 低压喷水冷却温降161

5.2.4 轧制变形过程温度变化162

5.3 加热温度控制162

5.3.1 板坯温度预报163

5.3.2 炉温优化165

5.3.3 炉温设定166

5.4 粗轧温度控制168

5.5 精轧温度控制169

5.5.1 精轧速度设定169

5.5.2 头部终轧温度设定170

5.5.3 全长终轧温度控制171

5.6 卷取温度控制172

5.6.1 卷取温度预报模型172

5.6.2 卷取温度控制策略174

5.6.3 卷取温度控制系统175

参考文献177

6主速度与张力控制178

6.1 概述178

6.2 张力控制原理179

6.2.1 机架间带钢张力作用179

6.2.2 张力产生机理180

6.3 张力控制系统组成181

6.3.1 张力控制系统主要设备组成181

6.3.2 张力控制系统的基本公式183

6.3.3 张力控制传统PI控制器183

6.3.4 高频振荡检测及抑制控制器184

6.3.5 张力控制非线性趋近控制器184

6.3.6 位置速度力矩三环控制器186

6.3.7 ILQ（逆线性二次型）控制器186

6.4 张力控制技术优化188

6.4.1 控制算法优化188

6.4.2 控制结构优化189

6.4.3 工艺参数优化190

6.4.4 硬件设计优化191

参考文献192

7厚度与宽度控制193

7.1 自动位置控制（APC）193

7.1.1 APC的组成和机构193

7.1.2 电动APC194

7.1.3 液压APC195

7.2 辊缝零位标定196

7.2.1 轧机压下零位标定196

7.2.2 立辊零位标定197

7.3 厚度与宽度波动的原因197

7.3.1 厚度波动的原因197

7.3.2 宽度波动的原因200

7.4 自动厚度控制（AGC）201

7.4.1 厚度控制的分析方法201

7.4.2 厚度设定计算202

7.4.3 厚度控制的锁定方式202

7.4.4 前馈AGC203

7.4.5 反馈AGC204

7.4.6 监控AGC206

7.4.7 张力AGC208

7.4.8 AGC补偿功能209

7.4.9 AGC调节时的速度补偿210

7.5 自动宽度控制（AWC）212

7.5.1 宽度控制的数学模型213

7.5.2 宽度设定计算214

7.5.3 短行程控制（SSC）215

7.5.4 前馈AWC216

7.5.5 反馈AWC217

7.5.6 缩颈补偿（NEC）217

7.5.7 动态设定（DSU）218

参考文献218

8板形模型与控制219

8.1 板形控制概述219

8.2 板形基本概念219

8.2.1 横截面形状219

8.2.2 平坦度221

8.2.3 翘曲223

8.2.4 镰刀弯223

8.3 板形控制技术224

8.3.1 液压弯辊技术224

8.3.2 液压窜辊技术224

8.3.3 工作辊辊形技术225

8.3.4 支撑辊辊形技术228

8.4 凸度与平坦度转化关系231

8.5 板形控制的理论研究内容232

8.5.1 轧件三维弹塑性计算模型232

8.5.2 辊系弹性变形的研究方法233

8.6 板形检测技术研究233

8.6.1 凸度（断面）检测233

8.6.2 平坦度检测234

8.7 板形控制系统235

8.7.1 板形控制功能配置235

8.7.2 硬件及网络结构235

8.7.3 板形设定控制模型237

8.7.4 板形保持功能238

8.7.5 凸度反馈控制239

8.7.6 平坦度反馈控制239

参考文献240

9热轧生产线电气传动系统243

9.1 电气传动系统的主要类型243

9.1.1 直流调速系统发展历史及其特点243

9.1.2 交流调速系统主要类型244

9.2 电力电子器件的发展247

9.2.1 二极管（Diode）248

9.2.2 晶闸管（Thyristor）248

9.2.3 门极可关断晶闸管GTO （Gate Turn-off Thyristor）249

9.2.4 电力晶体管GTR （Giant Transistor）250

9.2.5 电力场效应晶体管Power MOSFET （Metal Oxide Semiconductor Field Transistor）250

9.2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）251

9.2.7 集成门极换流晶闸管IGCT器件（Integrated Gate Commutated Thyristor）253

9.2.8 电子注入式增强门极晶体管IEGT （Injection Enhanced Gate Transistor）254

9.3 直流电动机调速原理及控制方法255

9.3.1 闭环直流调速系统数学模型255

9.3.2 闭环控制的直流调速系统263

9.4 交流电动机主要控制策略269

9.4.1 标量控制269

9.4.2 矢量控制技术273

9.4.3 直接转矩控制281

9.4.4 定子磁链轨迹控制287

9.5 热轧生产线主要电气传动控制系统295

9.5.1 直流电机无环流可逆调速系统295

9.5.2 负载换流逆变器299

9.5.3 交交变频控制系统301

9.5.4 交直交变频控制系统303

9.5.5 热轧主传动电气系统的应用306

参考文献313