二辊轧机

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2023年3月17日发(作者：课前演讲)

二辊铝板带热轧机轧辊热效应研究及凸度自动控制系统开发

热轧铝板带的凸度是影响热轧产品质量的关键因素,而在对其进行理论研究

与控制的过程中,轧辊热效应是必须要考虑的因素。现有的热轧板带凸度控制装

置对轧机的基础设备要求较高,且设备投入大,适用于先进的铝板带热轧机,但即

使热轧机配有多种先进的板形控制手段,也未能实现铝板带凸度的精确控制。

此外,国内热轧铝板带企业多为中小型企业,生产条件和轧机设备相对落后。

因此,寻求简单、经济、高精度的热轧铝板带凸度控制方法是十分必要的。

本文在理论和实验研究的基础上,提出一种间接式热轧铝板带凸度自动检测

和控制系统,并应用于二辊铝板带热轧机上,实现了板带凸度的检测与控制。其主

要研究内容如下：(1)基于湍流射流理论,建立轧辊与冷却液间流-热耦合模型,

在模型仿真分析的基础上,优化轧机冷却系统的结构参数,提高其冷却性能。

并在此基础上,开发该轧机的分段冷却系统,包括先导型常闭电磁阀的设计

以及分段冷却系统的结构设计。最后通过针对性的现场实验对该冷却系统的冷却

能力进行验证。

(2)对轧辊热效应进行深入研究。利用有限元方法建立轧辊三维温度场模型,

分析轧制过程和轧制间歇期内轧辊热效应的变化规律,以及冷却液流量、轧制速

度、冷却液分布等因素的影响。

在板带与轧辊之间接触换热系数的计算中考虑了板带变形热和摩擦热,基于

有限元方法计算相应轧制条件下二辊铝板带热轧机轧辊与冷却液间的对流换热

系数,计算过程中轧辊温度和板带温度均为在线实测值,最终得到更为精确的轧

辊热效应分析结果。(3)利用红外传感器的测温原理,考虑热轧铝板带生产过程中

冷却液以及轧辊表面氧化铝等外界因素对温度测量结果的影响,研发了轧辊温度

在线测量系统和热轧铝板带温度在线测量系统,包括机械结构和控制系统的设计,

实现轧制过程中轧辊和板带温度的在线检测。

(4)基于人工神经网络理论,并在轧辊测温系统研发成功的基础上,提出热轧

铝板带凸度的间接检测方法。综合考虑预测模型的收敛速度和预测精度,建立自

适应PSO-BP神经网络模型,并利用实际轧制过程中的轧制参数训练该网络模型,

从而得到热轧铝板带凸度预测模型,最终实现根据轧辊温度及相关轧制参数间接

检测板带凸度的目的。

(5)基于模糊控制理论,研发轧辊分段冷却闭环模糊控制系统,该系统以轧辊

温度预设定模型为目标,以轧辊测温系统为反馈环节,分段冷却系统为执行机构。

在此基础上,结合热轧铝板带凸度影响因素的理论分析,提出了热轧铝板带凸度

的间接控制方法,并将其应用于实际的热轧生产中,通过针对性的现场实验验证

了控制方法的有效性。