轧钢设备及自动控制

第1章 轧钢生产概述

1.1 钢材种类及生产方式1

1.1.1 钢材种类1

1.1.2 轧钢生产方式2

1.2 轧钢生产工艺流程2

1.2.1 中厚板轧制2

1.2.2 热连轧板带轧制3

1.2.3 冷轧和冷连轧板带轧制4

1.2.4 钢管轧制8

1.2.5 型钢轧制9

1.3 轧钢机械设备9

1.3.1 轧钢机械设备的分类9

1.3.2 轧钢机械设备的发展趋势19

1.4 轧钢设备及生产技术发展概况21

1.4.1 宽带钢热连轧机及生产技术21

1.4.2 宽带钢冷连轧机及生产技术24

1.4.3 中厚板轧机及生产技术29

1.4.4 钢管轧机及生产技术31

1.4.5 线材轧机及生产技术32

1.5 轧钢生产过程自动化控制系统33

1.5.1 主要功能模块及系统软件结构33

1.5.2 计算机控制系统网络结构36

第2章 轧钢基本理论及数学模型37

2.1 轧钢基本概念37

2.1.1 弹性变形与塑性变形37

2.1.2 点的主应力状态图37

2.1.3 体积不变条件与最小阻力定律38

2.2 轧制原理基本知识39

2.2.1 简单轧制过程与非简单轧制过程39

2.2.2 轧制过程的变形区及参数40

2.2.3 金属塑性变形条件——塑性方程式44

2.3 秒流量连续方程45

2.4 轧机刚度模型46

2.4.1 弹跳方程与广义弹跳方程46

2.4.2 轧制力和弯辊力的纵向刚度48

2.4.3 轧制力和弯辊力的横向刚度49

2.5 带钢轧制过程中的温度模型50

2.5.1 带钢轧制过程中的温度研究简介50

2.5.2 轧制过程中带钢和轧辊温度测量51

2.5.3 轧制过程中带钢温度仿真模型52

2.5.4 轧制过程中轧辊温度仿真模型54

2.6 轧制力数学模型与在线计算模型64

2.6.1 基于塑性理论的轧制力计算模型65

2.6.2 基于有限元分析的轧制力计算模型66

2.6.3 基于人工智能的轧制力计算模型67

2.6.4 轧制力在线计算模型69

第3章 轧钢机及板形板厚控制75

3.1 轧钢机的组成及调整机构75

3.1.1 轧钢机的组成75

3.1.2 轧辊的调整机构和平衡装置77

3.1.3 轧钢机主传动装置82

3.2 轧辊与轧辊轴承84

3.2.1 轧辊辊系设计84

3.2.2 轧辊磨损与辊形评价98

3.2.3 轧辊制造技术105

3.2.4 轧辊剥落的控制与效果108

3.2.5 轧辊轴承120

3.3 带钢轧制厚度控制121

3.3.1 带钢厚度差产生原因分析121

3.3.2 轧件厚度的影响因素和厚度控制方案分析124

3.3.3 轧机液压AGC系统动态特性126

3.3.4 监控AGC和快速监控AGC129

3.3.5 SmithAGC和改进的SmithAGC132

3.3.6 常规秒流量AGC和扩展秒流量AGC136

3.3.7 热连轧机AGC厚度自动控制系统138

3.3.8 冷连轧机AGC厚度自动控制系统140

3.3.9 森吉米尔二十辊冷轧机AGC厚度自动控制系统143

3.4 带钢轧制板形控制与轧机机型144

3.4.1 板形及板形控制性能指标145

3.4.2 板形控制基本理论156

3.4.3 热连轧机机型设计163

3.4.4 冷连轧机机型设计173

3.4.5 热连轧机板形控制181

3.4.6 冷连轧机板形控制189

3.4.7 森吉米尔二十辊冷轧机板形控制202

3.5 板形板厚综合控制206

3.5.1 板形板厚综合控制系统的耦合关系206

3.5.2 板形板厚设定控制的解耦与应用210

3.5.3 板形板厚动态解耦控制215

第4章 高位出钢机及自动化218

4.1 概述218

4.2 高位出钢机的组成与性能219

4.3 电气控制系统的功能220

4.3.1 控制系统的功能221

4.3.2 PLC系统的构成223

4.4 电气控制系统工作原理224

4.4.1 电气控制系统构成224

4.4.2 电气控制系统工作原理224

4.4.3 出钢机的操作过程226

第5章 SP定宽压力机228

5.1 带钢宽度控制简介228

5.1.1 立辊调宽法229

5.1.2 SP定宽压力机调宽法230

5.2 定宽压力机工作原理与结构231

5.2.1 定宽压力机的作用及工作原理231

5.2.2 定宽压力机的结构232

5.2.3 定宽压力机的运动学分析233

5.3 定宽压力机的控制236

5.3.1 定宽压力机的同步控制236

5.3.2 定宽压力机的调宽轧制237

第6章 飞剪机239

6.1 概述239

6.1.1 飞剪机的基本要求239

6.1.2 飞剪机的类型及设备配置239

6.2 飞剪机调长方式244

6.2.1 启动工作制飞剪机的调长方式244

6.2.2 连续工作制飞剪机的调长方式245

6.2.3 飞剪机的同步机构246

6.3 飞剪的力能参数计算248

6.3.1 飞剪的剪切拉应力计算248

6.3.2 飞剪的电动机功率249

6.4 飞剪机的结构250

第7章 控冷设备及自动化255

7.1 控冷的目的和作用255

7.2 控冷过程的换热特性256

7.2.1 射流冲击的换热特性256

7.2.2 沸腾换热258

7.3 淬火与控冷过耦合场260

7.3.1 温度场的求解260

7.3.2 钢板冷却与变形262

7.4 控冷模型262

7.5 控冷的一般方式263

7.6 热轧板带材的控冷264

7.6.1 热轧中厚板的控冷264

7.6.2 热轧带材的控冷270

7.7 热轧型钢的控冷272

7.7.1 热轧H型钢的控冷272

7.7.2 热轧角钢的控冷274

7.8 热轧线、棒材的控冷275

7.8.1 控制冷却技术在线、棒材生产中的应用275

7.8.2 棒材穿水冷却276

7.8.3 线材控制冷却278

7.9 钢管的控冷280

7.9.1 国外钢管控冷发展280

7.9.2 国内钢管控冷发展280

7.9.3 钢管淬火控冷装置281

第8章 矫直机284

8.1 概述284

8.1.1 矫直机的作用与类型284

8.1.2 弹塑性弯曲的基本概念285

8.2 辊式矫直机287

8.2.1 轧件矫直过程与矫直工艺287

8.2.2 辊式矫直机力能参数计算290

8.2.3 辊式矫直机基本参数及结构292

8.3 拉伸弯曲矫直机组295

8.3.1 拉伸弯曲矫直机组的特点与结构295

8.3.2 拉伸弯曲矫直机组的矫直原理298

8.3.3 拉伸弯曲矫直机组的驱动形式300

第9章 卷取机303

9.1 热带钢卷取机303

9.1.1 热带钢卷取机的工艺要求303

9.1.2 热带钢卷取机的设备组成306

9.2 冷带钢卷取机311

9.2.1 冷带钢卷取机的工艺要求311

9.2.2 冷带钢卷取机的结构312

9.2.3 冷带钢卷取机的设计计算316

参考文献322

《轧钢设备及自动控制》主要介绍各类轧钢设备的用途、工作原理和设计计算方法、自动控制系统与控制技术，内容包括当前最受业界关注的带钢轧制厚度控制、板形控制与轧机机型，轧钢控冷设备及自动化，高位出钢机及自动化，以及SP定宽压力机、飞剪机、矫直机口卷取机等轧钢机械主要设备的工作原理和设计计算方法。《轧钢设备及自动控制》融入了作者近十五年来完成的国家科技攻关、国家自然科学基金和我国重要板带生产基地轧钢方面的科研合作项目成果，并尽可自皈映了轧钢设备及自动化方面的发展趋势。
《轧钢设备及自动控制》适合轧钢工程技术人员、研发人员阅读，也可作为高等工科院校冶金机械及自动化相关专业韵本科生、研究生教材。