0 绪论 1
0.1 轧制过程自动化的基本概念 1
0.2 轧制过程自动化的发展概况 1
0.3 轧制过程自动化的必要性 2
0.4 本课程的内容和要求 5
1 轧制过程自动化与计算机控制系统 6
1.1 自动控制系统的基本组成和控制原理 7
1.1.1 控制系统的基本形式 7
1.1.2 闭环控制系统的组成及其基本环节 9
1.1.3 对反馈控制系统的基本要求 12
1.1.4 现代控制理论在轧制过程自动化中的应用 14
1.2 计算机控制系统的基本类型和应具备的性能 15
1.2.1 计算机控制系统的基本组成 15
1.2.2 计算机控制系统的基本类型 18
1.2.3 控制用计算机应具备的性能 21
1.3 轧制过程计算机控制系统的任务及其功能 22
1.3.1 热连轧（工艺）物料流程 22
1.3.2 热连轧计算机控制系统 23
1.3.3 热轧计算机控制系统的特点 39
2 轧件跟踪 41
2.1 轧制生产线上的数据区和数据流 41
2.1.1 原始数据区及其数据的输入 42
2.1.2 计算值数据区 43
2.1.3 实际值数据区 43
2.1.4 跟踪信号数据区 43
2.1.5 其他数据区 46
2.1.6 主要数据区中数据的流动 46
2.2 轧件跟踪的目的和方法 46
2.2.1 跟踪的目的 46
2.2.2 跟踪的方法 46
2.3 板带钢热连轧生产线上轧件的跟踪 48
2.3.1 跟踪区域的划分和跟踪功能 48
2.3.2 加热炉区域板坯的跟踪 49
2.3.3 粗轧区带钢的跟踪 49
2.3.4 精轧区带钢的跟踪 52
2.4 其他轧制过程中轧件的跟踪 54
2.4.1 冷连轧板带材轧制过程中轧件跟踪的特点 54
2.4.2 初轧轧制过程中轧件跟踪的特点 55
2.4.3 厚板轧制过程中轧件的跟踪 56
3 位置自动控制 57
3.1 位置自动控制系统的基本组成和结构 57
3.2 位置控制的基本要求和控制的基本原理 58
3.2.1 位置控制的基本要求 58
3.2.2 理想定位过程的理论分析和控制算法 59
3.2.3 位置控制量的实际计算和控制方式 63
3.3 提高位置控制精度和可靠性的措施 66
3.3.1 间隙的消除 66
3.3.2 重复设定 66
3.3.3 启动联锁条件的检查 66
3.4 位置控制系统程序的公用性和程序的组成 67
3.4.1 程序的公用性 67
3.4.2 程序的组成 68
3.5 存储程序控制的位置自动控制（SPC-APC） 69
3.5.1 存储程序控制的基本含义 69
3.5.2 SPC-APC的构成和功能 70
3.6 具有可编程序控制器的位置自动控制（PLC-APC） 72
3.6.1 可编程序控制器的基本含义和组成 72
3.6.2 飞剪机的PLC-APC的控制原理 73
3.7 轧钢车间中其他典型辅助设备的位置设定计算及其控制 80
3.7.1 立辊开口度的设定计算 80
3.7.2 侧导板开口度的设定计算及其控制 82
3.7.3 推钢机行程的设定及其自动控制 84
3.7.4 板坯抽出机行程的设定及其自动控制 86
4 厚度自动控制 88
4.1 板带钢厚度波动的原因及其厚度的变化规律 88
4.1.1 板带钢厚度波动的原因 88
4.1.2 轧制过程中厚度变化的基本规律 88
4.2 厚度自动控制的基本形式及控制原理 91
4.2.1 反馈式厚度自动控制基本原理 91
4.2.2 前馈式厚度自动控制的基本原理 94
4.2.3 监控式厚度自动控制的基本原理 95
4.2.4 张力式厚度自动控制基本原理 97
4.2.5 金属秒流量AGC控制的基本原理 98
4.2.6 液压式厚度自动控制基本原理 100
4.2.7 轧制力AGC（P-AGC）控制系统基本原理 107
4.2.8 绝对值AGC（ABS-AGC）控制系统的基本原理 110
4.2.9 动态设定型AGC（D-AGC）控制系统的基本原理 115
4.3 带钢热连轧厚度自动控制系统 117
4.3.1 轧机刚性系数的确定 117
4.3.2 热连轧AGC控制原理 117
4.3.3 弹跳修正量ΔSA的确定 119
4.3.4 偏心滤波量△SE的确定 120
4.3.5 监控AGC修正量△SM的确定 121
4.3.6 AGC功能控制框图 121
4.4 带钢冷连轧和单机轧制厚度自动控制系统 122
4.4.1 2030mm冷连轧机的主要设备组成 123
4.4.2 2030mm冷连轧机厚度自动控制系统功能组成 124
4.4.3 2030mm冷连轧机厚度自动控制效果的分析 138
4.4.4 1420mm冷连轧机厚度自动控制系统的特点 141
4.4.5 单机架冷轧机的μ-AGC自动控制系统 153
4.5 厚度自动控制系统中的补偿控制原理和措施 154
4.5.1 支持辊偏心的补偿控制 154
4.5.2 油膜厚度的补偿控制 159
4.5.3 板带钢宽度的补偿控制 161
4.5.4 压下补偿值的计算和控制 162
4.5.5 带钢尾部补偿值的计算 163
4.6 带钢热连轧带钢头部厚度设定及其自适应控制 165
4.6.1 轧制厚度的确定 165
4.6.2 带钢头部厚度设定 165
4.6.3 带钢变形特性的预先控制 166
4.6.4 入口修正 166
4.6.5 带钢头部厚度的自适应控制 167
5 带钢板形自动控制 170
5.1 带钢板形概念 170
5.1.1 何谓带钢板形 170
5.1.2 带钢板形缺陷的种类 172
5.1.3 用户对带钢平直度的要求 173
5.1.4 板形控制方法的历史发展 174
5.2 带钢板形控制的基本理论 175
5.2.1 板形缺陷的表示方法 175
5.2.2 带钢平直条件 178
5.2.3 板形的改善方法 180
5.2.4 辊系弹性变形理论 182
5.2.5 轧辊的压扁变形 184
5.2.6 轧辊的热凸度及磨损 186
5.3 CVC辊型及轧机变形解析 188
5.3.1 CVC辊型理论 188
5.3.2 CVC轧机辊系弹性变形模型 189
5.3.3 CVC轧机辊系弹性变形解析 196
5.4 带钢板形的检测与控制 197
5.4.1 板形检测技术 197
5.4.2 板形目标曲线的确定 202
5.4.3 板形自动控制的实现 203
5.5 板形调控机构设定计算 206
5.5.1 设定计算的功能与特点 206
5.5.2 设定计算的控制策略 207
5.5.3 设定计算方法的分类 207
5.5.4 设定计算的流程 209
5.5.5 轧辊热凸度计算 212
5.5.6 轧辊磨损计算 213
5.6 板形前馈控制 213
5.6.1 板形前馈控制的功能 213
5.6.2 热轧的温度和轧制力前馈控制 214
5.6.3 冷轧的轧制力前馈控制 215
5.7 板形闭环反馈控制 216
5.7.1 闭环反馈控制的功能 216
5.7.2 反馈控制策略 216
5.7.3 反馈控制计算模型 217
5.7.4 反馈控制的计算流程 224
6 厚板平面形状自动控制 226
6.1 厚板轧制的特征 226
6.2 厚板平面形状控制的目的和控制方法 226
6.3 厚板轧制时平面形状变化量的描述 229
6.4 厚板平面形状控制数学模型的建立 230
6.4.1 MAS轧制法数学模型的建立 231
6.4.2 狗骨轧制法数学模型的建立 234
6.4.3 立辊轧边法 239
6.4.4 差厚展宽轧制的过程和原理 245
6.5 平面形状控制中液压压下装置的特性 247
6.5.1 电动压下的缺点 247
6.5.2 液压压下装置的大行程高响应特性 247
6.5.3 液压压下装置的高速动作的特性 247
6.5.4 初始辊缝设定的高响应和高速度的压下装置 247
6.5.5 平面形状控制液压压下装置的特性关系 248
6.6 厚板轧制过程中的AGC控制系统 249
6.6.1 绝对值AGC的应用 250
6.6.2 新AGC 251
6.6.3 转向前压下量变更（DAT）控制 253
6.6.4 自动弯曲控制（ACC）的控制法 253
6.6.5 双AGC 253
6.7 平面形状控制的计算机控制系统 255
6.7.1 MAS轧制法的计算机控制系统 255
6.7.2 狗骨轧制法的计算机控制系统 256
6.7.3 立辊轧边法的计算机控制系统 258
7 连轧时的张力设定计算和张力的自动控制 259
7.1 轧制过程中张力的产生及其分析 259
7.1.1 张力的产生 259
7.1.2 张力的种类和作用 261
7.1.3 连轧过程中机架之间张力与其他工艺参数的关系 263
7.2 控制张力的基本方法及其原理 266
7.2.1 间接法控制张力的基本原理 267
7.2.2 直接法控制张力的基本原理 270
7.3 热连轧无张力自动控制 270
7.3.1 无张力自动控制的概要 270
7.3.2 双机连轧时控制张力的方法及其基本原理 272
7.3.3 型钢连轧时的微张力控制 282
7.3.4 棒材、线材轧制时的无张力控制 284
7.3.5 无张力控制展望 285
7.4 热连轧精轧机组连轧时的张力自动控制 286
7.4.1 精轧机组连轧的基本过程 286
7.4.2 机架间活套量的计算及其变化规律 289
7.4.3 控制活套所需的力矩 292
7.4.4 活套支持器的基本设定 294
7.4.5 连轧时活套支持器的自动控制系统 297
7.5 冷连轧机架间的张力控制 300
7.5.1 张力实际值的检测 300
7.5.2 静张力控制 301
7.5.3 动张力控制 303
7.5.4 第4～5机架间动张力控制（方式C） 305
7.6 张力卷取机控制 305
7.6.1 张力给定 307
7.6.2 硬芯控制 307
7.6.3 张力调节（转矩调节） 308
7.6.4 加速力矩（Mb） 309
7.6.5 弯曲力矩（MBl） 311
7.6.6 摩擦力矩（Mf） 312
7.6.7 转矩综合及其输出 312
8 平整时带钢延伸率自动控制 313
8.1 平整延伸率的基本含义 313
8.2 平整延伸率自动控制的基本内容 314
8.3 延伸率的测量原理及其测量系统 315
8.3.1 延伸率的测量原理 315
8.3.2 延伸率测量系统 316
8.3.3 关系参数（k1）对测量周期和测量精度的影响 317
8.4 通过调节前后S辊的速度实现带钢延伸率自动控制 318
8.4.1 固定速差给定电路 318
8.4.2 延伸率调节电路 319
8.5 通过调节带钢张力实现带钢延伸率自动控制 320
8.5.1 附加张力系数形成电路 321
8.5.2 延伸率相对误差形成电路 322
8.5.3 附加张力给定值形成电路 322
8.6 通过调节轧制压力实现带钢延伸率自动控制 323
8.6.1 轧制压力单独控制方式 323
8.6.2 张力加轧制压力方式 324
8.6.3 速度加轧制压力控制方式 324
8.7 延伸率控制系统在实际中使用状况 325
8.7.1 三种延伸率控制方式实际使用状况 325
8.7.2 轧机系统对延伸率控制系统的要求 326
8.7.3 延伸率数字测量系统与模拟调节系统的匹配 326
8.7.4 各种延伸率调节方式运行时各传动的运行状态 326
8.7.5 各种延伸率调节方式的极限值和调节范围 326
8.7.6 采用激光和脉冲编码器测速进行带钢延伸率测量和控制的预设定系统 327
8.8 连续退火机组中平整机延伸率控制系统 330
8.8.1 连续退火炉机组中平整机延伸率控制系统基本结构 330
8.8.2 连续退火炉机组中平整机延伸率控制程序结构 331
8.8.3 连续退火炉机组平整机延伸率控制系统实例 333
9 热轧板带钢宽度自动控制 334
9.1 概述 334
9.1.1 热轧板带钢宽度控制的目的 334
9.1.2 宽度控制的组成 335
9.1.3 宽度控制的功能 335
9.2 带钢轧机的宽度控制 336
9.2.1 工艺要求和设备配置 336
9.2.2 立辊和水平辊轧制后带钢的平面形状 336
9.2.3 板宽缺陷的形式和种类 337
9.2.4 板宽控制的数学模型 337
9.2.5 板宽控制的静态预设定 339
9.2.6 板宽的动态控制 340
9.2.7 板宽控制及其自适应 343
9.3 板宽控制的过程计算机系统 343
9.3.1 过程控制计算机的任务 343
9.3.2 轧制策略和道次计划计算的概念 345
9.3.3 宽度控制模型的建立 347
9.3.4 宽度的自适应及其计算 350
9.3.5 宽度控制的实现 354
9.4 板宽控制的基础自动化系统 356
9.4.1 粗轧基础自动化系统的组成 356
9.4.2 粗轧基础自动化系统的控制方式 357
9.4.3 粗轧基础自动化系统的控制功能 357
10 轧制过程中带钢的温度自动控制 360
10.1 轧制过程中温度变化的基本规律 360
10.1.1 轧制过程中的辐射传热 360
10.1.2 轧制过程中的对流传热 361
10.1.3 轧制过程中的传导传热 362
10.1.4 轧制过程中的塑性变形热和摩擦热 363
10.2 热连轧过程中的温降方程 364
10.2.1 带钢在辊道上运送时的温降方程 364
10.2.2 高压水除鳞情况下的温降方程 365
10.2.3 带钢在低压喷水冷却时的温降方程 366
10.2.4 带钢在精轧机组中的温降方程 367
10.3 热轧带钢终轧温度控制 369
10.3.1 终轧温度控制采用的主要设备 370
10.3.2 带钢头部终轧温度控制 370
10.3.3 使用温度加速度轧制时的终轧温度控制 376
10.3.4 使用功率加速度轧制时的终轧温度控制 377
10.3.5 终轧温度控制涉及的软件结构 380
10.4 热轧带钢卷取温度控制 380
10.4.1 层流冷却设备简况 380
10.4.2 卷取温度自动控制系统的设计 381
10.4.3 卷取温度控制及策略 382
10.4.4 主要数学模型 384
10.4.5 控制系统调试及控制效果 385
附录 粗轧跟踪修正的各种情况 387
主要英文缩写及说明 391
参考文献 395