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前言1

第1章 冷连轧带钢生产概述1

1.1 冷轧带钢典型产品1

1.2 冷轧带钢生产特点2

1.2.1 大张力轧制2

1.2.2 加工硬化2

1.2.3 大宽厚比2

1.2.4 工艺冷却和润滑3

1.3 冷连轧带钢生产流程4

1.3.1 酸洗4

1.3.2 冷连轧4

1.3.3 退火11

1.3.4 平整13

1.4 典型冷连轧生产线简介14

1.4.1 镀锡板冷连轧14

1.4.2 无取向硅钢冷连轧17

1.4.3 通用宽带钢冷连轧18

1.4.4 大型宽带钢冷连轧20

1.5 冷连轧生产新技术及未来发展趋势22

1.5.1 无酸去除氧化铁皮工艺22

1.5.2 双机架可逆冷连轧工艺22

1.5.3 感应加热连续退火23

1.6 冷连轧生产自动化系统构成与功能24

1.6.1 检测仪表24

1.6.2 分布式计算机控制系统25

第2章 轧制参数与塑性变形理论29

2.1 轧制过程的几何参数29

2.1.1 变形区与简单轧制29

2.1.2 轧制变形描述30

2.1.3 咬入角与接触弧长度31

2.1.4 稳定轧制条件32

2.1.5 前滑34

2.2 弹塑性曲线37

2.3 轧制过程的力能参数38

2.3.1 计算单位轧制力的理论简介38

2.3.2 轧制力的工程计算41

2.3.3 轧制力矩的计算43

2.3.4 主电机功率46

2.4 应力应变状态47

2.4.1 应力状态47

2.4.2 应变状态53

2.5 弹塑性变形基本方程55

2.5.1 平衡方程和几何方程55

2.5.2 屈服条件与等效应力58

2.5.3 应力与应变关系方程60

第3章 冷轧过程有限元分析64

3.1 轧制过程分析方法简介64

3.1.1 轧制参数的解析法64

3.1.2 轧制过程的数值模拟方法66

3.1.3 人工智能方法在轧制参数计算中的应用68

3.2 弹塑性变形分析的基本理论71

3.2.1 变形过程的描述71

3.2.2 应变张量与应变速率张量73

3.2.3 应力张量与应力速率张量74

3.2.4 基本方程76

3.2.5 弹塑性变形理论的本构关系—全量理论和增量理论76

3.3 弹塑性有限元方法78

3.3.1 塑性加工有限元的分类78

3.3.2 弹塑性有限元的求解思路79

3.3.3 小变形弹塑性有限元法80

3.3.4 有限变形弹塑性有限元法84

3.3.5 显式动力分析弹塑性有限元法87

3.4 弹塑性有限元求解中几个问题的处理90

3.4.1 有限元网格划分和单元类型选择90

3.4.2 接触条件处理92

3.4.3 摩擦条件处理93

3.4.4 非线性方程组求解方法96

3.4.5 迭代收敛判据97

3.5 带钢冷轧过程有限元求解实例99

3.5.1 计算条件99

3.5.2 轧制压力分布的有限元计算结果100

3.5.3 各种参数对轧制过程影响的有限元计算结果104

3.5.4 接触弧长的计算结果107

3.5.5 冷轧带钢边部减薄的计算结果110

第4章 冷连轧计算机过程控制系统112

4.1 过程控制系统概述112

4.2 计算机过程控制硬件与软件组成112

4.2.1 过程控制硬件组成112

4.2.2 过程控制系统软件组成113

4.2.3 系统应用策略114

4.2.4 应用程序进程及功能116

4.3 过程控制数据通信与数据管理121

4.3.1 过程控制数据通信121

4.3.2 过程控制数据管理124

4.4 冷连轧跟踪控制146

4.4.1 入口区域跟踪146

4.4.2 轧机区域跟踪149

4.4.3 出口区域跟踪152

4.5 HMI系统功能与通信153

4.5.1 HMI组成与功能153

4.5.2 HMI系统通信156

第5章 冷连轧过程控制模型系统159

5.1 概述159

5.1.1 冷连轧过程控制模型系统的组成159

5.1.2 模型分类161

5.1.3 建立方法161

5.2 在线控制工艺参数计算模型162

5.2.1 冷轧变形区的构成162

5.2.2 变形抗力模型162

5.2.3 摩擦系数模型166

5.2.4 轧辊压扁模型169

5.2.5 前滑模型170

5.2.6 轧制力模型171

5.2.7 轧制力矩模型176

5.2.8 电机功率模型176

5.2.9 轧机弹性模数模型176

5.2.10 辊缝模型177

5.2.11 带钢塑性系数模型178

5.2.12 弯辊力计算模型178

5.2.13 轧辊窜辊模型178

5.3 轧制规程与负荷分配计算179

5.3.1 数据管理179

5.3.2 计算触发条件184

5.3.3 负荷分配185

5.3.4 速度制度197

5.3.5 张力制度200

5.4 动态变规格设定计算201

5.4.1 概述201

5.4.2 动态变规格控制方式203

5.4.3 动态变规格张力微分方程205

5.4.4 动态变规格设定模型增量算法207

5.4.5 动态变规格修正计算214

5.4.6 动态变规格实际应用218

5.5 数据分析220

第6章 冷轧板形解析模型222

6.1 板形解析概述222

6.1.1 板形的基本概念222

6.1.2 板形解析概述222

6.2 辊系弹性变形计算223

6.2.1 影响函数法计算模型的建立224

6.2.2 影响函数法在辊系弹性变形计算中的应用229

6.2.3 冷轧薄带钢工作辊边部接触分析242

6.3 张应力分布计算245

6.3.1 张应力计算方法概述245

6.3.2 张应力分布计算模型建立247

6.3.3 张应力分布计算结果及分析251

6.4 冷轧温度场计算253

6.4.1 温度场计算方法概述253

6.4.2 冷轧热变形特点254

6.4.3 轧辊热变形计算模型255

6.4.4 带钢温度模型262

6.4.5 热变形计算应用271

6.5 轧辊磨损计算272

6.5.1 冷轧轧辊磨损影响因素272

6.5.2 轧辊磨损模型的建立273

6.5.3 磨损计算结果275

6.6 板形控制预设定计算276

6.6.1 板形控制预设定功能276

6.6.2 板形目标曲线277

6.6.3 预设定模型282

6.6.4 实例应用289

6.7 辊型设计及优化291

6.7.1 辊型对轧制因素的影响291

6.7.2 辊型设计及优化方法294

6.7.3 辊型设计及优化应用294

第7章 模型自适应学习原理与应用298

7.1 模型自适应学习的意义298

7.2 模型自适应学习的算法299

7.3 基于指数平滑的模型自适应学习303

7.3.1 自适应学习的类型303

7.3.2 实测数据的采集与判断304

7.3.3 实测数据的处理与计算312

7.3.4 模型自适应学习319

7.4 指数平滑与神经元网络结合的模型自适应学习325

7.4.1 指数平滑因子的确定326

7.4.2 自适应系数构成328

7.4.3 数学模型的神经元网络优化329

7.4.4 神经网络训练333

7.4.5 模型自适应学习效果分析341

参考文献342