唐山中厚板矯直機方案研究

唐山中厚板矯直機方案研究

1常用的一般矯直原則熱交換器的功能是將通過主電機旋轉(zhuǎn)的真實鋼板在熱態(tài)下彎曲，并消除erbol在加熱和冷卻過程中由于側(cè)面和側(cè)面波浪而折疊的平坦鋼板。在中厚板生產(chǎn)中,多數(shù)被矯鋼板上的原始曲率的大小與方向均是隨機的,即屬于具有多值原始曲率軋件的矯直問題。采用的一般矯直原則是:對軋件進行多次彈塑性反彎以消除其原始曲率的不均勻度,并逐漸將其矯平,達到矯直目的。在控制手段上一般只采用PLC進行簡單的輥縫設(shè)定,而沒有過程控制的參與及模型的計算與應(yīng)用。唐山中厚板矯直機主要技術(shù)參數(shù)如下:型式:四重11輥可逆式矯直板材厚度:5~50mm(100mm)矯直板材寬度:1550~3350mm鋼板長度:5000~42000mm矯直板材溫度:450~900℃矯直板材屈服極限:σs≤710MPa(冷態(tài)下)矯直機牌坊剛度:10000kN/mm最大矯直力:30000kN矯直輥數(shù)量:11根(上排5根、下排6根,含進、出料輥)矯直速度:0~±1~±2m/s矯直輥開口度:-30~+250mm上輥系最大傾動量:±10mm(向入口和出口方向傾動)2矯直機程序啟動前,cwn-12根據(jù)唐山中厚板矯直機的選型,矯直方案采用整體傾斜方案:該矯直方案主要是通過調(diào)整首尾端的壓下量,使首端壓下量使其相對反彎曲率CW=3~5,尾端壓下量的相對反彎曲率CWn-1=1。當確定第二輥及倒數(shù)第二輥(輥)上的反彎曲率后,就可按線性規(guī)律確定其它矯直輥的反彎曲率。該矯直方案的優(yōu)點在于符合鋼板矯直過程的變形特點。為保證矯直工藝軟件正確啟動,根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗,確定的啟動前提是輸入的矯直溫度必須高于450℃,低于800℃(厚板溫度在800℃以上)。另外矯直機的壓下量不能超出設(shè)備能力,且總矯直力不能超出設(shè)備最大負荷。根據(jù)理論參數(shù)值完成矯直后,若人工判斷板形不能滿足要求的情況下,啟動人工干預(yù)。3直機維修過程的自動化模型3.1矯直機過程機系統(tǒng)在進入控制冷卻時,根據(jù)控冷區(qū)前的測溫信號和熱檢(HMD)信號,過程跟蹤系統(tǒng)將PDI(PrimaryDataInput)數(shù)據(jù)和軋制數(shù)據(jù)傳送給矯直機過程計算機系統(tǒng)。矯直機過程機系統(tǒng)根據(jù)PDI數(shù)據(jù)查詢模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫和自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),最后將PDI、模型參數(shù)數(shù)據(jù)、自學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)整合成一個公共指針變量,并激活模型進行預(yù)計算。如果從層別數(shù)據(jù)庫能夠調(diào)出經(jīng)驗規(guī)程,則直接采用成熟經(jīng)驗規(guī)程進行矯直。如果沒有,進行矯直規(guī)程預(yù)計算,當數(shù)模計算完成后,則用于此軋件的一套完整的矯直規(guī)程被送回矯直機過程控制系統(tǒng)。如圖1所示。預(yù)計算數(shù)據(jù):矯直機入口壓下量、出口壓下量、矯直機彈跳量、矯直機速度、矯直力、矯直力矩等。3.2矯直機過程控制系統(tǒng)根據(jù)控冷出口反紅測溫儀和矯直入口測溫儀信號,過程跟蹤系統(tǒng)自動觸發(fā)入口修正計算,重新計算軋件變形抗力和矯直規(guī)程,如果溫度不符合矯直要求,程序給出報警信號并退出。如果溫度符合矯直要求,新的矯直規(guī)程被送回矯直機過程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計算結(jié)果傳遞給人機界面和PLC。矯直機根據(jù)此計算結(jié)果進行輥縫設(shè)置,如圖2所示。修正計算數(shù)據(jù):矯直機入口壓下量、出口壓下量、矯直機彈跳量、矯直機速度、矯直力、矯直力矩等。3.3矯直模型自學(xué)習(xí)矯直完成后,根據(jù)實際矯直力和設(shè)定輥縫值,以及人工反饋信號來對矯直模型進行自學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)計算通過中間層管理程序?qū)懭胂鄳?yīng)的模型數(shù)據(jù)庫中,自學(xué)習(xí)結(jié)果用于下塊鋼的設(shè)定。如圖3所示。3.3.1人工干預(yù)調(diào)整短期自學(xué)習(xí)目的是使設(shè)定軟件給出的該批規(guī)格的后續(xù)鋼板的理論設(shè)定值在正常生產(chǎn)條件下能確保鋼板得到矯正。根據(jù)現(xiàn)場情況以及程序的功能的區(qū)分,短期自學(xué)習(xí)修正的理論設(shè)定值主要為入口壓下量、出口壓下量、矯正力值。對于鋼板的矯正過程來講,對板形造成直接影響的就是入口壓下量、出口壓下量。同批規(guī)格的鋼板在矯正時,人工判斷板形如若不符合要求,就將實施人工干預(yù)。人工干預(yù)調(diào)整也是通過改變壓下量來達到使鋼板得到矯正的目的。短期自學(xué)習(xí)就是通過修正入口壓下量、出口壓下量、矯正力值來解決矯直機在矯直工作過程中產(chǎn)生的彈性變形、計算誤差、初始間隙設(shè)定及磨損等問題造成的綜合誤差。3.3.2修正理論設(shè)定值長期自學(xué)習(xí)具體指:在同種規(guī)格的一批鋼板通過理論設(shè)定的壓下量等力能參數(shù)能保證鋼板矯平的情況下,為使設(shè)定值精度提高,與實測值更為吻合,在同規(guī)格的該批鋼板矯正完畢后,進行修正模型,進而修正理論設(shè)定值,以使過程設(shè)定程序?qū)碓诔C正該規(guī)格鋼板時給出的理論設(shè)定值更為接近實測力能參數(shù)值。4矯直力及變形抗力模型唐山中厚板軋鋼生產(chǎn)線熱矯直機過程自動化模型設(shè)定系統(tǒng)主要由以下數(shù)學(xué)模型構(gòu)成:矯直曲率計算模型、彈復(fù)曲率、殘余曲率計算模型、塑性層系數(shù)模型、反彎模型壓下量確定模型、矯直過程中彎曲力矩計算模型、彎矩—曲率的關(guān)系模型、矯直力的計算模型、變形抗力模型。下面只對兩種主要的模型進行論述。4.1矯直速率方程對于同樣的材料,一段進行彈性極限彎曲,另一段進行彈塑性彎曲。如圖4所示,在它們各自的單位長度上的變形皆與其角位移即曲率角成正比,也與縱向纖維到中性層的距離成正比因此各自的彈性變形極限值的位置Ht將與曲率角成反比,即ε∑—總單位長度上的變形;εt—彈性變形極限值單位長度上的變形;C∑—總曲率角;Ct—彈性變形極限值曲率角;H—縱向纖維到中性層的距離;Ht—彈性變形極限值的位置;ρ∑—彈性曲率半經(jīng);ρt—極限彈性曲率半徑;σ∑—板材彈性應(yīng)力;ρt—板材彈性極限應(yīng)力令C∑/Ct=CC∑,稱為相對總曲率。已知塑彎比MM是ζ的函數(shù),故M也是C∑的函數(shù)。即CC∑=f(M)以矩形材為例,其經(jīng)典公式為:寫成:此式稱為矯直曲率方程式。對于理想材料的矩形材,已知:整理可寫成:同理可寫出其矯直曲率方程式為:對于矩形材,其矯直相對曲率為:其矯直曲率模型為:4.2輥內(nèi)彎曲力根據(jù)軋件在矯直過程中的狀態(tài),作用在輥子上的壓力如圖5所示,可根據(jù)各斷面的彎曲力矩,由平衡條件來可得到具體的矯直力,具體結(jié)果如下:式中:Pi—為各輥的矯直力;Mi—為各輥的矯直彎矩5鋼板熱狀態(tài)的機械性能唐山中厚板矯直是在軋制變形阻力較低的高溫(450~800℃)下進行的,在這種高溫狀態(tài)下,板