唐山中厚板矯直機(jī)方案研究

唐山中厚板矯直機(jī)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(guò)主電機(jī)旋轉(zhuǎn)的真實(shí)鋼板在熱態(tài)下彎曲，并消除erbol在加熱和冷卻過(guò)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(jī)的,即屬于具有多值原始曲率軋件的矯直問(wèn)題。采用的一般矯直原則是:對(duì)軋件進(jìn)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(dá)到矯直目的。在控制手段上一般只采用PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單的輥縫設(shè)定,而沒(méi)有過(guò)程控制的參與及模型的計(jì)算與應(yīng)用。唐山中厚板矯直機(jī)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(zhǎng)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(jī)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(jìn)、出料輥)矯直速度:0~±1~±2m/s矯直輥開(kāi)口度:-30~+250mm上輥系最大傾動(dòng)量:±10mm(向入口和出口方向傾動(dòng))2矯直機(jī)程序啟動(dòng)前,cwn-12根據(jù)唐山中厚板矯直機(jī)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(guò)調(diào)整首尾端的壓下量,使首端壓下量使其相對(duì)反彎曲率CW=3~5,尾端壓下量的相對(duì)反彎曲率CWn-1=1。當(dāng)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(diǎn)在于符合鋼板矯直過(guò)程的變形特點(diǎn)。為保證矯直工藝軟件正確啟動(dòng),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),確定的啟動(dòng)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(jī)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(fù)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(mǎn)足要求的情況下,啟動(dòng)人工干預(yù)。3直機(jī)維修過(guò)程的自動(dòng)化模型3.1矯直機(jī)過(guò)程機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)入控制冷卻時(shí),根據(jù)控冷區(qū)前的測(cè)溫信號(hào)和熱檢(HMD)信號(hào),過(guò)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(jī)過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。矯直機(jī)過(guò)程機(jī)系統(tǒng)根據(jù)PDI數(shù)據(jù)查詢(xún)模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)公共指針變量,并激活模型進(jìn)行預(yù)計(jì)算。如果從層別數(shù)據(jù)庫(kù)能夠調(diào)出經(jīng)驗(yàn)規(guī)程,則直接采用成熟經(jīng)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行矯直。如果沒(méi)有,進(jìn)行矯直規(guī)程預(yù)計(jì)算,當(dāng)數(shù)模計(jì)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(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)。如圖1所示。預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù):矯直機(jī)入口壓下量、出口壓下量、矯直機(jī)彈跳量、矯直機(jī)速度、矯直力、矯直力矩等。3.2矯直機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)控冷出口反紅測(cè)溫儀和矯直入口測(cè)溫儀信號(hào),過(guò)程跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)入口修正計(jì)算,重新計(jì)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(bào)警信號(hào)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(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將計(jì)算結(jié)果傳遞給人機(jī)界面和PLC。矯直機(jī)根據(jù)此計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輥縫設(shè)置,如圖2所示。修正計(jì)算數(shù)據(jù):矯直機(jī)入口壓下量、出口壓下量、矯直機(jī)彈跳量、矯直機(jī)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(shí)際矯直力和設(shè)定輥縫值,以及人工反饋信號(hào)來(lái)對(duì)矯直模型進(jìn)行自學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)計(jì)算通過(guò)中間層管理程序?qū)懭胂鄳?yīng)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǎng)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(duì)于鋼板的矯正過(guò)程來(lái)講,對(duì)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(shí),人工判斷板形如若不符合要求,就將實(shí)施人工干預(yù)。人工干預(yù)調(diào)整也是通過(guò)改變壓下量來(lái)達(dá)到使鋼板得到矯正的目的。短期自學(xué)習(xí)就是通過(guò)修正入口壓下量、出口壓下量、矯正力值來(lái)解決矯直機(jī)在矯直工作過(guò)程中產(chǎn)生的彈性變形、計(jì)算誤差、初始間隙設(shè)定及磨損等問(wèn)題造成的綜合誤差。3.3.2修正理論設(shè)定值長(zhǎng)期自學(xué)習(xí)具體指:在同種規(guī)格的一批鋼板通過(guò)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(shí)測(cè)值更為吻合,在同規(guī)格的該批鋼板矯正完畢后,進(jìn)行修正模型,進(jìn)而修正理論設(shè)定值,以使過(guò)程設(shè)定程序?qū)?lái)在矯正該規(guī)格鋼板時(shí)給出的理論設(shè)定值更為接近實(shí)測(cè)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(jī)過(guò)程自動(dòng)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(jì)算模型、彈復(fù)曲率、殘余曲率計(jì)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(guò)程中彎曲力矩計(jì)算模型、彎矩—曲率的關(guān)系模型、矯直力的計(jì)算模型、變形抗力模型。下面只對(duì)兩種主要的模型進(jìn)行論述。4.1矯直速率方程對(duì)于同樣的材料,一段進(jìn)行彈性極限彎曲,另一段進(jìn)行彈塑性彎曲。如圖4所示,在它們各自的單位長(zhǎng)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(zhǎng)度上的變形;εt—彈性變形極限值單位長(zhǎng)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(chēng)為相對(duì)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(xiě)成:此式稱(chēng)為矯直曲率方程式。對(duì)于理想材料的矩形材,已知:整理可寫(xiě)成:同理可寫(xiě)出其矯直曲率方程式為:對(duì)于矩形材,其矯直相對(duì)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(guò)程中的狀態(tài),作用在輥?zhàn)由系膲毫θ鐖D5所示,可根據(jù)各斷面的彎曲力矩,由平衡條件來(lái)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(jī)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(jìn)行的,在這種高溫狀態(tài)下,板