Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизация управления качеством тонколистового проката. Автоматизация управления плоскостностью и качеством поверхности холоднокатаных полос. Книга
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
А.И. Божков
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА
(Цикл учебных пособий в 3-х книгах)
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЛОСКОСТНОСТЬЮ И
КАЧЕСТВОМ ПОВЕРХНОСТИ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС
КНИГА 3
Учебное пособие
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области
металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по направлению «Металлургия»
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2015
УДК 621.771.23
ISBN 978-5-88247-738-6 (Кн.3)
ISBN 978-5-88247-735-5
© ФГБОУ ВПО «Липецкий
государственный технический
университет», 2015
© Божков А.И., 2015
Б766
Рецензенты:
кафедра металлургии, машиностроения и технологического оборудования
(ММиТО) Череповецкого государственного университета (зав. кафедрой д-р
техн. наук И.А. Кожевникова; проф., д-р техн. наук, заслуженный деятель
науки и техники Э.А. Гарбер);
заведующий лабораторией пластической деформации металлических
материалов Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова
Российской академии наук д-р техн. наук В.С. Юсупов.
Божков, А.И.
Б 766 Автоматизация управления качеством тонколистового проката
(Цикл учебных пособий в 3-х книгах). Автоматизация управления
плоскостностью и качеством поверхности холоднокатаных полос. Кн.3:
учеб. пособие / А.И. Божков. – Липецк: Изд-во Липецкого
государственного технического университета, 2015. – 133 с.
ISBN 978-5-88247-738-6 (Кн.3)
ISBN 978-5-88247-735-5
Подробно рассмотрены и проанализированы стадии построения
автоматизированной системы управления плоскостностью холоднокатаных
полос. Приведены функциональная структура и основные виды обеспечения
автоматизированных подсистем управления плоскостностью и качеством
поверхности тонколистового проката, включенных в состав
автоматизированной системы управления качеством продукции (АСУК)
листопрокатного производства (ЛПП).
Ил. 12. Табл. 16. Библиогр. список: 164 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЛГТУ
УДК 621.771.23
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................................................................................................... 4
Глава 1. Подсистема управления плоскостностью проката............................... 6
1.1. Назначение, цели создания и функциональная структура подсистемы . 6
1.2. Основные этапы построения подсистемы управления плоскостностью
проката ............................................................................................................ 11
1.3. Математическое обеспечение подсистемы управления плоскостностью
проката ............................................................................................................ 18
1.4. Пример практического использования подсистемы ................................ 43
Глава 2. Подсистема управления качеством поверхности полос ..................... 49
2.1. Назначение, цели создания и функциональная структура подсистемы
управления качеством поверхности полос ................................................. 49
2.2. Математическое обеспечение подсистемы управления качеством
поверхности полос ........................................................................................ 56
2.2.1. Математические модели формирования шероховатости
поверхности полос ............................................................................................. 59
2.2.2. Пример практического использования методики расчёта характеристик
и шероховатости полос .................................................................................. 66
2.2.2.1. Порядок построения математической модели формирования
показателей шероховатости поверхности холоднокатаных полос ..... 66
2.2.2.2. Построение математической модели формирования
микрогеометрии поверхности оцинкованной полосы ......................... 79
2.2.3. Математические модели прогнозирования дефектов поверхности
тонколистового проката ............................................................................... 93
2.2.3.1. Математические модели прогнозирования дефектов
поверхности холоднокатаных полос ........................................................ 93
2.2.3.2. Математические модели прогнозирования дефектов
поверхности готовых полос в линии колпаковых печей ..................... 101
Библиографический список ................................................................................ 108
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Плоскостность является одним из основных геометрических показателей
качества тонколистового проката. Этот показатель определяется полем
остаточных напряжений в полосе, которое формируется при изменении ее
поперечного профиля под действием пластической деформации [7].
Следует подчеркнуть, что плоскостность продукции ЛПП формируется
при окончательных технологических операциях, которые могут приводить к
различной степени неравномерности пластической деформации по ширине
полос, и в той или иной мере зависеть от исходной плоскостности
обрабатываемой полосы.
Тем не менее регулирование с целью улучшения плоскостности полос
осуществляется на всех основных агрегатах технологической цепи не столько
для получения заданной плоскостности продукции, сколько для стабилизации
технологических процессов и улучшения промежуточного качества
полупродукта. Например, в линиях непрерывных травильных агрегатов (НТА)
устанавливают машины правки, которые улучшают плоскостность
горячекатаных полос. Это обеспечивает равномерное травление поверхности
полосы, качественный сварной шов, улучшает заправку полосы в стан
холодной прокатки и пр. [7].
Требуемая плоскостность холоднокатаной полосы способствует
стабилизации процесса термообработки в агрегате непрерывного отжига (АНО)
и снижению вероятности сваривания витков рулонов при отжиге в колпаковых
печах (за счет выравнивания по радиусу и высоте рулонов и снижения уровня
межвиткового давления) [7, 144-149].
Следовательно, управлять плоскостностью необходимо на всех основных
агрегатах ЛПП. Учитывая сложность управления этим достаточно «тонким»
показателем, целесообразно максимально автоматизировать процедуры выбора
4
оптимальных управляющих (регулирующих) воздействий, которые обеспечат
получение требуемой плоскостности полос по всей технологической цепи.
В третьей книге цикла учебных пособий «Автоматизация управления
качеством тонколистового проката» представлена и подробно рассмотрена
автоматизированная подсистема управления плоскостностью холоднокатаных
полос, приведены примеры ее практического использования в ЛПП в составе
АСУК.
В этом же учебном пособии представлена автоматизированная
подсистема управления качеством поверхности полос, которая также является
частью АСУК ЛПП.
Качество поверхности полосы оценивается ее микрогеометрией
(шероховатостью) и наличием дефектов. Приведены совместное решение
комплексной задачи управления формированием шероховатости
холоднокатаной и дрессированной полосы, а также математические модели
прогнозирования и способы предупреждения образования дефектов
поверхности полос.
Учебное пособие подготовлено для преподавателей, студентов и
аспирантов специальности «Обработка металлов давлением», может быть
полезно специалистам листопрокатного производства.
5
ГЛАВА 1. ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЛОСКОСТНОСТЬЮ ПРОКАТА
1.1. Назначение, цели создания и функциональная структура подсистемы
Назначение подсистемы
Подсистема управления плоскостностью проката (ПУППр)
предназначена:
для определения в режиме off-line эпюр удельных натяжений в
холоднокатаных полосах, способствующих стабильному и экономичному
производству готовой продукции заданного качества (в том числе и по
плоскостности) на различных технологических маршрутах листопрокатного
цеха;
для расчёта и выбора станочных профилировок валков и уставок
средств регулирования плоскостности (гидроизгиба и перекоса валков,
дифференцированной подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и др.)
на прокатных станах (в том числе, дрессировочных), обеспечивающих
получение в прокатанных полосах заданной эпюры удельных натяжений;
для определения и выбора в режиме off-line и коррекции в режиме on-
line технологии термообработки холоднокатаных полос (в диапазонах
накладываемых ограничений), обеспечивающей производство готовой
продукции (полос, листов, лент и пр.) с заданными показателями качества (в
том числе, и с заданной (высокой) плоскостностью);
для оценки, контроля и сбора информации о плоскостности готовой
продукции ЛПЦ.
Цели создания подсистемы:
производство всех видов продукции ЛПЦ с заданной (высокой)
плоскостностью и минимальными затратами;
обеспечение надёжного, точного и достоверного контроля и аттестации
всех видов продукции по плоскостности.
Функциональная структура
Подсистема включает девять взаимосвязанных вычислительных модулей
6
БД
АСУК
МОАД
1
МВПХ
2
МВСПВ
3
МВУСРП
4
МВРТП
5
МВРТР
6
МРПДС
7
МРПМП
8
МКАП
9
ПУППр
Рис. 1.1. Функциональная структура подсистемы управления плоскостностью
полос (обозначения в тексте; БД АСУК – база данных автоматизированной
системы управления качеством продукции ЛПЦ)
7
1 – модуль обработки и анализа данных измерений (МОАД) (см. рис.2.2
книга 1);
2 – модуль выбора эпюры (поля) остаточных напряжений (плоскостности) в
холоднокатаных и отожженных полосах (МВПХ);
3 – модуль выбора станочных профилировок валков на прокатных станах
(МВСПВ);
4 – модуль выбора уставок средств регулирования плоскостности (СРП) полос
на прокатных станах (МВУСРП);
5 – модуль выбора режимов термообработки холоднокатаных полос в агрегатах
непрерывного отжига (АНО), агрегатах непрерывного горячего цинкования
(АНГЦ) и пр. (МВРТП);
6 – модуль выбора режимов рекристаллизационного отжига холоднокатаных
полос в рулонах в колпаковых печах (МВРТР);
7 – модуль выбора регулирующих воздействий на плоскостность отожженных
полос в дрессировочных станах (в дрессировочных клетях АНО или АНГЦ)
(МРПДС);
8 – модуль выбора регулирующих воздействий на плоскостность
дрессированных полос в машине правки (ролико-правильная машина
(РПМ), машина правки растяжением (МПР) и пр.) (МРПМП);
9 – модуль контроля и аттестации продукции по плоскостности (МКАП).
Каждый вычислительный модуль состоит из отдельных блоков,
представляющих собой прикладные программы, с помощью которых можно
решать соответствующие специализированные задачи.
Основные функции, выполняемые отдельными вычислительными
модулями ПУППр:
1) МОАД – преобразование, обработка данных измерений и
формирование массивов входных и выходных переменных подсистемы; анализ
8
данных сформированных массивов с помощью методов математической
статистики, теории случайных процессов и пр. (см. рис. 2.2 книга 1).
Входные переменные (измеренные значения): режим прокатки в
многоклетьевом (реверсивном) стане (обжатие, скорость, натяжение);
энергосиловые параметры прокатки (усилие, момент, мощность и пр.); уставки
средств регулирования плоскостности прокатанных полос (гидроизгиб и
перекос валков, дифференцированная подача СОЖ и пр.); станочные
профилировки валков; заданные и измеренные характеристики
неплоскостности (амплитуда, период, эпюра остаточных напряжений и др.)
холоднокатаной полосы и продукции (полоса, лист, лента и др.); режим
термообработки в агрегатах непрерывного действия (температуры по зонам,
скорость движения и натяжение полосы); режим отжига в колпаковых печах
(температуры и время нагрева, выдержки и охлаждения, положение рулона в
стопе, защитная атмосфера и др.); режим дрессировки (обжатие, скорость,
натяжение); станочные профилировки валков, усилие гидроизгиба, подача
СОЖ в дрессировочном стане (в дрессировочной клети); диаметры правильных
роликов, усилие натяжения полосы в МПР; глубина погружения роликов в
РПМ и др.
Выходные переменные (рассчитанные значения): характеристики
неплоскостности отожженной полосы и готовой продукции; значения уставок
средств регулирования плоскостности полос и станочных профилировок валков
многоклетьевого (реверсивного) прокатного стана; режимы термообработки;
значения уставок средств регулирования плоскостности полос и станочных
профилировок валков дрессировочного стана (дрессировочной клети);
величины управляющих воздействий в МПР и РПМ; группы (классы)
плоскостности заданных партий (единиц гарантии качества) готовой
продукции.
2) МВПХ – определение вида и величины характеристик
неплоскостности (в том числе, косвенной – эпюра остаточных напряжений)
9
холоднокатаных и отожженных полос в функции заданного вектора критериев
(заданная неплоскостность продукции, минимум дефектов, стабильность
последующей технологии, минимум неравномерности свойств в единицах
продукции и др.).
3) МВСПВ – вычисление величин станочных профилировок валков на
прокатных станах в зависимости от заданных значений характеристик
неплоскостности холоднокатаных и отожженных полос для отдельных
(выделенных) групп типоразмеров.
4) МВУСРП – расчёт к оптимизации значений уставок СРП в
многоклетьевых (реверсивных) станах по критериям заданных характеристик
неплоскостности холоднокатаных полос и величин станочных профилировок
валков.
5) МВРТП – вычисление и выбор режима термообработки из диапазона
значений, задаваемого из условия получения требуемых физико-механических
и электромагнитных свойств металла, в функции заданной неплоскостности
отожженных полос (в частности, плоских).
6) МВРТР – вычисление и выбор режима отжига из заданных диапазонов
значений в функции требуемой неплоскостности и минимума дефектов
поверхности (см. главу 5) отожженных полос.
7) МРПДС – вычисление и оптимизация уставок СРП в дрессировочном
стане (клети) по критерию заданной неплоскостности дрессированной полосы с
учётом рассчитанных величин станочных профилировок валков.
8) МРПМП – расчёт регулирующих воздействий в машинах правки (в
случае наличия в технологической линии) в функции заданных значений
характеристик неплоскостности дрессированных полос и продукции (полоса,
лист, лента и пр.).
9) МКАП – вычисление характеристик неплоскостности продукции для
отдельных задаваемых единиц (участков полосы и ленты, листа и пр.) и партии
в целом. Коррекция результатов вычислений по результатам измерений и
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]