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
окончательная аттестация продукции в зависимости от производственного
заказа.
Перечисленные выше функции более подробно рассмотрены и
проанализированы в разделе 1.3.
Учитывая, что плоскостность полос является одним из основных
показателей качества тонколистового проката, к тому же очень сложным с
точки зрения управления, автор посчитал нужным привести в качестве
практического примера построения отдельной подсистемы в рамках АСУК
ЛПЦ схему построения именно этой подсистемы (ПУППр).
1.2. Основные этапы построения подсистемы управления плоскостностью
проката
На рис. 1.2 представлена схема построения ПУППр, на примере которой
можно оценить степень трудоёмкости и сложности научно-исследовательских,
проектных и внедренческих работ, проводимых на каждом этапе построения
каждой подсистемы, включенной в состав АСУК ЛПЦ (см рис. 1.2.).
На рис. 1.2 в каждом блоке схемы после описания выполняемых функций
указаны ссылки на научно-технические работы, выполненные под
руководством и при участии автора, в которых подробно изложены методики
проведения, основные результаты исследований, методы построения
математических моделей формирования и алгоритмы управления
плоскостностью тонколистового проката, а также другая информация и
сведения, которые целесообразно включить в различные виды обеспечения
подсистемы.
11
Определение показателей, характеризующих неплоскостность полосы
(скрытую и явную). Выбор и (или) разработка методик их количественной
оценки [4, 7, 96-103]
Исследование процесса формирования плоскостности полос на
многоклетьевом (реверсивном) стане холодной прокатки [4, 7, 104-113]
Исследование влияния качества горячекатаного подката и воздействий
различных клетей (проходов) стана на плоскостность холоднокатаной полосы
[4, 7, 104-113]
Уточнение задач, решаемых с помощью средств регулирования различных
клетей [4, 7, 106, 114-119]
Проведение активных экспериментов на стане холодной прокатки
в соответствии с уточненными задачами [4, 7, 106, 105-109]
Исследование процессов, определяющих изменение плоскостности
холоднокатаных полос в линиях агрегатов термической обработки [5, 97-98,
120-130]
Выявление возможных управляющих воздействий в линиях АТО ЛПЦ [5, 97-
98, 120-130]
Экспериментальная оценка влияния этих воздействий на плоскостность
отожженных полос [5, 120-130]
Исследование влияния процесса дрессировки на плоскостность отожженных
полос [4, 7, 134]
Выявление управляющих воздействий и экспериментальная оценка их влияния
на плоскостность продукции ЛПЦ [4-7, 114-119, 121-125, 127-131]
Этап исследования
2
1
Рис. 1.2. Основные этапы построения подсистемы управления плоскостью
проката в составе АСУК ЛПЦ
12
Изучение возможностей для получения информации
о плоскостности полос на различных агрегатах цеха [4-7]
Разработка алгоритмов сбора, обработки и
преобразования данных измерений [4-7, 99-101, 117, 134]
Разработка методики оценки погрешностей измерений и проверка
соответствия показаний измерителей и фактической
неплоскостности полос [4-7, 102 и др.]
Формирование
базы данных (БД)
Этап разработки нформационного
обеспечения подсистемы
1
3 2
Рис. 1.2. Продолжение
13
2
3
Этап разработки математического обеспечения подсистемы
Математические модели, построенные
аналитическими методами
Модель формирования эпюры
продольных остаточных натяжений в
полосе при холодной прокатке [4-7]
Модель формирования фактической
неплоскостности полос [4, 66]
Разработка методики сжатого цифрового
представления эпюры продольных
напряжений в полосе [4, 7, 99-100, 164]
Модели, описывающие процессы продольной и
поперечной устойчивости полосы при холодной
прокатке на многоклетьевом стане [4,109-110, и др]
Модели, описывающие релаксацию
остаточных напряжений в холоднокатаной
полосе при отжиге [5, 7]
Математическое описание процессов
формирования фактической неплоскост-
ности отожженных полос [5, 7, 120-130]
Модели формирования и изменения
характеристик неплоскостности
полос при дрессировке [4, 7, 134]
Разработка практической методики
контроля и сбора информации о
плоскостности холоднокатаных полос [4,7]
Разработка практической методики
сортировки готового проката по группам
плоскостности [4, 134]
Математические модели,
построенные эмпирическими
методами
Модель, описывающая взаимосвязь эпюры
удельных натяжений
и поперечного профиля полосы [4-7]
Модели анализа случайного
поля
напряжений в
холоднокатаной полосе
[4, 104]
Модели, описывающие
влияние
воздействий на эпюры
удельных
натяжений в холоднокатаной
полосе [4, 7, 110-111]
Модель формирования
фактической
неплоскостности полос [4, 5,
Модель формирования
плоскостности полос в
линиях АТО [5, 7]
Модель формирования
плоскостности
дрессированных полос
[5, 7]
Практическая проверка и адаптация моделей
Разработка алгоритмов регулирования плоскостности полос на прокатных
станах, в АТО, на дрессировочном стане и в машинах правки
Разработка алгоритма управления плоскостностью полос в цехе
(тактический и оперативный уровень)
4
Рис. 1.2. Продолжение
14
Разработка пакета прикладных программ для стана холодной прокатки
Разработка пакета прикладных программ для АТО
Разработка пакета прикладных программ для дрессировочного
Разработка пакета системных программ
Отладка программ, их модернизация
Этап разработки программного
обеспечения
Разработка технического руководства по управлению
плоскостностью полос в ЛПЦ
Разработка рекомендаций по регулированию
плоскостности полос на стане холодной прокатки
Разработка рекомендаций по регулированию
плоскостности полос в АТО и на дрессировочном стане (клети)
Подготовка (обучение) технологического персонала
Этап разработки и внедрения
практических рекомендаций
3 6 4
5
Рис. 1.2. Продолжение
15
Разработка функциональной структуры подсистемы управления
плоскостностью полос в ЛПЦ
Разработка и согласование технического задания
на создание подсистемы
Разработка документации по программному обеспечению
Разработка документации по информационному обеспечению
Этап системных решений
Разработка общесистемной документации
Разработка функциональной структуры системы автоматического
регулирования плоскостности полос на стане холодной прокатки
(САРП)
Разработка технического задания
на создание САРП
Разработка документации по программному и информационному
обеспечению системы
Разработка общесистемной документации
7
5
6
Рис. 1.2. Продолжение
16
Этап обучения персонала
Разработка интерфейса (рабочего меню)
подсистемы и отдельных САРП
Разработка организационного обеспечения
(технического руководства пользователя) подсистемы
Подготовка и обучение персонала работе с САРП и подсистемой
Этап подготовки подсистемы к
вводу в эксплуатацию
Проверка комплекта документации, разработанного
на предыдущих этапах, согласование с "Заказчиком"
Разработка методики проведения опытно-промышленных
испытаний и согласование её с "Заказчиком"
Создание рабочей группы по проведению опытно-промышленных
испытаний с представителями "Исполнителя" и "Заказчика"
Проведение испытаний и соответствующая доработка
(совершенствование) подсистемы
Ввод подсистемы в опытно-промышленную эксплуатацию
на установленный "Заказчиком" срок
Анализ результатов опытно-промышленной эксплуатации
и разработка заключения об эффективности работы подсистемы в
промышленных условиях ЛПЦ
Доработка подсистемы
6
9
7
8
Рис. 1.2. Продолжение
17
Этап ввода в действие
подсистемы
Разработка "Акта о вводе в действие" подсистемы
Слежение за результатами работы подсистемы
(сопровождение подсистемы)
Окончательная передача подсистемы соответствующим
подразделениям "Заказчика"
8
9
Рис. 1.2. Окончание. Основные этапы построения подсистемы управления
плоскостностью проката в составе АСУК ЛПЦ
1.3. Математическое обеспечение подсистемы управления плоскостностью
проката
Математическое обеспечение подсистемы предназначено для решения
функциональных задач, перечисленных в разделе 1.1, с помощью
вычислительных модулей 1-9 (см. рис. 1.1).
В основу математического обеспечения ПУППр положены
математические модели формирования плоскостности полос на
технологических агрегатах листопрокатного производства.
Модели, полученные классическими аналитическими, эмпирическими и
комбинированными методами с использованием результатов исследования (см.
рис. 1.2), предоставили необходимую и достаточную информацию для
разработки следующих алгоритмов (см. рис. 1.1): сбора, обработки и анализа
входных данных (МОАД); расчёта эпюры удельных натяжений в
холоднокатаных полосах (МВПХ); расчёта станочных профилировок валков и
18
регулирующих воздействий на прокатных станах (МВСПВ, МВУСРП); расчёта
режимов термообработки в различных технологических линиях (МВРТП,
МВРТР); расчёта регулирующих воздействий на дрессировочных станах
(МРПДС); расчёта регулирующих воздействий в линиях правки (МРПМП);
расчёта и сбора информации о характеристиках неплоскостности продукции
ЛПЦ; управления плоскостностью полос в ЛПЦ.
Прежде чем перейти непосредственно к описанию алгоритмов решения
поставленных задач и работы подсистемы напомним читателям схему
формирования остаточных напряжений в обрабатываемой полосе и связанной с
ним неплоскостности по мере прохождения по технологической цепи
производства [7, рис. 1.1].
Внутренние остаточные продольные напряжения, возникающие в
холоднокатаных полосах в результате неравномерности необратимой
(пластической) деформации по их ширине, всегда уравновешены (остаточные
напряжения сжатия уравнивают остаточные напряжения растяжения).
Различают внутренние напряжения 1, 2 и 3-го родов, соответствующие макро-,
микро- и атомарным областям металла полосы и определенным образом
связанные между собой. Следует подчеркнуть, что искривление поверхности
(неплоскостность) полос, образование трещин, их рост и разрушение металла
происходит, как правило, если остаточные напряжения первого рода
соответствующего знака превышают некоторые предельные значения.
Процесс формирования поля остаточных напряжений носит
наследственный характер и связан с изменением их величины и
перераспределением по ширине и длине полосы практически на всех основных
агрегатах листопрокатных цехов металлургического комбината. Причём,
механизм этого формирования на тех или иных агрегатах различен.
Наиболее сложен механизм образования остаточных напряжений в
горячекатаной полосе. В этом случае поле напряжений формируется в
результате неравномерности высокотемпературной пластической деформации,
когда перемещение дислокаций происходит с различной интенсивностью по
19
ширине и длине полосы под одновременным действием внешних напряжений
(объемное напряженное состояние металла в очаге деформации) и
температурного воздействия, а также неравномерности условий охлаждения на
отводящем рольганге и при остывании рулона.
К основным причинам неравномерности деформации при горячей
прокатке можно отнести: неравномерность химического состава и
неоднородность микроструктуры металла; упругую деформацию и износ
элементов клети и валков; неравномерность охлаждения; изменение скорости
прокатки; управляющие воздействия – дополнительный и противоизгиб,
перемещение валков в вертикальной и горизонтальной плоскостях и др.);
различная интенсивность излучения и конвекции на краях и в середине полосы
и др.
Далее, по мере прохождения металла по технологической линии
производства, происходит изменение поля остаточных напряжений в
горячекатаной полосе в машинах правки (в непрерывном травильном агрегате).
Для уменьшения неравномерности остаточных напряжений на практике, как
правило, используют машины двух типов: машину правки растяжением (МПР)
и ролико-правильную машину (РПМ). Механизм изменения поля напряжений в
них несколько отличается.
Так в МПР под действием растягивающих и изгибающих напряжений
участки полосы с остаточными напряжениями растяжения деформируются
пластически за счёт роста влияния внешних зон на процессы перемещения
дислокаций, а участки с остаточными напряжениями сжатия – упруго. Таким
образом, происходит перераспределение и снижение неравномерности
остаточных напряжений в полосе.
В РПМ полоса подвержена в основном воздействию напряжений изгиба.
При знакопеременном изгибе участка с остаточными напряжениями
растяжения деформируются пластически, а с напряжениями сжатия – упруго,
хотя и с меньшей интенсивностью, чем в МПР из-за отсутствия напряжений
растяжения.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]