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
( , ) ( , ) ,
хол хол
y x y x
(1.32)
,
от от
AT
( , )
АНО
yx
( , )
КП
yx
,
от от
AT
1
( , ) ( , ) ,
( , ) ( , ) ,
АНО АНО
КП КП
y x y x
y x y x
(1.33)
1
,
2. Сравнение измеренных характеристик неплоскостности с
вычисленными, например:
где – заданная погрешность.
3. Если условие (1.32) выполняется, то заданный режим обработки в АТО
остается неизменным (модуль 2).
4. Если условие (1.32) не выполняется, то перед термообработкой
отслеживаемой партии металла (полосы) режим корректируется.
Технологические факторы АТО варьируются с учетом их влияния на физикомеханические и электромагнитные свойства металла в заранее заданных
технологически обоснованных диапазонах (см. п. 7 алгоритма off-line, модули
5-7). Варьирование производится до выполнения условия (1.31).
5. Измерение характеристик неплоскостности отожженной полосы
.
6. Расчет
или
по измеренным значениям
с
использованием ф-лы (1.25) – (1.27) и методики [4, рис. 2.4, с. 50].
7. Сравнение условно (косвенно) измеренных характеристик
неплоскостности отожженной полосы с вычисленными ранее (см. п.7.
алгоритма off-line) – по аналогии с п. 2.
где
– заданные величины погрешностей (ошибок).
8. Если условие (1.33) выполняется, то режим дрессировки и настройка
СРП дрессировочного стана остаются неизменными (см. п. 5 алгоритма offline).
9. В противном случае перед дрессировкой отслеживаемой партии
металла корректируются по приоритетам – уставки СРП, натяжение полосы на
41
min min
,
др др
(1.34)
min
др
min
др
( , )
др
yx
и
др др
AT
min
др
min
др
min min
.
др др
(1.35)
, , AT П
1
,
.
AA
ПП
(1.36)
выходе дрессировочного стана и станочные профилировки валков – до
выполнения условия
где
напряжение в дрессированной полосе;
– рассчитанное в п. 4 (алгоритм off-line) минимальное остаточное
– рассчитанное по модели (1.9)
минимальное остаточное напряжение в дрессированной полосе после
изменения настройки дрессировочного стана (модуль 7).
В процессе дрессировки отслеживаемой партии металла целесообразно
реализовать регулирование плоскостности по отклонению (1.35).
10. Измерение
оснащении стана) или вычисление по измерениям
стрессометра). Определение
с помощью стрессометра (в случае наличия в
(при отсутствии
и сравнение с заданным значением
(см.
п. 9)
11. Если условие (1.35) выполняется, то настройка машин правки (МП),
определенная в п. 3 и 4 предыдущего алгоритма, остается неизменной.
12. Если условие (1.35) не выполняется, то изменяются параметры
настройки МП (см., например, [7, рис. 1.2, с. 12]) до выполнения условия (1.35)
(модуль 8).
13. Измерение характеристик неплоскостности
продукции.
14. Сравнение измеренных значений с заданными (см п. 1 алгоритма off-
line):
15. Если условие (1.36) выполняется, то принимается решение о
соответствии данной партии металла заказу и продукция аттестуется (модуль 9).
42
8.
9.
16. Если условие (1.36) не выполняется, то принимается решение о
несоответствии данной партии металла заказу и продукция также аттестуется
(модуль 9). Если в продукцию переработана только часть отслеживаемой
плавки, то для оставшейся части плавки производится повторное управление в
режиме off-line по пунктам в зависимости от агрегата обработки
отслеживаемых полос. На всех последующих агрегатах по мере прохождения
металла производится управление в режиме on-line (см. п. 1 – 16).
Алгоритмы, устройства и системы автоматизированного контроля и
аттестации продукции листопрокатного производства представлены и подробно
проанализированы в работе [4, гл. 7, с. 231].
Для сталей, которые не дрессируются (в частности, электротехнических)
после пункта 7 алгоритм изменен.
Если условие (1.33) выполняется, то настройка машин правки, если
таковые включены в линии резки, не изменятся. Если же МП отсутствуют, то
производится порезка полосы.
Если условие (1.33) не выполняется, то следует реализовать элементы
регулирования плоскостности по отклонению (учитывая, что основная часть
отслеживаемой плавки металла находится перед АНО).
В качестве отклонения необходимо использовать величину (1.33).
В этом случае варьируют технологические факторы АНО до выполнения
условия (1.33): в первую очередь – натяжение полосы, затем – скорость
движения и в последнюю очередь – температуры по зонам, начиная с зоны
охлаждения. Диапазон варьирования обоснован заранее (см. п. 4, п. 7 алгоритма
off-line, модуль 5). Далее управление производится по пунктам 13 – 16.
1.4. Пример практического использования подсистемы *
В условиях ПДС ОАО «НЛМК» требуется получить готовый прокат
первого класса неплоскостности марки 0202 толщиной 0,5 мм и шириной 1000
мм, отвечающий требованиям ГОСТ 21427.2-83 (A ≤ 2 мм, П ≤ 1 %).
43
22
min
22
210000 0,5
50 0,77
12(1 ) 12(1 0,33 ) 1000
К кр
m
Eh
k
B
min
АНО
min
К
m
0,96 0,356 0,005 ;
129,7 3,178.
АНО АР АР
АНО АНО
A АT
TA
(1.37)
0,96 0,356 0 0,005 0 0,96 1 мм;
129,7 1 3,178 126,5 130 мм.
АНО
АНО
A
T
Выбираем наилучшую ситуацию, когда готовый прокат плоский (A=0). Тогда
минимальные остаточные напряжения (напряжения сжатия) в продукции
должны быть на уровне (или ниже) критического напряжения устойчивости
при потере полосой плоской формы и рассчитываются по формуле (4.14) с
учетом того, что k=50 (при краевой неплоскостности), модуль Юнга и
коэффициент Пуассона стальной полосы соответственно равны 2,1∙105 МПа и
0,33:
МПа.
* Пример выполнен Кореневым М.В.
Электротехнические стали отжигаются в АНО горизонтального типа с
нанесением электроизоляционного покрытия, и поэтому в дальнейшем не
дрессируются. При этом для получения плоской полосы минимальные
остаточные напряжения в отожженной полосе
уровне минимальных остаточных напряжений в готовой продукции
необходимо держать на
. При
этом известны зависимость амплитуды неплоскостности отожженной полосы
от характеристик неплоскостности готовой полосы и зависимость периода
неплоскостности от амплитуды неплоскостности отожженной полосы:
Тогда отожженная полоса будет иметь следующие характеристики
неплоскостности:
Следовательно, после обработки в АНО полоса ЭИС имеет дефект
волнистость с амплитудой 1 мм и периодом 130 мм. Используя полученные
характеристики неплоскостности, по формуле (1.14) рассчитываем
44
min
АНО
*
0,73
2
2
5
min
2 * 2
1 2,1 10 1 1
0,77 23,86 МПа.
1 1 0,33 0,73 130
АНО кр
EA
T
max min
11
23,86 11,93 МПа.
22
АНО АНО
Параметр
Заданные значения параметра
Температура в зоне № 1, оС
840
Температура в зоне № 2, оС
840
Температура в зоне № 3, оС
840
Температура в зоне № 4, оС
830
Температура в зоне № 5, оС
830
Температура в зоне № 6, оС
830
Температура в зоне № 7, оС
830
Температура в зоне № 8, оС
830
Температура в зоне № 9, оС
870
Температура в зоне № 10, оС
910
Температура в зоне № 11, оС
910
Температура в зоне № 12, оС
910
Температура в зоне № 13*, оС
910
минимальные остаточные напряжения в отожженной полосе
того, что для полосы ЭИС данного типоразмера
с учетом
Знак минус в формуле (1.14) появляется из-за того, что при дефекте
волнистости на кромке отожженной полосы минимальные остаточные
напряжения являются напряжениями сжатия. Чтобы найти напряжения
растяжения, присутствующие в центре полосы, можно воспользоваться
следующей приближенной формулой:
Далее методом нелинейной интерполяции с использованием
полиномиальной функции 4-го порядка получаем фактическое распределение
остаточных напряжений в отожженной полосе (см. табл. 1.2).
Выбирается режим термической обработки из диапазонов, заданных в
технологической инструкции. Для стали марки 0202 режим обработки в АНО
отображен в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Режим термической обработки
45
Температура в зоне № 14, оС
800
Температура в зоне № 15, оС
800
Температура в зоне № 16, оС
800
Температура в зоне № 17, оС
800
Температура в зоне № 18, оС
460
Температура в зоне № 19*, оС
350
Время термической
обработки, мин
10,38
Удельное натяжение полосы
на выходе АНО, МПа
3,37
( , )
хол
yx
( , ) ( , ) 34,13 23,86 10,27 МПа.
АНО АНО
y x y x
* - температура выдержки и охлаждения, используемая при расчете остаточных напряжений по
формуле (1.15).
При управлении плоскостностью проката в режиме on-line напряжения в
холоднокатаной полосе
измеряются при помощи стрессометра,
установленного на четырехклетьевом стане 1400. При прокатке полосы
шириной 1000 мм работают 24 стрессометрических ролика, и получено
следующее распределение остаточных напряжений по ширине холоднокатаной
полосы (таблица 1.2.)
По формуле (1.25) рассчитываем эпюру остаточных напряжений в
отожженной полосе (табл. 1.2).
Сравниваем условно измеренные характеристики неплоскостности
(фактические значения остаточных напряжений) отожженной полосы с
рассчитанными по формуле (1.33), принимая во внимание, что допустимая
погрешность составляет Δ≤5 МПа:
Отклонения рассчитанных остаточных напряжений от фактических для
всех сечений по ширине приведены в табл. 1.2.
Так как полученные значения отклонений выше допустимой погрешности
Δ, то необходимо скорректировать режим обработки в АНО. В
рассматриваемом примере натяжение и скорость обработки на оптимальном
уровне, поэтому в первую очередь варьируется температура в зоне
46
265
охл
t
№ секции
стрессометра
Координата
по ширине
полосы, мм
*
()
хол
y
,
МПа
()
АНО
y
,
МПа
*
()
АНО
y
,
МПа
*
()
( ) ,
МПа
АНО
АНО
y
y
1
0,00
0,99
-23,86
-34,13
10,27
2
43,48
-1,69
-12,57
-20,68
8,11
3
86,96
-3,35
-4,16
-11,09
6,93
4
130,43
-4,60
1,91
-8,15
6,24
5
173,91
-7,07
6,10
-2,55
3,55
6
217,39
-5,66
8,85
0,12
8,73
7
260,87
-0,49
10,53
0,95
9,58
8
304,35
2,65
11,44
11,55
0,11
9
347,83
7,11
11,85
17,07
5,22
10
391,30
9,16
11,97
17,04
5,07
11
434,78
6,19
11,96
17,09
5,13
12
478,26
1,25
11,93
17,73
5,80
13
521,74
-5,39
11,93
16,75
4,82
14
565,22
-11,67
11,96
16,85
4,89
15
608,70
-13,10
11,97
16,85
4,88
16
652,17
-9,23
11,85
16,82
4,97
17
695,65
-4,32
11,44
10,94
0,50
18
739,13
-1,35
10,53
2,25
8,28
19
782,61
1,65
8,85
0,90
7,95
20
826,09
5,54
6,10
-2,23
3,87
21
869,57
16,05
1,91
-7,87
5,96
22
913,04
14,980
-4,16
-10,73
6,57
23
956,52
16,181
-12,57
-20,03
7,46
24
1000,00
5,121
-23,86
-34,95
11,09
охлаждения – снижаем ее до
о
С. Далее расчет производится
аналогичным образом, результаты сведены в табл. 1.3.
Полученные после коррекции режима обработки в АНО значения
отклонений рассчитанных остаточных напряжений от фактических не
превышают допустимой погрешности, следовательно, режим выбран верно.
Таблица 1.2
Распределение остаточных напряжений по ширине холоднокатаной и
отожженной полосы
47
№ секции
стрессометра
Координата
по ширине
полосы, мм
*
()
хол
y
,
МПа
()
АНО
y
,
МПа
*
()
АНО
y
,
МПа
1
0,00
0,99
-23,86
-25,78
1,92
2
43,48
-1,69
-12,57
-16,39
3,82
3
86,96
-3,35
-4,16
-6,26
2,10
4
130,43
-4,60
1,91
-3,03
1,12
5
173,91
-7,07
6,10
3,26
2,84
6
217,39
-5,66
8,85
6,33
2,52
7
260,87
-0,49
10,53
7,60
2,93
8
304,35
2,65
11,44
10,01
1,43
9
347,83
7,11
11,85
9,78
2,07
10
391,30
9,16
11,97
9,74
2,23
11
434,78
6,19
11,96
9,80
2,16
12
478,26
1,25
11,93
10,44
1,49
13
521,74
-5,39
11,93
9,45
2,48
14
565,22
-11,67
11,96
9,55
2,41
15
608,70
-13,10
11,97
9,56
2,41
16
652,17
-9,23
11,85
9,53
2,32
17
695,65
-4,32
11,44
9,40
2,04
18
739,13
-1,35
10,53
8,89
1,64
19
782,61
1,65
8,85
7,11
1,74
20
826,09
5,54
6,10
3,58
2,52
21
869,57
16,05
1,91
-2,75
0,84
22
913,04
14,980
-4,16
-5,89
1,73
23
956,52
16,181
-12,57
-15,74
3,17
24
1000,00
5,121
-23,86
-26,59
2,73
Таблица 1.3
Распределение остаточных напряжений по ширине холоднокатаной и
отожженной полосы после коррекции режима обработки на АНО
48
ГЛАВА 2. ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОС
2.1. Назначение, цели создания и функциональная структура подсистемы
управления качеством поверхности полос
Качество поверхности полос оценивается шероховатостью
(микрогеометрией) и наличием дефектов. Требования к шероховатости
поверхности определяются назначением полос и особенностями технологии
производства готовых изделий из них. Шероховатость характеризуется высотой
и формой микронеровностей (пиков), а также плотностью их распределения по
поверхности полосы.
Для оценки высоты пиков наиболее часто используется параметр Ra –
среднеарифметическое отклонение вершин измеряемого профиля от средней
линии. Для оценки плотности распределения пиков используется параметр Pс число пиков на единицу длинны измеряемой поверхности [138].
На основании требований стандартов и основных потребителей
тонколистового проката выработаны диапазоны шероховатости: до 1,6; 2,0; 2,5;
3,0 (мкм) при Pc - 50 пиков на 10 мм длины. Минимальный предел – 0,5 мкм
[139].
Стандартами и потребителями предъявляются жесткие требования к
качеству поверхности тонколистового проката с точки зрения наличия
дефектов.
Например, для низкоуглеродистой качественной стали (ГОСТ 9045),
углеродистой стали качественной и обыкновенного качества (ГОСТ 16523),
холоднокатаной ленты из углеродистой стали (ГОСТ 19851) с особо высокой
(первой) группой отделки, не допускается наличие на лицевой стороне проката
каких-либо дефектов, кроме отдельных рисок и царапин длинной менее 20 мм,
при этом на обратной стороне глубина отдельных дефектов не должна
превышать ¼ суммы предельных отклонений по толщине.
49
Для холоднокатаной ленты из низкоуглеродистой стали (ГОСТ 503)
первой группы отделки поверхности допускаются отдельные царапины и риски
длиной не более 100 мм и не более 5 отпечатков на 1м длины (допустимая
максимальная величина дефекта не должна превышать ¼ предельного
отклонения по толщине).
Зарубежные стандарты следующим образом формулируют требования к
качеству поверхности углеродистых сталей. Согласно EN 10130 для
поверхности типа А допустимы небольшие поры, борозды, бугорки, легкие
царапины; для типа В допустимая доля дефектов поверхности должна
устанавливаться во время формирования заказа (по договоренности). По JIS G
3141 полоса не должна иметь раковин, расслоений и других дефектов.
Качество поверхности холоднокатаных полос электротехнической стали
без покрытия по ГОСТ 21427.2 должно отвечать следующим характеристикам –
гладкость, отсутствие ржавчины, отпечатков и смятой поверхности и т.д.
(глубина или высота залегания дефектов не более ½ суммы предельных
отклонений по толщине).
Поверхность холоднокатаной электротехнической стали по DIN 46400-1
должна быть гладкой, а размеры отдельных рубцов, ямок и неровностей не
должны превышать пределы допусков по толщине. По ASTM A-677
поверхность должна быть чистой, не должно быть надавов, плен и т.д. [7].
Основные дефекты поверхности готовой продукции, которые
образовываются в цехе холодной прокатки, можно условно разделить на две
группы [7]:
1 – дефекты, которые могут образовываться на поверхности холоднокатаных полос в процессе прокатки по причине, так называемых, «пробуксовок»,
«проскальзывании рабочих валков», разложения эмульсии в очаге деформации
(108, 132, 140 – 147 и др.);
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]