Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Автоматизация управления качеством тонколистового проката. Автоматизация управления плоскостностью и качеством поверхности холоднокатаных полос. Книга

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 146 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

2 – дефекты, которые могут образовываться на поверхности отожженных

в колпаковых печах и дрессированых полос по причине сваривания витков рулонов при отжиге (150 – 155 и др.).

К первой группе дефектов можно отнести: «штрихи», «риски», «отпечатки», «надавы», «навары», и др.

Ко второй – «полосы-линии скольжения» («излом»), «полосчатость», «пятна слипания-сварки» и др. [7].

Исходя из приведенных требований, сформулированы такие понятия, как назначение и цели создания, а также разработана функциональная структура подсистемы управления качеством поверхности полос (ПУКПП).

Назначение

Подсистема предназначена:

- для расчета и выбора в режиме off–line характеристик шероховатости

поверхности рабочих валков последней клети стана холодной прокатки (реверсивного стана и дрессировочных станов (клетей) в функции заданной шероховатости поверхности готовой продукции цеха (полоса, лист, лента и др.);

- для расчета шероховатости холоднокатаных полос;

- для прогнозирования шероховатости поверхности продукции;

- для изменения (коррекции) в режиме on–line степени деформации

полосы в последней клети стана и в дрессировочных станах (клетях) в зависимости от результатов прогнозирования;

- для расчета и минимизации вероятности образования дефектов

поверхности холоднокатаных полос;

- для расчета и минимизации вероятности образования дефектов

поверхности продукции;

- для оценки и контроля качества поверхности продукции

листопрокатного производства.

Цели создания подсистемы:

- обеспечение производства продукции с заданным качеством

поверхности, отвечающим требованиям стандартов и потребителей;

- аттестация продукции по качеству поверхности;

- назначение заданной партии определенного вида продукции на

конкретный заказ.

Функциональная структура подсистемы.

Подсистема включает 11 взаимосвязанных вычислительных модуля, состоящих из отдельных блоков, и блок сравнения (БС).

Каждый блок представляет набор прикладных программ, с помощью которых можно решить комплекс задач, необходимых для достижения поставленных целей функционирования подсистемы.

На рисунке приняты следующие обозначения:

БДПХП – база данных производства холоднокатаного проката;

ПАВТП – подсистема анализа и выбора технологии прокатки;

ПУМЭМС – подсистема управления механическими и электромагнитными свойствами;

ПУППР – подсистема управления плоскостностью проката;

МСАИ (модуль 1) – модуль сбора и анализа информации;

МШВСХП (2) – модуль расчета и выбора шероховатости поверхности рабочих валков стана холодной прокатки;

МШХП (3) – модуль расчета шероховатости поверхности холоднокатаных полос;

МШВДС (4) – модуль расчета и выбора шероховатости рабочих валков дрессировочных станов (клетей);

МШДП (5) – модуль расчета шероховатости поверхности дрессировочных полос;

МВДХП (6) – модуль расчета вероятности образования дефектов на поверхности холоднокатаных полос;

БДПХП

ПУМЭМС

ПУППР

ПАВТП

МСАИ

МШВСХП

МШХП

МШВДС

МШДП

МАП

МКРХП

МКРТО

МКРД

МВДХП

МВДДП

БС

ПУКПП

1 2 3 4 5 6 7 8 9

задание

контроль

(измерение)

Схема функционирования ПУКПП представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема функционирования подсистемы управления качеством

поверхности полос

МВДДП (7) – модуль расчёта вероятности образования дефектов на поверхности дресированных полос;

БС (8) – блок сравнения;

МКРХП (9) – модуль коррекции режима холодной прокатки;

МКРТО (10) – модуль коррекции режима термической обработки;

МКРД (11) – модуль коррекции режима дрессировки;

МАП (12) – модуль аттестации продукции ЛПП по качеству поверхности.

Основные функции, выполняемые вычислительными модулями ПУКПП:

МСАИ – сбор, обработка и формирование массивов исходных данных для выделенных групп типоразмеров о качестве, в том числе, качестве поверхности полупродукта (горячекатаная, холоднокатаная и отожженная полоса) и продукции; рассортировка и анализ информации о технологии прокатки термической обработки и дрессировки полос, о состоянии оборудования, систем (средств) автоматизации на агрегатах ЛПП; представление информации в виде, необходимом для проведения последующих вычислительных процедур в модулях 2-12.

Сбор, обработка и анализ данных измерений и информации осуществляется с помощью разработанных алгоритмов по схеме, представленной на рис. 2.2 (книга 1).

МШВСХП – расчет и выбор характеристик Ra и Рс шероховатости поверхности рабочих валков последней клети стана холодной прокатки при заданном режиме прокатки в функции требуемой шероховатости поверхности холоднокатаных полос; прогнозирование изменения шероховатости в зависимости от количества прокатанного металла.

МШХП – расчет и прогнозирование изменения шероховатости поверхности холоднокатаных полос за компанию рабочих валков (в межперевалочный период) в зависимости от изменения шероховатости рабочих валков и режима прокатки в последней клети, при заданном режиме дрессировки и шероховатости поверхности продукции.

МШВДС – расчет и выбор характеристик Ra и Рс шероховатости поверхности рабочих валков дрессировочного стана (клети) в зависимости от требуемой шероховатости продукции при заданных (прогнозируемых) значениях шероховатости холоднокатаных полос и режима дрессировки. Режим

выбирается для обеспечения заданных свойств и плоскостности готовой продукции (см гл. 2-3). Прогнозирование изменения шероховатости валков за их компанию.

МШДП – расчет и прогнозирование изменения шероховатости поверхности дрессировочных полос (продукции) в зависимости от шероховатости холоднокатаных полос и условий дрессировки (режим и шероховатость поверхности валков).

МВДХП – расчет и прогнозирование изменения вероятности образования дефектов («штрихи», «риски» и др.) на поверхности холоднокатаных полос в зависимости от технологии прокатки (режим прокатки: скорости, натяжения и обжатия по клетям, температурный режим в очаге, качество технологической смазки или эмульсии – концентрация и физико-химические свойства, мощность охлаждающей системы, соотношение эпюр удельных натяжений в соседних межклетьевых промежутках и др.), состояния валков (величина и плотность распределения пиков по поверхности рабочих валков, износ валков, твердость поверхности, профилировка, количество перешлифовок, диаметр, и др.) и качества поверхности прокатываемой полосы (наличие загрязнений, дефектов и др.)

МВДДП – расчет и прогнозирование изменения вероятности образования дефектов («излом», пятна, «слипания-сварки», «линии скольжения» и пр.) на поверхности дрессированых полос в зависимости от напряженнодеформированного состояния и качества намотки рулонов холоднокатаных полос (распределение удельного натяжения по длине и ширине полосы – по радиусу и высоте рулона), от режима рекристаллизационного отжига (температуры выдержки, времени выдержки при максимальной температуре, скорости охлаждения, состава печной атмосферы, интенсивности конвекции и др., т.е. от основных факторов, определяющих температурное поле рулона), от технологических факторов дрессировки (степени обжатия, режима натяжений, схемы размотки полосы и пр.).

БС – сравнение рассчитанных и измеренных значений.

МКРХП – коррекция режима холодной прокатки в зависимости от рассогласования (величины отклонения) прогнозируемых (измеренных) значений показателей шероховатости от их заданных значений и от вероятности образования дефектов на поверхности холоднокатаных полос.

МКРТО – коррекция режима термической обработки рулонов холоднокатаных полос в зависимости от вероятности образования дефектов на поверхности отожженных и дрессированых полос.

МКРД – коррекция режима дрессировки в зависимости от величины рассогласования прогнозируемых (измеренных) значений шероховатости продукции от задания и от наличия дефектов на поверхности отожженных полос.

МАП – коррекция прогнозируемых показателей качества поверхности продукции в соответствии с фактическими измерениями и окончательная аттестация продукции в зависимости от величины отклонения скорректированных (измеренных) показателей от задания.

2.2. Математическое обеспечение подсистемы управления качеством

поверхности полос

В математическое обеспечение подсистемы включены:

1) вычислительные процедуры, формулы и алгоритмы, которые

используются для обработки и анализа данных измерений и предназначены для решения функциональных задач вычислительного модуля 1 (см. рис. 3.);

2) математические модели формирования показателей шероховатости

поверхности холоднокатаных полос и готовой продукции, предназначенные для решения функциональных задач вычислительных модулей 3, 5;

3) математические модели прогнозирования вероятности образования

дефектов на поверхности холоднокатаных полос при прокатке на

многоклетьевых (реверсивных) станах, обеспечивающие решение задач вычислительных модулей 6 и 9;

4) математические модели прогнозирования вероятности образования

дефектов на поверхности отожженных полос и продукции ЛПЦ, составляющих основу вычислительных модулей 7, 10, 11;

5) математические методы и разработанные на их основе алгоритмы

принятия решений при выборе наилучших вариантов технологии (режимов обработки) в функции заданных показателей шероховатости поверхности продукции (полос, лент, листов и др.) и по критериям минимума неравномерности их распределения по поверхности, а также минимума величины вероятности оценок относительной частоты образования дефектов поверхности (вычислительные модули 3, 5-7, 9-11).

Обработка и анализ данных (модуль 1) проводятся с помощью известных классических методов по схеме, представленной на рисунке 2.2 (книга 1).

Читателям, которые хотят познакомиться поближе и более подробно изучить эти математические методы и процедуры, можно порекомендовать специализированную литературу по математической статистике, например [17, 24-28, 45, 48 и др.].

Математическое обеспечение ПУКПП следует разрабатывать на основе математического моделирования формирования показателей качества поверхности полос под действием технологических факторов, оказывающих влияние на этот процесс.

При построении моделей необходимо выполнять основные принципы и рекомендации, суть которых можно представить в виде последовательности отдельных этапов.

Как правило, первый этап включает исследование описываемого объекта (процесса, системы и др.) для установления основных закономерностей, которые должны быть выделены и абстрагированы от всех случайных и

несущественных факторов. На этом этапе определяются качественные зависимости поведения объекта от его состояния.

На втором этапе математического моделирования осуществляется формализация найденных качественных зависимостей, т.е. количественное описание поведения объекта на математическом языке. На этом этапе выбирается метод построения модели (см. главу 2, книги 1), обеспечивающей её точность, надежность и достоверность, необходимые и достаточные для решения исследуемой проблемы.

Третий этап следует связать с проверкой модели на экспериментальном материале, полученном либо в результате наблюдений за объектом в естественных условиях без целенаправленного вмешательства в его функционирование, либо в результате специально поставленного активного эксперимента (например, с помощью метода планирования эксперимента).

На четвертом этапе можно произвести коррекцию параметров и структуры модели в случае необходимости, т.е. адаптировать модель к изменившимся условиям существования объекта. Кстати, как показывает практика, адаптацию математической модели целесообразно проводить периодически с частотой, величина которой должна превышать низкочастотные составляющие изменения объекта.

Математические модели формирования качества поверхности полос в большинстве своем построены на базе экспериментальной идентификации с помощью обработки результатов измерений [7, 157-161 и др.]. Однако, некоторые авторы (см. например, [157, 162, 163]) при построении модели формирования шероховатости поверхности полос, опирались на теоретический анализ, используя механическую модель износа поверхности валков.

В любом случае, как показано выше (см. рис. 2.1), необходимо строить отдельно математические модели формирования шероховатости и образования дефектов на поверхности полос.

),( yxRa



),(),( yxRayxB

2.2.1. Математические модели формирования шероховатости

поверхности полос

Анализ процесса показывает, что шероховатость полосы определяется двумя основными факторами: шероховатостью поверхности валков и степенью переноса этой шероховатости на полосу [161, 162 и др.].

Степень переноса характеризуется коэффициентом отпечатываемости , который определяется отношением одноименных характеристик шероховатости (например, показателя Ra) на полосе и на валках. Величина коэффициента , в свою очередь, зависит от напряженного состояния и физико-механических свойств металла в очаге деформации. Следовательно, можно записать

, (2.1)

где RaП, RaВ – среднеарифметическое отклонение профиля полосы и валка от средней линии, мкм;  – коэффициент отпечатываемости; x, y – координаты по длине и ширине полосы.

Отметим, что шероховатость поверхности валка изменяется за счёт износа при эксплуатации в функции длины полосы и неравномерных условий деформации по её ширине (прогиб, сплющивание и пр.).

Коэффициент отпечатываемости также может изменяться в зависимости от изменения напряженного состояния, которое можно характеризовать, например, давлением в очаге деформации и механическими свойствами металла, представленными, например, сопротивлением деформации материала полосы. Таким образом, чтобы управлять шероховатостью поверхности полосы, необходимо уметь определять текущие значения шероховатости поверхности валка и коэффициента отпечатываемости и оказывать управляющее воздействие на них.

В общем виде математическую модель формирования шероховатости поверхности полосы можно представить так:

RaП(x,y) = F[RaB(x,y), Р(x,y), σs(x,y)], (2.2)

где F – неизвестная функция; Р, σs – среднее давление по длине очага деформации и сопротивление деформации металла.

Многочисленные исследования (см., например [158-163 и др.]) позволили выявить закономерности в изменении шероховатости поверхности валков в процессе прокатки. Большинство исследователей пришло к выводу о том, что показатель шероховатости RaB изменяется по экспоненциальному закону в зависимости от количества прокатанного металла.

-αx

, (2.3)

где Ra

RaВ(x,y) = Ra

– исходная шероховатость поверхности валка при завалке в клеть, α –

0,В

(y)·exp

0,В

коэффициент, учитывающий интенсивность уменьшения микрорельефа и зависящий от начальной шероховатости валка, х = 1, ..., L – общая длина прокатанных полос в межперевалочный период.

При равномерном распределении пиков по длине бочки валка формула (2.3) упрощается

RaВ(x) = Ra

0,В

·exp

-αx

. (2.4)

Анализ формул (2.3) - (2.4) показывает, что влиять на изменение величины шероховатости поверхности валков при прокатке можно варьированием количества прокатанного металла и начальной шероховатостью валков при завалке в клеть. Причём можно изменить только общий уровень характеристик шероховатости в какой-то заданный период процесса прокатки при неизбежном закономерном их уменьшении до определенной по формулам (2.3) - (2.4) величины.

Механизм износа рельефа поверхности изложен и проанализирован во многих работах, см. [161, с. 24-30]; [162, с. 236-237].

Далее рассмотрим один из возможных вариантов вычисления коэффициента отпечатываемости, который показывает, какую долю высоты пиков (неровностей) поверхности валка составляют неровности, формируемые при прокатке поверхности полосы. В работах [158 - 162] показано, что

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 146 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]