棒材軋線粗機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)化和應(yīng)用

任靜

摘 要：本文主要對(duì)萊鋼特新區(qū)100噸電爐軋鋼生產(chǎn)線粗軋機(jī)區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行了介紹，按照其在實(shí)際生產(chǎn)期間存在的控制不足，還有不穩(wěn)定的原因，開始優(yōu)化控制，基于軋制的實(shí)際質(zhì)量，還有對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的層面出發(fā)，對(duì)設(shè)備虛擬技術(shù)應(yīng)用等功能先后進(jìn)行了開發(fā)，讓軋機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高的同時(shí)，也讓產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的提高。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；自動(dòng)對(duì)中；模型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.034

0 概況

由意大利涅利公司對(duì)萊鋼特新區(qū)軋鋼進(jìn)行了設(shè)計(jì)，投產(chǎn)的時(shí)間是在2013年10月開始，而全部的生產(chǎn)線在軋制的過程中都是自動(dòng)實(shí)施的。粗軋及控制系統(tǒng)粗軋采用的可逆轉(zhuǎn)機(jī)，主要是1臺(tái)2輥，借助翻鋼移孔，對(duì)圓坯實(shí)施推床對(duì)中等功能，通過多道次，從而讓中間方坯得以軋成。按照規(guī)格的不同，對(duì)粗軋的工藝參數(shù)也進(jìn)行了不同的設(shè)定，同時(shí)按照孔型的設(shè)計(jì)的不同，可以實(shí)施數(shù)據(jù)為孔型軋制數(shù)據(jù)。按照OWS設(shè)定的數(shù)據(jù)，讓軋機(jī)可以進(jìn)行孔型自動(dòng)控制，在連軋軋制中，可以讓已經(jīng)出口的方坯進(jìn)入到其中，從而繼續(xù)進(jìn)行軋制。在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)期間，因?yàn)椴僮鞯姆椒ㄊ堑拱嘈问?，基于此在選擇軋制上也存在一定的不同，這個(gè)時(shí)候的孔型控制的精度也會(huì)有一定的區(qū)別，出現(xiàn)諸如彎頭等情況，從而導(dǎo)致無法進(jìn)入到連軋機(jī)軋制機(jī)中，出現(xiàn)過程廢品的情況?；诖耍卷?xiàng)目主要解決此類情況的出現(xiàn)，優(yōu)化粗軋機(jī)尾部功能，讓彎頭情況得到有效的解決。

1 設(shè)備模擬技術(shù)的應(yīng)用

在粗軋機(jī)翻鋼機(jī)設(shè)備當(dāng)中，最多的就是檢測元件，每一個(gè)翻鋼機(jī)上面的檢修元件就有五個(gè)，而對(duì)傳感器當(dāng)中對(duì)平移以及升降等的維護(hù)并不容易，主要是沒有較大的設(shè)備空間，而且處于的環(huán)境還是在高溫的情況，同時(shí)還存在諸多過大的振動(dòng)等情況，因此我們對(duì)設(shè)備模擬控制技術(shù)進(jìn)了開發(fā)。主要是按照設(shè)備動(dòng)作正常時(shí)候的曲線，還有檢測元件的數(shù)值等進(jìn)行設(shè)備模擬控制技術(shù)，當(dāng)?shù)贸鰴z測設(shè)備有異常情況存在的時(shí)候，需要對(duì)曲線還有控制曲線進(jìn)行檢測，借助這些曲線，就可以讓設(shè)備的穩(wěn)定動(dòng)作得到更好的實(shí)現(xiàn)。比如在控制翻鋼機(jī)的夾緊缸的時(shí)候，我們進(jìn)行設(shè)備模擬控制技術(shù)的增加。

2 開發(fā)和應(yīng)用粗軋機(jī)尾部優(yōu)化控制

對(duì)于開發(fā)粗軋機(jī)尾部優(yōu)化控制，主要是根據(jù)粗軋機(jī)有彎頭的情況存在。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)軋槽中，有軋機(jī)出口的半成品從中出去時(shí)，這個(gè)時(shí)候連軋機(jī)的時(shí)候，就會(huì)因頭部和尾部彎曲過大，從而造成其不好咬入的情況發(fā)生，與此同時(shí)，還會(huì)撞壞輥道的蓋板。對(duì)于此種情況的發(fā)生，我們對(duì)尾部進(jìn)行了優(yōu)化功能的開發(fā)。將頭部和尾部的跟蹤增加在程序當(dāng)中，如果頭部有軋機(jī)的情況出現(xiàn)的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候的尾部就會(huì)從軋機(jī)處離開，并且坯料在最后一個(gè)道次的時(shí)候，坯料離開軋機(jī)就會(huì)從第二個(gè)光檢開始，同時(shí)在粗軋出口的第十步，然后進(jìn)行尾部控制功能的增加。在第三槽時(shí)，如果有坯料從中出去的時(shí)候，并且過了第二個(gè)光檢，也就是出口的時(shí)候，推床按照對(duì)坯料跟蹤的位置，進(jìn)而讓甩尾的功能得到更好的實(shí)現(xiàn)，確保坯料在出口的時(shí)候，能夠保證頭尾是不彎曲的，這樣對(duì)連軋機(jī)頭部的咬入而言就會(huì)非常方便。

在粗軋的操作臺(tái)上，甩尾的控制就會(huì)有控制按鈕，按下這個(gè)控制按鈕之后，就能夠方便投入粗軋機(jī)甩尾功能。

3 研究粗軋機(jī)孔型優(yōu)化優(yōu)化計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

可以通過可逆式軋機(jī)，對(duì)此次項(xiàng)目中的特鋼新區(qū)軋鋼生產(chǎn)線粗軋實(shí)施研究，在研究上可以將變形均勻，還有讓能耗降低到最小作為研究的目標(biāo)，對(duì)其粗軋工藝，可以采取差分進(jìn)化算法實(shí)施優(yōu)化措施，并對(duì)相對(duì)應(yīng)的粗軋孔型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了能夠更為深入的研究，此次的研究建立了粗軋工藝的三維彈塑性熱力耦合有限模型，此模型的建立主要是通過對(duì)MSC.Marc有限元軟件進(jìn)行利用的，而對(duì)于模型是否是正確的，則借助現(xiàn)場的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，與此勇士計(jì)算了新工藝進(jìn)行有限元模擬，并和當(dāng)前已經(jīng)有的工藝進(jìn)行比較和分析。比較和分析的結(jié)果顯示：在道次變形上，新工藝還有孔型系統(tǒng)比較均勻，而且有著較為精確的中間坯尺，降低了粗軋軋制總能耗。

根據(jù)MSC.Marc軟件平臺(tái)，仿真優(yōu)化前和優(yōu)化之后的工藝，從而得出來了軋件的能耗還有變形分配均勻，并分析這些結(jié)果。

第一，對(duì)有限元差分模型進(jìn)行建立，同時(shí)通過對(duì)其的研究，建立三維彈塑性熱力耦合有限模型在粗軋生產(chǎn)線上。因?yàn)?輥可逆軋制中包括粗軋，因此可以采取分段建模在已經(jīng)建立的模型當(dāng)中，也就是依次在每道次進(jìn)行建模，計(jì)算的過程中，在后一道次中將前一道次的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入在其中，同時(shí)按照對(duì)稱性原則，在建模的過程中選擇1/2軋輥等。八節(jié)點(diǎn)六面體是其的網(wǎng)絡(luò)種類，按照現(xiàn)場的工藝參數(shù)，對(duì)初始的速度和溫度進(jìn)行確定，而在選擇摩擦因數(shù)的過程中，則需要按照經(jīng)常采用的熱軋摩擦公式：

F=a（1，05-0，0005t）式子中：a的系數(shù)和軋輥材質(zhì)相連，在此次的研究中，軋輥是鋼軋輥，選擇1：t是a的軋制溫度。

粗軋?jiān)诮Y(jié)束之后，這個(gè)時(shí)候切頭的過程就會(huì)出現(xiàn)一次，通過尺寸測量所切頭部，然后進(jìn)行接下來的試驗(yàn)步驟。在進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)的過程中，將方坯出口是250*250mm的作為例子，尤其需要加長切頭的部分，以此來對(duì)尺寸測量的準(zhǔn)確性來進(jìn)行保障。最后經(jīng)過所有的試驗(yàn)之后，測得結(jié)果如表1所示：

經(jīng)過試驗(yàn)的結(jié)果得出和要求相符合，因此現(xiàn)場實(shí)際測量的結(jié)果對(duì)比，有限元模擬后的粗軋前后的中間方坯尺尺寸和其是相符合的。

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