Курс 5 семестр 9 группа студент принял: преподаватель Липецк г Задание кафедры

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра прокатки

КУРСОВАЯ РАБОТА

По курсу управление качеством проката

Разработка способов и автоматизированных систем,

обеспечивающих предупреждение и уменьшение дефекта

«ржавчина», и управление формированием шероховатостью

холоднокатаных полос.

курс 5 семестр 9

выполнил:

группа

студент

принял:

преподаватель

Липецк – г

Задание кафедры
Разработать способы и автоматизированные системы, обеспечивающие предупреждение и уменьшение дефекта «излом», и позволяющие управлять формированием шероховатостью холоднокатаных полос.
Аннотация

с.17 , рис. 3 , библ. 5 наим.

В данной курсовой работе рассмотрены причины и факторы, влияющие на возникновение дефекта прокатного производства – «излома», и влияния технологии производства проката на шероховатость готовой продукции. Также в работе представлены системы автоматизированного регулирования, обеспечивающие уменьшение дефекта «излом», и управление шероховатостью холоднокатаных полос.

Оглавление

c.

Введение				5
1.	Цель работы………………………………………………………………..			6
2.	Причинно-следственная диаграмма влияния технологии производства проката на вероятность образования дефекта «излом»…………………			7
3.	Причинно-следственная диаграмма влияния технологии производства проката на шероховатость холоднокатаных полос……………………..			9
4.	Выбор наиболее влияющих и одновременно управляемых технологических факторов производства проката влияющих на вероятность образования дефекта «излом» и на формирование шероховатости готовой продукции…………………………………………………………			10
5.	Разработка способов и автоматизированных систем, обеспечивающих предупреждение и уменьшения вероятности образования дефекта «излом» и позволяющих управлять шероховатостью холоднокатаных полос………………………………………………………………….			11
5.1.		Система автоматического регулирования плоскостности………….		11
5.2.		Способы для управлением формированием шероховатостью холоднокатаных полос……………………………………………………		15
5.2.1			Система автоматической перевалки рабочих валков.	15
6.	Заключение……………………………………………………………….			16
Библиографический список………………………………………………….				17

Введение

В соответствии с ГОСТ 15467-79 термин "Качество продукции" определен как совокупность свойств продукции, обусловливающей ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Свойства продукции проявляются при ее создании, эксплуатации или потреблении. Применительно к практике работы прокатных цехов качество продукции должно отвечать трем основным требованиям: обеспечивать минимальные потери металла в виде брака при производстве проката; соответствовать всем показателям, регламентированным государственными стандартами и техническими условиями; наиболее полно удовлетворять запросы потребителей.

Показатель качества прокатной продукции - это количественная характеристика одного или нескольких свойств проката, составляющих его качество; при этом количественная характеристика свойств проката рассматривается применительно к определенным условиям его производства или потребления. Различают единичный показатель качества продукции, характеризующий одно ее свойство, и комплексный показатель, характеризующий несколько (целый комплекс) ее свойств. Различают еще определяющий показатель качества, по которому принимают решение оценить качество продукции и интегральный показатель качества, как отношение суммарного полезного эффекта от потребления (или эксплуатации) продукции к суммарным затратам на ее создание.

К числу показателей качества проката, которые контролируют в ходе технологического процесса, относятся качество металла (химический состав, макро- и микроструктура, механические свойства, внутренние дефекты, специальные свойства); точность размеров проката; качество поверхности.

В данной работе рассмотрим причины возникновения дефекта прокатного производства – «излом», и формирование шероховатости холоднокатаной полосы. Разработаем способы предупреждающие и уменьшающие вероятность образования данного дефекта, а так же разработаем меры способные влиять на шероховатость холоднокатаных полос.

1. Цель работы

Цель работы заключается в разработке способов и автоматизированных систем, обеспечивающих предупреждение и уменьшение дефекта «излом», и позволяющие управлять формированием шероховатостью холоднокатаных полос.

2. Причинно-следственная диаграмма влияния технологии производства проката на вероятность образования дефекта «излом»

Рис.1.

1.
пластическая деформация металла вследствие изгиба полосы, вызывающая у ее поверхности напряжения, достигающие предела текучести;

2. неправильная настройке s-образных натяжных устройств, петлевания полос при травлении;

3. внутренние напряжения, возникающие в металле при структурных превращениях;

4.
пластическая деформация металла вследствие
слипания витков полосы в рулоне при отжиге;

5. высокие контактные напряжения между витками;

6. высокое удельное натяжение при смотке полосы в рулон;

7. высокие температуры и завышенная продолжительность отжига;

8. малая шероховатость поверхности полос;

9. замятие кромок полосы, наличие местных искажений профиля и формы полосы;

10. неплоскостность полосы;

11. неравномерная вытяжка по ширине полосы;

12. наличие управляющих воздействий;

13. состояние инструмента;

14. высокий уровень натяжения полосы и рывки разматывателя и натяжного устройства дрессировочного стана

3. Причинно-следственная диаграмма влияния технологии производства проката на шероховатость холоднокатаных полос

Рис. 2.

1.
шероховатость валков в последней клети стана холодной прокатки;

2. твердость валков;

3. количество перешлифовок рабочих валков;

4. режим насечки валков;

5. количество металла прокатанного после перевалки валков;

6.
коэффициент отпечатываемости;

7. степень деформации в последней клети стана;

8. величина наклепа металла перед последней клетью стана холодной прокатки;

9. суммарная степень деформации;

10. вязкость СОЖ;

11.
шероховатость валков на дрессировочном стане[3];

12. вязкость СОЖ на дрессировочном стане[3];

13 величина обжатия на дрессировочном стане[3];

4. Выбор наиболее влияющих и одновременно управляемых технологических факторов производства проката влияющих на вероятность образования дефекта «излом» и на формирование шероховатости готовой продукции

Можно выбрать следующие наиболее влияющие на вероятность образования дефекта «излом» и на формирование шероховатости готовой продукции

Для дефекта «излом» это следующие факторы: натяжение при смотке полосы в рулон перед отжигом, шероховатость полосы; плоскостность полосы.

На формирование шероховатости наибольшее влияние оказывают факторы: величина шероховатости валков в последней клети стана холодной прокатки, твердость валков, степень деформации в последней клети стана, величина обжатия на дрессировочном стане.

Для эффективного предупреждения и уменьшения вероятности образования дефекта «излом» разработаем автоматизированную систему принципы работы, которых основаны на управлении технологическими факторами производства проката описанными выше. Так же разработаем способы для эффективного управления формированием шероховатостью холоднокатаных полос.

5. Разработка способов и автоматизированных систем, обеспечивающих предупреждение и уменьшения вероятности образования дефекта «излом» и позволяющих управлять шероховатостью холоднокатаных полос

Так как, одним из основных факторов влияющих на образование дефекта «излом» является неплоскостность полосы, из-за которой происходит слипание витков при отжиге и последующие образование дефекта «излом», для эффективного предупр

еждения и уменьшения вероятности образования дефекта «излом» разработаем автоматизированную систему управления плоскостностью.

5.1. Система автоматического регулирования плоскостности (САРП)

Проанализировав работу [1] разработаем автоматизированную систему управления плоскостностью (САРП), структурная схема системы представлена на рис. 3.

Для эффективного управления плоскостностью холоднокатаных полос на проектируемом стана 1700 возникает необходимость присутствия системы автоматического регулирования плоскостности полос (САРП).

По аналогии со станом 2030 стан 1700 должен быть оснащен системой регулирования плоскостности полосы на базе УВМ
(рис.3) [1]. Измерение распределения усилий Fi
,
пропорциональных натяжению на участке ширины полосы, осуществляется стрессометрическим роликом СР,
установленным за пятой клетью К
стана и состоящим из 36 активных зон (каждая шириной 52 мм). Сигналы поступают в блок обработки сигналов БС,
выполненный в виде отдельного цифрового модуля, где по Fi
вычисляются отклонения натяжений по зонам от среднего значения по ширине полосы по формуле:

Ds i =[( Fi –F0 )/ F0 ](T/BH),

(1)

где Т —
общее натяжение полосы; В, Н —
ширина и толщина полосы; F0
—
среднее значение всех усилий.

Из блока обработки сигналы поступают на дисплей, установленный за пятой клетью стана, на котором изображается эпюра отклонения натяжения (1) по ширине прокатываемой полосы.

Эпюра используется для визуальной оценки и при необходимости для регулирования плоскостности полосы в ручном режиме. Одновременно фактические величины отклонений натяжений (1) из блока обработки передаются внешней УВМ типа 330 для расчета управления плоскостностью в автоматическом режиме. Применяются два контура регулирования плоскостности: гидроизгиб и охлаждение рабочих валков. Рассчитанные УВМ изменения уставок гидроизгиба ГИ и расхода эмульсии РЭ по секциям коллектора пятой клети передаются в блок управления БУ системы «Стрессометр», которая непосредственно отрабатывает изменения усилия гидроизгиба и с помощью магнитных вентилей расхода охлаждающей эмульсии [1].

Система контроля и регулирования плоскостности полосы

К

Fi

СР

D
F

М ГИ
D
Q(
РЭ
)

"Стрессометр"

БУ

Fi

БС

П и ОРВ

Ds
i





ДБ

Ds
i

Д

B, H,
s
0
(FZ)

Рис. 3.

М
– моталка; П
и ОРВ
– противоизгиб и охлаждение рабочих валков; ДБ
– деблок; Д
– дисплей (остальные обозначения в тексте)

Регулирование плоскостности может быть осуществлено
по нескольким cхемам:

1) ручное управление гидроизгибом рабочих валков и распределением охлаждающей эмульсии по секциям коллектора;

2) ручное управление гидроизгибом и автоматическое управление охлаждением рабочих валков;

3) автоматическое управление гидроизгибом и руч
ное управление охлаждением рабочих валков;

4) автоматическое управление гидроизгибом и охлаждением рабочих валков.

Фактические значения отклонений удельных натяжений от среднего значения натяжения рассчитываются в блоке обработки сигналов и передаются в УВМ [1]. По отклонениям УВМ вычисляет: - неравномерность натяжения по ширине полосы, используемую для вычисления усилия гидроизгиба

,

(2)

где - результат усреднения по четырем средним секциям стрессометра; - результат усреднения по шести крайним (три справа и три слева) занятым полосой секциям; - отклонения натяжения, используемые для вычисления расхода СОЖ по девяти зонам коллектора: j = 1, 2, …, 9; - результат усреднения по четырем секциям стрессометра, соответствующим j-й зоне коллектора охлаждения (ширина зоны коллектора - 208 мм, секции стрессометра – 52 мм) [1].

Усилие гидроизгиба рабочих валков определяется из выражения:

(3)

где - изменение толщины полосы под действием приложенного усилия гидроизгиба; - расстояние между точками приложения усилия (между гидроцилиндрами); - усилие гидроизгиба; E
– модуль Юнга; E
» 2,2×105
МПа (для материала валков); J – момент инерции тела вращения (валка), м4
.

Из условия и с учетом распределения усилия на два гидроцилиндра получается выражение для расчета усилия гидроизгиба

,

(4)

где = 0,003 м3
– постоянная, заложенная инофирмой в алгоритм расчета); h
- толщина полосы на входе 5-й клети стана.

Задаваемое (регулировочное) усилие гидроизгиба на к
-ом шаге () вычисляется по формуле:

,

(5)

где - рассчитанное по формуле (5) значение усилия на к
-ом шаге; m
– коэффициент пропорциональности , m
= 0,7.

Алгоритм управления гиброизгибом предусматривает ограничение усилия: Кн. Величина преобразуется в аналоговый сигнал и поступает в блок управления, где в соответствии с величиной сигнала регулируется давление в гидроцилиндрах.

Для расчета регулировочного значения расхода СОЖ () применяются формулы:

,

(13)

где KQ
– коэффициент передачи на неравномерность натяжения () от расхода СОЖ (заложен инофирмой непосредственно в алгоритм управления). Величина выдается в импульсном режиме и преобразуется в аналоговый сигнал в схемах технологической автоматики, где по нему осуществляется управление магнитными вентилями в системе подачи смазочно-охлаждающей эмульсии. Оба канала функционируют по принципу обратной связи (по отклонениям) независимо друг от друга.

5.2. Способы для управлением формированием шероховатостью холоднокатаных полос.

Так как, одним из основных факторов влияющих на формирование шероховатости холоднокатаных полос является шероховатость рабочих валков стана, так как поверхность рабочих валков изнашивается в результате прокатки, разработаем автоматизированную систему для своевременной перевалки рабочих валков.

5.2.1. Система автоматической перевалки рабочих валков.

Благодаря этой системе перевалка может производится одновременно во всех четырех клетях стана за 4-5 минут, что дает экономию 15-20% рабочего времени.

Непременными условиями автоматизации процесса перевалки являются: использование специальных тележек, вкатываемых в клеть вместе с валками, установка гидроцилиндров для изгиба рабочих валков и уравновешивания верхнего из них не в подушках ,как это практиковалось до последнего времени, и применение консистентной смазки подшипников рабочих валков.

Собственно автоматизация в такой угловой остановке валков по отношению к шпиндельным соединениям, при которой возможно их разделение, а также в выдаче необходимой последовательности команд при условии обеспечения сопутствующих блокировок. В частности , после остановки валков в заданном положении для подготовительных операций подается команда на развод валков на заданную величину, контролируемую при помощи датчика перемещения нажимного устройства ,сбрасывается давление в системе уравновешивания рабочих валков и т.д. После совершения подготовки вырабатывается команда на перемещение тележки со старыми валками из клети ,а затем тележки с новыми валками - в клеть.

Автоматически подается команда на повышение давления в системе уравновешивания и дается разрешение на установку заднего раствора валков.

Заключение

В заключение можно сделать следующие вывод - применение разработанных систем можно существенно снизит вероятность образования дефекта «излом», и эффективно управлять формированием шероховатостью холоднокатаных полос.

Библиографический список

1. А.И. Божков, В.П. Настич
. Плоскостность тонколистового проката. - М.: "СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ", 1998.- 264 с.

2. Архангельский В.И., Васечкин В.И
. АСУ листопрокатных станов – М.: Металлургия, 1994, - 335 с.

3.Взаимосвязь технологических параметров выплавки стали и качества металлопродукции./ Ванчиков В.А., Смолеренко Д.А., Греков Е.А., Бочков Н.Г., Бутылкина Л.И., -М.: «Металлургия», 1979, с.232

4. Франценюк И.В., Франценюк Л.И.,
Современное металлургическое производство .-М.: «Металлургия», 1995, - 528с.

5. Технология прокатного производства. Учебник для вузов/ Груднев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И.
–М.: «Металлургия», 1994, - 656с.