汽車(chē)板帶材用直拉彎矯直機(jī)組的應(yīng)用

汽車(chē)板帶材用直拉彎矯直機(jī)組的應(yīng)用

1拉矯和平滑拉矯機(jī)組平整度和拉張是保證冷帶鋼成品質(zhì)量的最后兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，它對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量控制，保證冷帶鋼的成品質(zhì)量，在提高產(chǎn)品的質(zhì)量控制和制造板的技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用。1450mm平整拉矯機(jī)組把拉矯和平整集成在一套系統(tǒng)中,使設(shè)備和空間得到了有效利用;在生產(chǎn)過(guò)程中帶鋼的平整和拉矯能夠一次完成,并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同厚度帶鋼的延伸率要求,從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序,有效地提高了生產(chǎn)效率并減少了原料浪費(fèi)。2帶材拉伸張力矯正在輥式矯直機(jī)上矯正時(shí),板材在矯直輥?zhàn)饔孟庐a(chǎn)生的是純彎曲變形,其中性層位于板材的幾何中心線(xiàn)(層);帶材在純拉伸張力矯直機(jī)上矯正時(shí),在超過(guò)帶材屈服極限拉力的作用下,橫截面上產(chǎn)生的是均勻拉伸變形;而帶材在拉彎矯直機(jī)上矯正時(shí),既受到拉伸力的作用,又受到彎曲輥的反復(fù)彎曲力作用,在拉伸與彎曲變形共同作用下產(chǎn)生塑性延伸,從而使帶材獲得矯正。3拉橋機(jī)的生產(chǎn)工藝總結(jié)3.1帶鋼的張力控制平整拉矯機(jī)組工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。整條生產(chǎn)線(xiàn)可分為入口段、平整段、拉矯段和出口段,共有平整入口S輥、平整出口S輥、拉矯出口1#S輥、拉矯出口2#S輥共4組S輥,其作用主要是為各段提供穩(wěn)定的張力,并根據(jù)工藝需要調(diào)節(jié)各段張力的大小,以達(dá)到控制板型、實(shí)現(xiàn)延伸率的目的。由于在生產(chǎn)過(guò)程中,帶鋼板型的控制和延伸率的實(shí)現(xiàn),都與張力的控制密不可分,所以S輥的張力控制在平整拉矯機(jī)組中,顯得尤為重要。在帶鋼的平整拉矯生產(chǎn)過(guò)程中,帶鋼先從開(kāi)卷機(jī)經(jīng)由平整入口S輥進(jìn)入平整機(jī),再經(jīng)過(guò)平整出口S輥進(jìn)入拉矯機(jī),最后經(jīng)兩組拉矯出口S輥到卷取機(jī)。在機(jī)組的入口段和出口段,分別安裝有焊接機(jī)和剪切機(jī),通過(guò)前后兩卷帶鋼間的焊接與切割,保證了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性,避免了多次穿帶的繁瑣操作,能有效提高生產(chǎn)效率。本文所分析的1450mm平整拉矯機(jī)組的主傳動(dòng)部分由11臺(tái)直流電機(jī)組成,具體參數(shù)如表1所示。3.2表面活性劑的選擇平整拉矯機(jī)組具有3種工作方式,分別為平整方式、拉矯方式和平整拉矯方式。其中單獨(dú)的平整和拉矯方式只在一些特定情況下使用,而平整拉矯方式是該機(jī)組的主要工作方式。平整拉矯機(jī)組工作方式的選擇,主要由來(lái)料厚度和帶鋼材料特性決定。對(duì)于1.0mm以上的厚料,由于靠張力調(diào)節(jié)延伸率的效果幾乎為0,需要通過(guò)調(diào)整平整機(jī)軋制力來(lái)達(dá)到設(shè)定延伸率;而對(duì)于0.4mm以下的薄料來(lái)說(shuō)正好相反,調(diào)整軋制力并不能實(shí)現(xiàn)帶鋼的延伸,這時(shí)帶鋼的延伸率應(yīng)該主要通過(guò)調(diào)節(jié)拉矯段的張力來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō),帶鋼越厚,使用軋制力調(diào)節(jié)帶鋼延伸率的效果越好,帶鋼越薄,用張力來(lái)調(diào)節(jié)帶鋼延伸率的效果越明顯。帶鋼的延伸率與兩種控制方式的關(guān)系,可參考圖2。3.3u3000平衡控制及工作方式卷取機(jī)(開(kāi)卷機(jī))的電氣傳動(dòng)需要采取張力調(diào)節(jié)系統(tǒng),張力控制方法可分為間接法和直接法兩種。由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有安裝張力傳感器,對(duì)卷取機(jī)(開(kāi)卷機(jī))的控制方式采用間接張力控制方式。卷取機(jī)(開(kāi)卷機(jī))數(shù)字控制系統(tǒng)除基本傳動(dòng)裝置以外,另外配置一套帶卷取軟件的工藝模板,來(lái)實(shí)現(xiàn)卷取機(jī)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定計(jì)算、卷徑計(jì)算、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償計(jì)算和恒張力控制,本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司T400工藝控制模板。間接張力控制,不需要張力傳感器或張力測(cè)量裝置,控制系統(tǒng)中不用張力調(diào)節(jié)器,張力給定值乘以卷徑實(shí)際值,作為轉(zhuǎn)矩設(shè)定值作用于系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)電流隨著卷徑的增加而線(xiàn)性增加,張力保持恒定。這種控制方式,直流裝置的速度調(diào)節(jié)器通過(guò)輸入一個(gè)飽和設(shè)定而保持在限幅狀態(tài),即轉(zhuǎn)矩限幅控制狀態(tài),實(shí)現(xiàn)卷取(開(kāi)卷)過(guò)程的恒定張力控制。平整拉矯機(jī)組共有4組S輥,每一組S輥具有各自獨(dú)立的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)和完整的雙閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。由于輥與輥之間材料的存在,S輥承受一定張力,為使兩輥達(dá)到負(fù)荷平衡,兩個(gè)輥之間采取主從控制方式。當(dāng)點(diǎn)動(dòng)或穿帶時(shí),兩者都處于速度控制狀態(tài),采用統(tǒng)一的速度設(shè)定n,兩套系統(tǒng)具有獨(dú)立的脈沖速度反饋控制,速度調(diào)節(jié)器不飽和。當(dāng)系統(tǒng)建張?zhí)幱诠ぷ鳁l件下時(shí),系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主從控制,兩套系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的輸出都處于飽和狀態(tài),即轉(zhuǎn)矩限幅控制狀態(tài)。傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)從上級(jí)PLC獲得速度和張力給定,張力給定作為速度調(diào)節(jié)器輸出的轉(zhuǎn)矩限幅,電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩間接反映鋼帶的張力。S輥主輥的實(shí)際力矩通過(guò)peertopeer通訊傳送給同組的S輥從輥,通過(guò)裝置的S00軟件中PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)從輥來(lái)完成主從負(fù)荷平衡的控制。根據(jù)具體情況不同,需要對(duì)上位機(jī)所設(shè)置的張力給定及速度給定做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。下面分別討論不同工作方式下的具體情況。1)在平整方式下,彎曲輥和矯直輥的輥縫打開(kāi),拉矯機(jī)不投入使用。此時(shí)機(jī)組全線(xiàn)以平整機(jī)D4為速度基準(zhǔn)。在入口段,通過(guò)在D1～D3上分別加上逐個(gè)減小的負(fù)方向的速度附加給定,來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)下開(kāi)卷機(jī)、平整入口S輥速度調(diào)節(jié)器的飽和;在出口段,通過(guò)D5～D11分別加上逐個(gè)增大的正方向的速度附加給定,來(lái)實(shí)現(xiàn)平整出口S輥、拉矯出口1#S輥、拉矯出口2#S輥和卷取機(jī)速度調(diào)節(jié)器的飽和;從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。平整機(jī)入口張力由D1～D33臺(tái)電機(jī)共同提供,平整機(jī)出口張力由D5～D11共同提供。2)在拉矯方式下,平整機(jī)輥縫打開(kāi),D4不投入使用,機(jī)組全線(xiàn)以D6為速度基準(zhǔn)。D6之前各機(jī)架分別設(shè)定逐漸減小的負(fù)方向的速度附加給定,D6之后各機(jī)架分別設(shè)定逐漸增大的正方向的速度附加給定,用以轉(zhuǎn)矩控制。在此工作方式下,通過(guò)上級(jí)PLC的選擇方式設(shè)定,D6處于速度控制狀態(tài),無(wú)轉(zhuǎn)矩限幅。3)在平整拉矯方式下,全線(xiàn)仍以D4為速度基準(zhǔn),附加給定的設(shè)定原則與平整方式下基本相同。不過(guò)需要說(shuō)明的是,由于拉矯機(jī)前后的S輥應(yīng)該朝相反方向出力,來(lái)保證拉矯段有足夠大的張力來(lái)實(shí)現(xiàn)拉矯段設(shè)定延伸率,所以平整出口S輥的設(shè)定線(xiàn)速度應(yīng)小于平整機(jī)的設(shè)定線(xiàn)速度,在帶鋼不打滑的情況下,D5,D6處于發(fā)電狀態(tài),可以滿(mǎn)足工藝要求。而拉矯機(jī)之后的各機(jī)架的設(shè)定線(xiàn)速度應(yīng)大于平整機(jī)的設(shè)定線(xiàn)速度。4延長(zhǎng)率控制4.1拉矯機(jī)測(cè)量的測(cè)量周期本文中提到的延伸率指帶鋼在軋制力與拉伸張力的作用下長(zhǎng)度所產(chǎn)生的增量部分,占原始長(zhǎng)度的百分比,可用以下公式表示:δ=L2?L1L1(1)δ=L2-L1L1(1)式中:L1為帶鋼原始長(zhǎng)度;L2為帶鋼成品長(zhǎng)度。延伸率的測(cè)量就是以式(1)為依據(jù)的。在生產(chǎn)過(guò)程中,我們要測(cè)量帶鋼在平整段和拉矯段兩處的實(shí)時(shí)延伸率,這就需要在平整機(jī)的入口與出口及拉矯機(jī)的入口和出口各安裝一個(gè)脈沖編碼器。PLC在同一時(shí)間段內(nèi)采集入口與出口兩個(gè)脈沖編碼器的脈沖數(shù),這個(gè)數(shù)值正比于經(jīng)過(guò)入口和出口的帶鋼長(zhǎng)度,設(shè)在同一時(shí)間段內(nèi)入口脈沖編碼器采集的脈沖數(shù)為N1,而出口脈沖編碼器采集到的脈沖數(shù)為N2,可以認(rèn)為δ=N2?N1N1=L2?L1L1(2)δ=Ν2-Ν1Ν1=L2-L1L1(2)把這個(gè)比值作為延伸率測(cè)量值,在確定測(cè)量周期的時(shí)候,要綜合考慮選擇合適的時(shí)間間隔,間隔太短會(huì)增大誤差,使測(cè)量值不準(zhǔn)確,但平滑性好;測(cè)量時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng),測(cè)量誤差比較小,但延伸率的波動(dòng)大,會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響。4.2實(shí)現(xiàn)延伸率的方法前面已經(jīng)介紹過(guò),不同厚度的帶鋼,需要用不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)延伸率。下面對(duì)平整段和拉矯段的延伸率實(shí)現(xiàn)方式分別進(jìn)行介紹。1agc系統(tǒng)的選擇平整段延伸率以調(diào)節(jié)平整機(jī)的軋制力為主,配合調(diào)節(jié)平整入口、出口的張力。由于平整段控制的復(fù)雜性,需要一套AGC系統(tǒng)進(jìn)行軋制力調(diào)節(jié)及延伸率控制,此處不做展開(kāi)討論。應(yīng)當(dāng)注意的是,應(yīng)該避免軋制力過(guò)大而使帶鋼出現(xiàn)邊浪,影響板型。2s輥的張力控制拉矯段是把前后S輥按照2臺(tái)電機(jī)為一組進(jìn)行控制,延伸率可以通過(guò)速度控制方式和張力控制方式兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度控制方式是把入口S輥和出口S輥?zhàn)鳛樗俣认到y(tǒng)來(lái)控制,當(dāng)設(shè)定延伸率為δ,入口S輥的設(shè)定速度為v時(shí),出口S輥的設(shè)定速度應(yīng)該為(1+δ)v。這種控制方式對(duì)張力而言實(shí)際上是一種開(kāi)環(huán)控制,張力大小不是由張力系統(tǒng)控制,而是完全由前后S輥的速差來(lái)決定,轉(zhuǎn)矩限幅是放開(kāi)的。而出口和入口S輥的速差越大,帶鋼延伸率也就越大。張力控制方式中把前S輥?zhàn)魉俣然鶞?zhǔn)。在工作過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際延伸率與設(shè)定延伸率的偏差來(lái)調(diào)節(jié)前后S輥的力矩限幅,使實(shí)際延伸率滿(mǎn)足工藝要求。5應(yīng)用中的問(wèn)題和解決方案5.1拉矯段投入使用會(huì)影響成品質(zhì)量在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中,由于工程現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的加工安裝及編碼器的精度等多方面原因,在拉矯段不投入使用時(shí),在拉矯入口的原始鋼帶長(zhǎng)度和拉矯出口所測(cè)得成品鋼帶長(zhǎng)度都會(huì)存在一個(gè)偏離于真實(shí)值的誤差,拉矯段投入使用后,這個(gè)固有誤差仍然會(huì)存在。當(dāng)這個(gè)誤差比較大時(shí),就會(huì)影響到成品的質(zhì)量。為了提高系統(tǒng)的精度,在調(diào)試過(guò)程中我們應(yīng)當(dāng)把這一固有誤差考慮在內(nèi),并進(jìn)行修正,盡量減小這一誤差對(duì)延伸率的影響。5.2平整機(jī)輥徑為了防止帶鋼打滑,S輥一般使用膠輥,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用不可避免地會(huì)發(fā)生磨損,引起輥徑