冷軋帶鋼自動(dòng)化工藝講解

冷軋帶鋼自動(dòng)化工藝講解概述冷軋定義：是再結(jié)晶下的軋制,但一般理解為使用常溫軋制材料的軋制.厚度在0.15~以上

的稱為板,0.15~以下的稱為箔。冷軋板（帶）鋼規(guī)格：厚度10mm以下常用的寬度為：145、183、233、245、255、273、285、295、315、335、355、435、515、540、585、680、715、850、1000、1250、1500、1800、2000等。用途冷軋板帶用途很廣，如汽車制造、電氣產(chǎn)品、機(jī)車車輛、航空、精密儀表、食品罐頭等。冷軋工藝特點(diǎn)薄板帶材當(dāng)厚度小于一定限度（例如小于1毫米）時(shí)，由于保溫和均溫的困難，熱軋很難實(shí)現(xiàn)，并且隨著鋼板寬厚比的增大，在無張力的熱軋條件下，要保證良好的板形也非常困難。采用冷軋方法可以較好的解決這些問題。冷軋產(chǎn)品的尺寸精度高，厚度均勻，產(chǎn)品性能好，較高的強(qiáng)度，良好的深沖性能等。產(chǎn)品表面質(zhì)量好，不存在熱軋板帶鋼常常出現(xiàn)的麻點(diǎn)、壓入氧化鐵皮等缺陷。還能根據(jù)用戶要求軋出不同的表面光潔度。冷軋和熱軋的主要區(qū)別熱軋

熱軋：是以板坯（主要為連鑄坯）為原料，經(jīng)加熱后由粗軋機(jī)組及精軋機(jī)組制成帶鋼。熱鋼帶由平板鏈運(yùn)送和冷卻至設(shè)定溫度，由卷取機(jī)卷成鋼帶卷，冷卻后的鋼帶卷，根據(jù)用戶的不同需求，經(jīng)過不同的精整作業(yè)線。簡(jiǎn)單點(diǎn)兒來說，一塊鋼坯在加熱后精過幾道軋制，再切邊，矯正成為鋼板（帶）。冷軋

冷軋：用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強(qiáng)度、硬度上升、韌塑指標(biāo)下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡(jiǎn)單變形的零件。軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料。軋硬卷重一般在6~13.5噸。

冷軋板帶和熱軋板帶區(qū)別1、熱軋板帶硬度低，加工容易，延展性能好。

冷軋板帶硬度高，加工相對(duì)困難些，但是不易變形，強(qiáng)度較高。2、熱軋板帶強(qiáng)度相對(duì)較低,表面質(zhì)量差點(diǎn)(有氧化\光潔度低),但塑性好,一般為中厚板。冷軋板帶:強(qiáng)度高,表面光潔度高,一般為薄板,可以作為沖壓用板。3、熱軋鋼板帶機(jī)械性能遠(yuǎn)不及冷加工，也次于鍛造加工，但有較好的韌性和延展性。

冷軋鋼板帶由于有一定程度的加工硬化，韌性低，但能達(dá)到較好的屈強(qiáng)比，同時(shí)由于屈服點(diǎn)較靠近抗拉強(qiáng)度，所以使用過程中對(duì)危險(xiǎn)沒有預(yù)見性，出現(xiàn)斷裂等情況。生產(chǎn)工藝流程冷軋板帶的軋制方法雖有單張和成卷、單機(jī)座和多機(jī)座之分，但它們的生產(chǎn)工藝過程基本相似。冷軋薄板、帶鋼中有3大典型產(chǎn)品：鍍層板、汽車板與電工硅鋼板。其生產(chǎn)工藝流程大致如下圖工藝概念說明酸洗：通常指清潔金屬表面的一種方法。一般將制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金屬表面的氧化物等薄膜。是電鍍、搪瓷、軋制等工藝的前處理或中間處理.淬火：將鋼加熱到臨界溫度以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到某特定以下（或附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。退火：將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。軋制主要控制設(shè)備冷軋所需設(shè)備相對(duì)熱軋不多，主要有冷軋機(jī)組、卷曲機(jī)、開卷機(jī)、控制柜等。卷曲機(jī)：成卷軋制必不可少的設(shè)備，用于將帶鋼卷曲成卷。開卷機(jī)：開卷機(jī)是金屬板材校平的專用設(shè)備,用于校平鋼板，不平整板可根據(jù)相關(guān)配置組成開卷、校平、剪切生產(chǎn)線和其它板材制品生產(chǎn)線。直流電氣傳動(dòng)部分主要用在軋機(jī)和卷曲控制冷軋機(jī)組由主電機(jī)、主傳動(dòng)和主機(jī)座（工作機(jī)座）組成。其中：

1、主電機(jī)使用直流電機(jī)。

2、主機(jī)座由機(jī)架、軋輥、軸承座、壓下裝置和平衡裝置等組成。

①機(jī)架是承受軋延力的部件,閉式機(jī)架有較好的剛度,但開式機(jī)架換輥較方便。

②軋輥是軋延金屬的部件,輥身為工作部分,軸頭用于傳動(dòng)。

③壓下裝置用來調(diào)節(jié)軋輥的壓下量。

④平衡裝置用于消除壓下螺絲等處游隙的影響，以免受載時(shí)產(chǎn)生沖擊。

12冷軋機(jī)械設(shè)備二輥冷軋機(jī)整體圖軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是靠主傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和控制來實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)化控制部分現(xiàn)以天津靜海五連冷軋生產(chǎn)線舉例講解說明該項(xiàng)目為五機(jī)架連軋生產(chǎn)線，控制設(shè)備組成包括五臺(tái)軋機(jī)、一臺(tái)卷曲機(jī)、主操作臺(tái)一臺(tái)、機(jī)旁操作箱五個(gè)、張力計(jì)四個(gè)、輥縫儀五個(gè)、直流控制柜六臺(tái)、PLC控制柜一臺(tái)、壓下電機(jī)控制柜一臺(tái)等。軋機(jī)控制軋機(jī)采用直流電機(jī)傳動(dòng)控制，直流電機(jī)900KW五臺(tái)，由西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置6RA70調(diào)速，該裝置主要特點(diǎn)：1、用脈沖編碼器反饋時(shí)，調(diào)節(jié)器精度達(dá)到0.006%數(shù)字給定；調(diào)節(jié)器精度模擬量給定0.1。2、開環(huán)和閉環(huán)控制電子模塊是全數(shù)字調(diào)速裝置的核心硬件，內(nèi)置微處理器。3、電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器通過自動(dòng)優(yōu)化得到調(diào)節(jié)器的相關(guān)PI參數(shù)、磁化曲線。4、通過選擇斜坡上升、下降、過渡圓弧等時(shí)間來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、加速度的曲線過渡，減少因速度突變而引起的電流過大現(xiàn)象及機(jī)械沖擊現(xiàn)象，有利于延長(zhǎng)電器和機(jī)械壽命。5、6RA70裝置提供了豐富的自由軟件模塊連接，可以通過開關(guān)量連接和模擬量連接能任意配置所需的控制功能。直流調(diào)速裝置6RA70端子說明三相橋式全控整流電路主操作臺(tái)操作說明操作控制基本要求1、對(duì)軋機(jī)機(jī)組、卷曲機(jī)、壓下裝置的啟停控制，壓下裝置一般是交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制壓下量。2、允許各軋機(jī)和卷曲機(jī)的點(diǎn)動(dòng)或者爬行正反轉(zhuǎn)。3、運(yùn)行狀態(tài)顯示，如正常運(yùn)行、快熔故障、通訊故障、風(fēng)機(jī)運(yùn)行等。4、電流、速度、張力等數(shù)字顯示。5、速度調(diào)節(jié)給定（僅末架軋機(jī)和卷曲機(jī)），張力設(shè)定（人機(jī)界面），張力調(diào)節(jié)給定（包括卷曲機(jī)）。6、能夠急停和故障復(fù)位卷曲復(fù)位?？刂茖?shí)現(xiàn)一、需要在暖啟動(dòng)OB100中向各個(gè)直流調(diào)速裝置控制字1傳送W#16#9C7E，作用是初始化控制字1，比如控制字1的位10需要置1才能由外部PLC控制。直流調(diào)速裝置6RA70的控制字1為16位的字。開車方式一般有兩種

1、端子37和38由繼電器控制開車

2、網(wǎng)絡(luò)開車，對(duì)控制字1位0進(jìn)行控制SFC14和SFC15SFC14和SFC15是傳輸數(shù)據(jù)中常用系統(tǒng)功能1、用SFC14“DPRD_DAT”讀取DP標(biāo)準(zhǔn)從站//PROFINETIO設(shè)備的連續(xù)數(shù)據(jù)

SFC14的用途：如果用訪問I/O或過程映像輸入表的裝載指令L最多只能讀出4個(gè)連續(xù)字節(jié)，而SFC14能讀出連續(xù)字節(jié)與用STEP7為選定模塊組態(tài)的長(zhǎng)度相同，如6RA70為12個(gè)字節(jié)2、用SFC15“DPWR_DAT”向DP標(biāo)準(zhǔn)從站/PROFINETIO設(shè)備寫入連續(xù)數(shù)據(jù)SFC14CALL"DPRD_DAT"LADDR:=W#16#200RET_VAL:="K1".Read_returnRECORD:=P#DB1.DBX12.0BYTE12SFC15CALL"DPWR_DAT"LADDR:=W#16#100RECORD:=P#DB11.DBX0.0BYTE12RET_VAL:="1#軋機(jī)".DB_VAR13開車在無故障（如潤(rùn)滑油壓正常、6RA70通訊正常、急停正常、快熔信號(hào)正常等）及各條件允許狀況下開車。讀取各6RA70電流、轉(zhuǎn)速、運(yùn)行狀態(tài)等傳送于觸摸屏或人機(jī)界面顯示，6RA70對(duì)應(yīng)100%為16384寫入控制命令、速度、張力調(diào)節(jié)量等，速度和張力由操作臺(tái)電位計(jì)微調(diào)給定，張力設(shè)定值有人機(jī)界面給定。點(diǎn)動(dòng)或爬行可以直接將信號(hào)傳入6RA70，由其自由搭建的內(nèi)部功能框圖完成，或者由PLC程序完成。張力給定與讀取

張力給定：觸摸屏界面輸入，經(jīng)PLC處理后，傳送直流調(diào)速裝置6RA70進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)學(xué)公式：（張力設(shè)定/100）*16384=K3004

其中K3004為控制字4

張力計(jì)讀取信號(hào)直接進(jìn)入6RA70搭建的功能里運(yùn)算。HMI顯示數(shù)學(xué)公式讀取值/16384取整數(shù)據(jù)塊中間值*量程=標(biāo)準(zhǔn)值注：讀取值為電流或速度量程為電機(jī)額定電流或額定轉(zhuǎn)速軋機(jī)與卷曲機(jī)速度匹配關(guān)系軋機(jī)機(jī)組中在操作臺(tái)上由于只有末架軋機(jī)K5有速度調(diào)節(jié)給定，其他軋機(jī)依賴K5軋機(jī)速度和張力進(jìn)行速度控制。

K5軋機(jī)速度環(huán)中的速度反饋傳送K4軋機(jī)速度給定K3003，同時(shí)傳送給卷曲機(jī)速度給定K3003。

K4軋機(jī)經(jīng)過工藝調(diào)節(jié)器等功能塊處理后的信號(hào)K9434傳送給K3軋機(jī)速度給定K3003。

K3軋機(jī)經(jīng)過工藝調(diào)節(jié)器等功能塊處理后的信號(hào)K9434傳送給K2軋機(jī)速度給定K3003。

K2軋機(jī)經(jīng)過工藝調(diào)節(jié)器等功能塊處理后的信號(hào)K9434傳送給K1軋機(jī)速度給定K3003。軋機(jī)調(diào)速工藝模型由于冷軋工藝對(duì)速度要求比較嚴(yán)格，速度控制基本由張力調(diào)節(jié)來完成對(duì)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速與張力控制，熱軋則不同，由于有活套掃描儀或活套調(diào)節(jié)張力，軋機(jī)數(shù)量也較多，需要對(duì)各個(gè)軋機(jī)速度進(jìn)行人為地單調(diào)和聯(lián)調(diào)。冷軋中K1/K2/K3/K4與K5軋機(jī)工藝控制要求是不一樣的，故首先講解K1/K2/K3/K4控制工藝。在帶鋼的冷軋過程中，張力是一個(gè)極為重要的參數(shù)，機(jī)架間帶鋼所承受的張力T為常數(shù)是軋制過程處于平衡狀態(tài)下的一個(gè)基本條件。維持冷軋機(jī)機(jī)架間張力恒定對(duì)軋制過程的順利進(jìn)行，提高產(chǎn)品的厚度和板形精度有重要的意義。K1/K2/K3/K4工藝模型說明1主要處理四個(gè)信號(hào)：上一架軋機(jī)速度，電位計(jì)張力微調(diào)信號(hào)，張力反饋信號(hào)，張力設(shè)定值。流程：張力信號(hào)反饋和張力設(shè)定值之差△T偏差量連接入工藝調(diào)節(jié)器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)作為速度系數(shù)，與電位計(jì)張力微調(diào)信號(hào)和上一架軋機(jī)速度的微調(diào)，共同作為此軋機(jī)速度。軋制就是對(duì)工藝調(diào)節(jié)器進(jìn)行使能?？偨Y(jié)為跟隨上一架軋機(jī)速度作為基速，通過張力反饋，與張力設(shè)定值比較，其偏差量再利用工藝調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)功能塊，作用于速度給定的源，以達(dá)到張力調(diào)節(jié)的目的。K5工藝模型說明2末架軋機(jī)K5作為整個(gè)軋制過程的速度基礎(chǔ)，對(duì)軋制過程有很重要影響，基本要求是速度穩(wěn)定，但是其沒有張力調(diào)節(jié)，故不適用工藝調(diào)節(jié)器，控制上較為簡(jiǎn)單。流程：當(dāng)操作臺(tái)速度給定K11>某最低速度（如8%),則操作臺(tái)給定速度作為聯(lián)動(dòng)基礎(chǔ)速度。還有一種方法是使用6RA70內(nèi)部電動(dòng)電位計(jì)，取代旋鈕式電位計(jì)模擬量給定，內(nèi)部電動(dòng)電位計(jì)速度是數(shù)字式給定，使外部給定更為精確。HMI人機(jī)界面此次項(xiàng)目采用西門子觸摸屏TP177BcolorPN/DP,該觸摸屏為5.7寸全彩屏，可以滿足PROFIBUS和PROFINET各種應(yīng)用環(huán)境。畫面編程軟件為WINCCFlexible。在人機(jī)界面中監(jiān)視了電氣傳動(dòng)的電流、速度、運(yùn)行狀況及張力設(shè)定。人機(jī)界面附加說明在人機(jī)界面中通常也可以加入對(duì)軋機(jī)機(jī)組和卷曲機(jī)的啟停電氣控制和運(yùn)行狀態(tài)等，根據(jù)客戶要求和需求設(shè)計(jì)。在此項(xiàng)目中是通過操作臺(tái)啟?？刂栖垯C(jī)機(jī)組和卷取機(jī)，張力反饋數(shù)值顯示通過6RA70模擬量輸出端子輸出到數(shù)顯表上，節(jié)省了PLC的模擬量輸出模塊。PLC控制部分此次項(xiàng)目采用西門子CPU315-2DP，3個(gè)DI模塊和2個(gè)DO模塊，共計(jì)點(diǎn)位80個(gè)。采用PROFIBUS通訊協(xié)議與各直流調(diào)速?gòu)恼就ㄓ崳c人機(jī)界面也采用此協(xié)議通訊。硬件組態(tài)硬件組態(tài)由于該項(xiàng)目點(diǎn)位需求較少，并且充分利用上6RA70的數(shù)字量輸入/輸出端子和模擬量輸入/輸出端子，節(jié)省了一部分PLC的I/O模塊。在6RA70之間通訊也可以利用USS協(xié)議進(jìn)行裝置與裝置之間通訊，作數(shù)據(jù)交換，作用是在有些不需要經(jīng)過PLC處理的數(shù)據(jù)，直接通訊會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行速度加快優(yōu)化系統(tǒng)的目的。卷曲機(jī)工藝模型說明3卷曲機(jī)在工藝控制上較為復(fù)雜，速度基于末架軋機(jī)速度，由于卷曲機(jī)無張力計(jì)或張力傳感器，需要內(nèi)部計(jì)算張力，卷徑也在變化并參與調(diào)節(jié)中。而熱軋中的控制一般來說只需要速度快慢給定，輔助氣缸等控制，所以較為簡(jiǎn)單。張力控制，通俗點(diǎn)講就是要能控制電機(jī)輸出多大的力，即輸出多少牛頓。反應(yīng)到電機(jī)軸即能控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距。由于卷徑在帶材收集過程中是變化的，卷徑計(jì)算由6RA70電動(dòng)電位計(jì)功能塊自動(dòng)計(jì)算，卷徑輸出與操作臺(tái)張力微調(diào)給定作為附加的速度給定兩個(gè)基本公式轉(zhuǎn)矩T=設(shè)定張力F*實(shí)時(shí)卷徑D線速度V*減速比i=轉(zhuǎn)速R*卷徑D*π流程：①線速度/當(dāng)前速度反饋K