汽车板带材用直拉弯矫直机组的应用

汽车板带材用直拉弯矫直机组的应用

1拉矫和平滑拉矫机组平整度和拉张是保证冷带钢成品质量的最后两个关键过程，它对提高产品的质量控制，保证冷带钢的成品质量，在提高产品的质量控制和制造板的技术方面发挥着重要作用。1450mm平整拉矫机组把拉矫和平整集成在一套系统中,使设备和空间得到了有效利用;在生产过程中带钢的平整和拉矫能够一次完成,并可以实现对不同厚度带钢的延伸率要求,从而简化了生产工序,有效地提高了生产效率并减少了原料浪费。2带材拉伸张力矫正在辊式矫直机上矫正时,板材在矫直辊作用下产生的是纯弯曲变形,其中性层位于板材的几何中心线(层);带材在纯拉伸张力矫直机上矫正时,在超过带材屈服极限拉力的作用下,横截面上产生的是均匀拉伸变形;而带材在拉弯矫直机上矫正时,既受到拉伸力的作用,又受到弯曲辊的反复弯曲力作用,在拉伸与弯曲变形共同作用下产生塑性延伸,从而使带材获得矫正。3拉桥机的生产工艺总结3.1带钢的张力控制平整拉矫机组工艺流程简图如图1所示。整条生产线可分为入口段、平整段、拉矫段和出口段,共有平整入口S辊、平整出口S辊、拉矫出口1#S辊、拉矫出口2#S辊共4组S辊,其作用主要是为各段提供稳定的张力,并根据工艺需要调节各段张力的大小,以达到控制板型、实现延伸率的目的。由于在生产过程中,带钢板型的控制和延伸率的实现,都与张力的控制密不可分,所以S辊的张力控制在平整拉矫机组中,显得尤为重要。在带钢的平整拉矫生产过程中,带钢先从开卷机经由平整入口S辊进入平整机,再经过平整出口S辊进入拉矫机,最后经两组拉矫出口S辊到卷取机。在机组的入口段和出口段,分别安装有焊接机和剪切机,通过前后两卷带钢间的焊接与切割,保证了生产过程的连续性,避免了多次穿带的繁琐操作,能有效提高生产效率。本文所分析的1450mm平整拉矫机组的主传动部分由11台直流电机组成,具体参数如表1所示。3.2表面活性剂的选择平整拉矫机组具有3种工作方式,分别为平整方式、拉矫方式和平整拉矫方式。其中单独的平整和拉矫方式只在一些特定情况下使用,而平整拉矫方式是该机组的主要工作方式。平整拉矫机组工作方式的选择,主要由来料厚度和带钢材料特性决定。对于1.0mm以上的厚料,由于靠张力调节延伸率的效果几乎为0,需要通过调整平整机轧制力来达到设定延伸率;而对于0.4mm以下的薄料来说正好相反,调整轧制力并不能实现带钢的延伸,这时带钢的延伸率应该主要通过调节拉矫段的张力来实现。也就是说,带钢越厚,使用轧制力调节带钢延伸率的效果越好,带钢越薄,用张力来调节带钢延伸率的效果越明显。带钢的延伸率与两种控制方式的关系,可参考图2。3.3u3000平衡控制及工作方式卷取机(开卷机)的电气传动需要采取张力调节系统,张力控制方法可分为间接法和直接法两种。由于现场没有安装张力传感器,对卷取机(开卷机)的控制方式采用间接张力控制方式。卷取机(开卷机)数字控制系统除基本传动装置以外,另外配置一套带卷取软件的工艺模板,来实现卷取机的转矩设定计算、卷径计算、转矩补偿计算和恒张力控制,本系统采用西门子公司T400工艺控制模板。间接张力控制,不需要张力传感器或张力测量装置,控制系统中不用张力调节器,张力给定值乘以卷径实际值,作为转矩设定值作用于系统,电动机电流随着卷径的增加而线性增加,张力保持恒定。这种控制方式,直流装置的速度调节器通过输入一个饱和设定而保持在限幅状态,即转矩限幅控制状态,实现卷取(开卷)过程的恒定张力控制。平整拉矫机组共有4组S辊,每一组S辊具有各自独立的传动电动机和完整的双闭环速度控制系统。由于辊与辊之间材料的存在,S辊承受一定张力,为使两辊达到负荷平衡,两个辊之间采取主从控制方式。当点动或穿带时,两者都处于速度控制状态,采用统一的速度设定n,两套系统具有独立的脉冲速度反馈控制,速度调节器不饱和。当系统建张处于工作条件下时,系统转为主从控制,两套系统速度调节器的输出都处于饱和状态,即转矩限幅控制状态。传动系统通过PROFIBUS网从上级PLC获得速度和张力给定,张力给定作为速度调节器输出的转矩限幅,电动机的输出转矩间接反映钢带的张力。S辊主辊的实际力矩通过peertopeer通讯传送给同组的S辊从辊,通过装置的S00软件中PID调节器调节从辊来完成主从负荷平衡的控制。根据具体情况不同,需要对上位机所设置的张力给定及速度给定做适当的调节。下面分别讨论不同工作方式下的具体情况。1)在平整方式下,弯曲辊和矫直辊的辊缝打开,拉矫机不投入使用。此时机组全线以平整机D4为速度基准。在入口段,通过在D1～D3上分别加上逐个减小的负方向的速度附加给定,来实现系统工作状态下开卷机、平整入口S辊速度调节器的饱和;在出口段,通过D5～D11分别加上逐个增大的正方向的速度附加给定,来实现平整出口S辊、拉矫出口1#S辊、拉矫出口2#S辊和卷取机速度调节器的饱和;从而实现转矩控制。平整机入口张力由D1～D33台电机共同提供,平整机出口张力由D5～D11共同提供。2)在拉矫方式下,平整机辊缝打开,D4不投入使用,机组全线以D6为速度基准。D6之前各机架分别设定逐渐减小的负方向的速度附加给定,D6之后各机架分别设定逐渐增大的正方向的速度附加给定,用以转矩控制。在此工作方式下,通过上级PLC的选择方式设定,D6处于速度控制状态,无转矩限幅。3)在平整拉矫方式下,全线仍以D4为速度基准,附加给定的设定原则与平整方式下基本相同。不过需要说明的是,由于拉矫机前后的S辊应该朝相反方向出力,来保证拉矫段有足够大的张力来实现拉矫段设定延伸率,所以平整出口S辊的设定线速度应小于平整机的设定线速度,在带钢不打滑的情况下,D5,D6处于发电状态,可以满足工艺要求。而拉矫机之后的各机架的设定线速度应大于平整机的设定线速度。4延长率控制4.1拉矫机测量的测量周期本文中提到的延伸率指带钢在轧制力与拉伸张力的作用下长度所产生的增量部分,占原始长度的百分比,可用以下公式表示:δ=L2−L1L1(1)δ=L2-L1L1(1)式中:L1为带钢原始长度;L2为带钢成品长度。延伸率的测量就是以式(1)为依据的。在生产过程中,我们要测量带钢在平整段和拉矫段两处的实时延伸率,这就需要在平整机的入口与出口及拉矫机的入口和出口各安装一个脉冲编码器。PLC在同一时间段内采集入口与出口两个脉冲编码器的脉冲数,这个数值正比于经过入口和出口的带钢长度,设在同一时间段内入口脉冲编码器采集的脉冲数为N1,而出口脉冲编码器采集到的脉冲数为N2,可以认为δ=N2−N1N1=L2−L1L1(2)δ=Ν2-Ν1Ν1=L2-L1L1(2)把这个比值作为延伸率测量值,在确定测量周期的时候,要综合考虑选择合适的时间间隔,间隔太短会增大误差,使测量值不准确,但平滑性好;测量时间间隔过长,测量误差比较小,但延伸率的波动大,会对测量结果的实时性产生影响。4.2实现延伸率的方法前面已经介绍过,不同厚度的带钢,需要用不同的方式来实现延伸率。下面对平整段和拉矫段的延伸率实现方式分别进行介绍。1agc系统的选择平整段延伸率以调节平整机的轧制力为主,配合调节平整入口、出口的张力。由于平整段控制的复杂性,需要一套AGC系统进行轧制力调节及延伸率控制,此处不做展开讨论。应当注意的是,应该避免轧制力过大而使带钢出现边浪,影响板型。2s辊的张力控制拉矫段是把前后S辊按照2台电机为一组进行控制,延伸率可以通过速度控制方式和张力控制方式两种方法来实现。速度控制方式是把入口S辊和出口S辊作为速度系统来控制,当设定延伸率为δ,入口S辊的设定速度为v时,出口S辊的设定速度应该为(1+δ)v。这种控制方式对张力而言实际上是一种开环控制,张力大小不是由张力系统控制,而是完全由前后S辊的速差来决定,转矩限幅是放开的。而出口和入口S辊的速差越大,带钢延伸率也就越大。张力控制方式中把前S辊作速度基准。在工作过程中,根据实际延伸率与设定延伸率的偏差来调节前后S辊的力矩限幅,使实际延伸率满足工艺要求。5应用中的问题和解决方案5.1拉矫段投入使用会影响成品质量在实际调试过程中,由于工程现场机械的加工安装及编码器的精度等多方面原因,在拉矫段不投入使用时,在拉矫入口的原始钢带长度和拉矫出口所测得成品钢带长度都会存在一个偏离于真实值的误差,拉矫段投入使用后,这个固有误差仍然会存在。当这个误差比较大时,就会影响到成品的质量。为了提高系统的精度,在调试过程中我们应当把这一固有误差考虑在内,并进行修正,尽量减小这一误差对延伸率的影响。5.2平整机辊径为了防止带钢打滑,S辊一般使用胶辊,经过长时间的使用不可避免地会发生磨损,引起辊径