重轨万能线轧制参数监视与优化关键技术-研究

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1、1绪论1．1课题研究背景及相关研究现状1．1．1研究背景随着我国国民经济的快速发展、国家拉动内需的大好政策，铁路技术的发展正朝着高速度、大运量和自动化牵引方向迈进，为了保证铁路运输的安全、快速，要求重轨具有高精度、高平直度、高热处理强度和长尺化。新颁布的铁路用轨标准对重轨的质量和性能也提出了更加严格的要求，100米长尺重轨是今后重载铁路、每小时250公里和每小时350公里客运专线的指定用轨，是今后铁路技术发展的基本需求和发展方向。本课题来自重庆大学与某钢铁集团公司轨梁厂横向项目“万能线重轨规格控制仿真技术’’子课题“重轨万能

2、线轧制参数监视及优化关键技术研究"，对重轨万能线轧制参数作监视及优化进行研究。提高重轨轧制精度及效率。某钢铁集团公司轨梁厂的万能轧制生产线于2003年9月开工建设，并于2005年1月成功试轧出了我国首支100m长尺重轨，其轧制生产线是我国第一条100m定尺重轨的生产线，通过前期对设备和工艺进行调试、优化，已经完全具备了批量生产的能力。该生产线的建成和调试成功，与此前投产的具有国际先进水平的重轨精整生产线相配合，使其成为国内第一家、世界第三家能够按照国际上最严格的质量标准生产出高强度、高平直度、高表面光洁度的100米长尺重轨的

3、大型钢铁企业。伴随着国民经济的高速增长，科学技术的不断进步，轧制精度已成为衡量重轨的最重要的质量标准之一，是国内外冶金行业普遍关注的一个焦点。该钢铁集团轨梁厂的重轨万能线是工序道次繁多、经历设备多且高温运行的高热态制造生产线，是由加热过程(步进式加热炉)、高压水除鳞过程、万能轧制过程(BDl二辊开坯机、BD2二辊粗轧机、U1万能粗轧机、El轧边机、U2万能中轧机、E2万能轧边机、UF万能精轧机)、冷却过程、检测过程等组成。其生产轧制过程和重轨规格受到诸如品种、道次、时间、温度、速度等多因素的影响。重轨轧制过程非常复杂，影响重

4、轨精度的因素很多，而且这些参数相互之间有一定的相关性，它涉及到压力、速度、流量、温度等大量的物理参数，以及弹性形变、塑性变形、热一力耦合等复杂过程、工件内部组织结构与性能的变化等多方面问题。这些因素与重轨规格精度控制存在复杂的非线性关系，到目前为止，国际上还没有一个确定的数学公式来表示这些因素与重轨精度之间的关系。面对这一堆复杂的问题，循规蹈矩的按照传统的方法，从几条基本假设出发，列出几个方程，进行简化求解，显然难以得到理想的结果。～方面，在长期的生产实践重庆大学硕士学位论文中，工程技术人员收集了大量的现场生产数据，只能靠经

5、验来设定这些因素的值，轧制出满足精度要求的重轨。另一方面，随着铁路的提速，对重轨产品质量、品种、性能等方面要求的日益提高，其质量指标已经达到了相当高的程度。为了更好地生产高质量重轨，尽快掌握万能精轧机组轧制重轨的核心工艺技术，对万能轧制的变形工艺参数、变形规律进行研究，引进、消化、吸收国外先进技术，深入研究轧制变形方式的特点，更好地利用好万能轧机，在引进的基础上进行创新，开发出具有自主知识产权的新技术，对重轨的轧制精度进行研究和控制，已成为影响产品质量的不容忽视的重要因素。目前，设计制造活动的核心已经从产品的实体转向数据信号

6、的监视及处理，在更短的开发周期内为客户创造更多的价值，并在计算机支持下利用创新的信息工具和数字技术实现设计生产以应对快速的市场响应。而产品设计及其生产过程迫切需要予以并行考虑，即需要一个轧制参数的监视及优化项目从本质上是通过先进的计算机技术、网络技术、多媒体技术将实际生产中系统的工作情况实时、准确、直观、严格划分权限的反映给用户，实现轨梁厂重轨万能线的生产过程和设备运行状态实时信息的共享，实现在任何一个允许的站点都能实现监视各个设备的现场运行状态以及整个轧制生产过程的状态，并能回顾前段时间各生产单元和机组的运行情况。通过对生

7、产过程的实时、连续监视功能、可以及时发现生产过程中的异常现象，为有关领导对生产质量的管理提供决策依据，可以准实时调整轧制过程的相关轧制参刿¨。这对于企业进行安全、稳定、优化、高效、可靠的生产有重要作用。1．1．2相关研究现状国内大多数钢铁型材轧制都没有建立有效的现场生产轧制数据库、没有建立相关过程工艺参数的数据报表管理，而且缺乏一个与外界进行数据资源共享的数据通讯接口。一般的型材轧制生产线主要由PLC、传感器和传动系统组成。国内的主参数数据分析系统总处于比较缺乏的现状。部分型材轧制利用现有PLC的功能，可以进行一些短时的故障

8、诊断功能，如SIMENS系统可以利用WINCC进行一些变量监控；AB系统可以利用RsVicw进行变量监控；ABB系统可以利用ADVABUILD进行部分变量监控等。这些监控主要是面对故障诊断和短时的信号测量。不能成为一个比较系统的数据采集监视系统。少量厂家可能会购买一些专业厂家开发的数据采集