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热轧卷取机自动控制系统的设计与实现

热轧卷取机自动控制系统的设计与实现

作者：刘宪超内蒙古科技大学

学位级别：硕士

热轧板材生产厂主要生产多种汽车板材、冷轧原料板材、花纹钢板材、硅钢板材、X系列管线钢板材等多种不同规格、材料的板材产品。现代轧钢厂目前使用比较广泛的主流卷取机品牌有来自德国的SMS、来自日本的IHI,自动控制系统则大多采用日... 详细信息

热轧板材生产厂主要生产多种汽车板材、冷轧原料板材、花纹钢板材、硅钢板材、X系列管线钢板材等多种不同规格、材料的板材产品。现代轧钢厂目前使用比较广泛的主流卷取机品牌有来自德国的SMS、来自日本的IHI,自动控制系统则大多采用日本的TMEIC品牌[1]。TMEIC公司的热轧自动控制系统则凭借其优秀的控制性能被国内各大热轧厂广泛采用,具有非常多的优点和广阔的发展前景,值得深入研究。卷取是热轧生产线的最后一道工序,负责将轧制成型的长直带钢弯曲卷取成为热轧钢卷,再取出入库,以方便贮存、运输、出售。高品质的热轧卷卷形紧密、薄厚匀称、参数标准、表面光滑、曲线柔韧,尤其是一些高强度的管线钢和超薄的宽带钢,更是对品质要求极高,这就需要一套高精度、稳定性好、张力控制稳定、卷形控制精准的卷取机及其自动控制系统。本文以国内某热轧厂的卷机生产过程为例开展研究,为了进行良好的恒张力卷取和踏步跟踪控制,保证热轧卷的产品性能和卷形符合行业优秀标准,设计实现了热轧卷取机的自动控制系统,并为实际生产中遇到问题,提出了可行的解决方案,具有深厚的课题背景和重大的研究意义及实践价值。本文首先对热轧卷取的工艺流程和工艺需求进行分析,梳理出控制功能和时序逻辑需要解决的问题,比如:在恒张力控制方面,首先,二级下发的张力给定,到基础级执行时,是要先考虑到带钢弯曲形变、机械损耗、速度加减变化、卷径的变化等对张力转矩影响;其次,带钢表面张力平衡的建立与保持在卷取的不同阶段是有区别的,卷取机加载前,由精轧机提供后向张力,需要卷取机方向保持升速来提供前向张力;卷取机加载后,前向张力将替换为芯轴转矩提供;精轧机抛尾后,需要夹送辊和层冷辊道共同提供后向张力;张力平衡结构变化,需要夹送辊起到平衡协调的作用。这样就需要转矩控制和速度控制的紧密组合与平滑切换,保障张力稳定。在卷形控制方面,带钢头部一旦进入卷取机由于没有直接的测量元件,目前只能通过计算间接得出,很难精确跟踪;助卷辊的踏步控制是位置控制与压力控制按照跟踪安排时序,跟踪稍有偏差,轻则产生压痕,重则直接堆钢;带钢尾部的定尾也是需要跟踪控制时序。设计一套完善的卷取自动控制系统确实是一项非常复杂、难度颇高的工作。其次,本文依据上面提到的种种控制需求,构建出了整体控制结构图。针对恒张力控制设计了电流闭环、速度闭环、张力闭环三层闭环,以电流为内环,张力为外环,并对电机模型和张力模型进行数学建模,同时对二级张力给定做加减速转矩补偿、弯曲转矩补偿和机械损耗补偿,对速度控制做超前率补偿、滞后率补偿、低张力补偿、负荷平衡补偿等,保障恒张力卷取控制。针对卷形控制对助卷辊自动控制过程进行优化,由于助卷辊自动控制的精确执行主要依赖于对带钢头部的跟踪,比如带钢头部到达某个助卷辊的时间,钢卷缠绕圈数的计算,钢卷直径的实时计算都需要可靠的跟踪计算,因此设计了一整套带钢头部跟踪自动纠偏修正控制逻辑,保障卷型控制的顺利实现。再次,根据上面的控制系统实现需求,设计了一套硬件组态配置,包括服务器、客户机、Ethernet网络、TC-NET网络,与九组电气控制器Nv Controller和现场的各部分设备整合成一套完整的卷取硬件控制系统。以实现订单管理和生产安排的ERP为最高级L3;依据卷取工艺,结合温度、厚度、宽度等参数建立控制模型,下发执行指令的是二级L2;以CPU为核心,接受二级与操作平台给定指令和参数,经过逻辑控制,下发给现场设备执行,并采集数据向上级反馈的是一级;以传动设备和仪表等检测元件为主,执行一级命令,直接采集数据上报一级的是零级。最后,完整的自动控制系统,还需要与硬件配套的软件系统,如Engineering Tool4、ODG,ODGv5 Client Ctrl、以及Intouch组态软件、WindowViewer HMI、Window Maker、OPC Server Tool、HMI Engineer tool等。通过软件组态和开发设计,搭建出程序编译、数据监控和人机交互三大平台。本章以恒张力卷取控制过程为例,从流程图设计到软件组态、人机操作画面,及最后的ODG反馈曲线,详细分析了恒张力卷取实现的过程。通过撰写本文,本人细致的梳理了轧钢厂卷取机自动控制系统,从功能需求到总体控制结构设计,再具体到每一部分主要组成设备的自动控制结构安排和建模,最后通过硬件组态和软件设计,实现热轧卷取机的基本控制功能。文中,我针对某热轧厂卷取机产品存在的压痕问题深入分析,通过建立跟踪补偿修正系统,提供了实用可靠的方案。

关键词：热轧卷取张力控制速度控制硬件组态软件组态

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硅锰合金除尘灰制备球团矿实验研究

硅锰合金除尘灰制备球团矿实验研究

作者：刘宪超贵州大学

学位级别：硕士

目前我国已经成为世界第一大铁合金生产和消费国,铁合金企业能耗高,污染大。生产过程中产生很多的废弃物,在烟气净化时会产生大量的除尘灰。除尘灰粒度细小、种类繁多、总量巨大、成分差异大,若不加以有效处理,会对厂区及周围的环境造... 详细信息

目前我国已经成为世界第一大铁合金生产和消费国,铁合金企业能耗高,污染大。生产过程中产生很多的废弃物,在烟气净化时会产生大量的除尘灰。除尘灰粒度细小、种类繁多、总量巨大、成分差异大,若不加以有效处理,会对厂区及周围的环境造成严重污染。对除尘灰进行开发和利用,不但可以防止污染、改善周边环境,而且还能变废为宝,是企业实现经济价值和社会价值的体现。本文研究了将硅锰合金除尘灰制成球团,返回企业矿热炉进行冶炼,实现资源循环利用;也可以将其制成低熔点、粘度适宜的冶金辅料应用到钢铁生产中回收利用。能为企业增加经济效益,为保护环境做出贡献。硅锰除尘灰造球是借鉴了铁矿石球团的生产方法,对比了粘结剂膨润土、水泥、石灰、水玻璃和淀粉,实验结果表明膨润土为最好粘结剂,用量为2%时,球团的抗压强度656N/个,落下强度6.1次/个,可实现铁合金企业的原厂的返回冶炼。优化除尘灰球团的配比,加入CaO调节碱度,当碱度R=2.0时,熔点为1275℃,粘度在1400℃时,除尘灰球团粘度为0.064Pa.S,熔点低、粘度小、流动性好,能快速化渣,可改善炼钢冶炼效果。

关键词：除尘灰球团强度熔点粘度

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经济视角下城市电网规划的改进方案

环球市场信息导报 2015年第42期 6-7页

作者：刘宪超国网安达供电公司

经济的发展带动城市的发展,城市的发展带动城市电网的扩大发展。加强城市电网的建设,有效提升经济视角下城市电网使用规划管理过程,确保城市电网成本的合理规划。加强城市电网的成本控制,对城市资源短缺状况进行分析,分析投资短缺可能... 详细信息

经济的发展带动城市的发展,城市的发展带动城市电网的扩大发展。加强城市电网的建设,有效提升经济视角下城市电网使用规划管理过程,确保城市电网成本的合理规划。加强城市电网的成本控制,对城市资源短缺状况进行分析,分析投资短缺可能产生的矛盾问题,从经济视角条件下,分析电网规划城市改进的有效方案,提高城市电网规划建设的发展标准意义。

关键词：城市电网规划资源短缺城市布局城市电网建设成本控制管理过程电压等级经济发展城市供电输配电线路

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浅谈城市电网安装运行维护技术要点分析

科技尚品 2015年第10期 16-,13页

作者：刘宪超国网安达供电公司

城市电网的安装需要根据城市规划发展标准进行统一的分析,通过确定电力电缆运行维护标准,准确的对电网安装维护要点进行数据分析,统计城市电网安全运行的管理标准,从运行维护技术标准中,分析电网安全运行的技术管理措施。本文将针对城... 详细信息

城市电网的安装需要根据城市规划发展标准进行统一的分析,通过确定电力电缆运行维护标准,准确的对电网安装维护要点进行数据分析,统计城市电网安全运行的管理标准,从运行维护技术标准中,分析电网安全运行的技术管理措施。本文将针对城市电网安全运行的技术维护要点进行具体分析,研究有效提高电网安全运行的方案,确保城市电网的安全运行。

关键词：城市电网运行维护

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用次氯酸钠从卡淋型金矿石中浸出金的热力学

湿法冶金 2016年第3期35卷 196-200页

作者：燕璞刘宪超唐道文高鹏贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州省冶金工程与过程节能重点实验室贵州贵阳550025

研究了次氯酸钠浸金过程的热力学判据,用E-pH图和Gibbs自由能分析了以次氯酸钠作浸出剂从卡淋型金矿石中浸出金的原理,研究结果可为卡淋型金矿石的浸出提供重要的参考依据。

关键词：卡淋型金矿石次氯酸钠金浸出热力学

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浅析混凝土面板堆石坝的施工工艺

杨凌职业技术学院学报 2013年第3期12卷 30-31页

作者：刘宪超杨陵区水务局陕西杨凌712100

土石坝因其取材广泛,对地基基础要求低等优点被越来越多地采用,混凝土面板堆石坝是土石坝的一种,属于经过长期实践的经验坝。本文从五个方面简单介绍了在修建砼面板坝时的施工工艺,以期对未来类似工程提供一定的借鉴和参考价值。

关键词：土石坝砼面板坝特点施工工艺

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包钢轨梁厂2号生产线矫直机电控系统

内蒙古科技与经济 2015年第20期 78-79页

作者：惠丽峰刘宪超内蒙古科技大学矿业与煤炭学院包钢集团稀土钢板材公司内蒙古包头014010

以包钢轨梁厂2号生产线矫直机为例,介绍S7-400和PCS7软件组成的电控系统及其功能。

关键词：电控系统自动化控制软件

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“景阳冈”打造工业旅游示范基地

山东国资 2021年第6期 104-105页

作者：徐天宝刘宪超不详

一部《水浒传》,一个武松打虎的故事,让位于鲁西平原的阳谷天下闻名,而始建于1950年的山东景阳冈酒厂的“景阳冈”酒文化,更是让消费者青睐有加。作为山东省粮食酒重点生产企业,景阳冈酒厂近年来加快实施新旧动能转换,积极推动产业转型... 详细信息

一部《水浒传》,一个武松打虎的故事,让位于鲁西平原的阳谷天下闻名,而始建于1950年的山东景阳冈酒厂的“景阳冈”酒文化,更是让消费者青睐有加。作为山东省粮食酒重点生产企业,景阳冈酒厂近年来加快实施新旧动能转换,积极推动产业转型升级,持续实施质量兴厂战略,推动企业由制造向创造转变,同时布局文旅产业,打造山东工业旅游品牌。

关键词：产业转型升级新旧动能转换旅游品牌鲁西平原文旅产业粮食酒景阳冈武松打虎

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固体废弃物除尘灰综合治理现状

广州化工 2019年第19期47卷 104-105,130页

作者：刘宪超宋娜铜仁科学院

除尘灰是钢铁冶炼过程中产生的细小颗粒状物质,其中含有多种有价元素,堆积不用造成资源的浪费,且污染环境。在国家倡导节能减排,发展循环经济的环境下,对除尘灰的有效的利用意义重大。除尘灰的治理方案要根据每个企业的实际情况进行技... 详细信息

除尘灰是钢铁冶炼过程中产生的细小颗粒状物质,其中含有多种有价元素,堆积不用造成资源的浪费,且污染环境。在国家倡导节能减排,发展循环经济的环境下,对除尘灰的有效的利用意义重大。除尘灰的治理方案要根据每个企业的实际情况进行技术、经济对比分析而定。归纳总结了几种除尘灰的处理利用方法,通过工艺方法介绍笔者认为球团法治理除尘灰具有较为广泛的适应性。

关键词：除尘灰资源治理方案