180mmTCM三辊限动芯棒连轧管机组与工艺*,本文是工艺专升本论文范文和芯棒和180mmTCM和连轧相关参考文献格式范文.
工艺论文参考文献：
冯世云
（太原重工股份有限公司技术中心,山西 太原 030024）
摘 要：概述了φ180 mm TCM三辊限动芯棒连轧管机组的工艺流程、主要设备配型及生产控制技术.着重对该机组的穿孔机、连轧机和张力减径机的部分控制技术进行了说明,三种控制技术在φ180 mm TCM连轧管机组的应用效果显著,壁厚精度及成材率明显提高,较使用新技术前成材率提高约2%～4%,连轧机及其控制技术得到用户的好评.
关键词：连轧管机组；生产工艺；壁厚精度；FTS控制技术；CEC控制技术
中图分类号：TG333.8 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.05.099
收稿日期：２０16－03－01；修回日期：２０16－04－05
作者简介：冯世云（1976-）,男,山西原平人,工程师,主要从事轧钢设备设计、试验和工艺研究,E-mail：kmutfsy@163.com.
太原重工股份有限公司研制的φ180 mm TCM三辊限动芯棒连轧管机组（简称φ180 mm TCM连轧管机组）于2010年4月在山东某厂试车成功以来,陆续在国内外销售5套,得到用户的一致肯定.该机组的顺利运行打破了国外公司对三辊连轧管机技术的垄断态势,本文就近年来φ180 mm TCM连轧管机组的设备和工艺控制技术进行简单介绍.
1 机组简介
φ180 mm TCM连轧管机组是首套拥有完全自主知识产权的国产三辊限动芯棒连轧管机组,年产25.4～（180 mm × 2.5）～（25 mm × 6 000）～12 500 mm各类热轧无缝钢管40万t,品种包括油管、套管、管线管等各种专用管.生产前,将合格长尺圆管坯锯成定尺管坯,依次经过加热、穿孔、连轧和减径等加工工序后成为成品钢管.φ180 mm TCM连轧管机组的热轧生产工艺流程见图1 [1-4].
2 主要设备配型
φ180 mm TCM连轧管机组热轧生产线工艺布置见第100页图2.加热炉跨和热轧跨采用高架平台布置.热轧生产车间平面布置特点：一是工艺流程顺畅,设备布置紧凑；二是从管坯上料到预精整钢管入库采用连续生产工艺,生产效率高,可减少中间吊运量和中间仓库堆放面积；三是原料跨采用磁盘吊车,减少工人劳动强度和吊运时间；四是主电室靠近穿孔机、连轧管机、张减机等主要设备,位置合理；五是芯棒加工设备布置在连轧管机主轧跨内,便于吊运；六是车间轧辊加工、工具加工间紧靠主轧机,便于生产操作及维修.φ180 mm TCM连轧管机组热轧生产线主要由锥形辊穿孔机+5机架、三辊限动芯棒连轧管机+3机架和三辊脱管机+24机架张力减径机组成[5].其设备特点及工艺参数如下.
2.1 穿孔机
轧辊直径为750～950 mm；最大轧制速度为1.35 m/s；最大延伸系数为4.20；外径偏差≤&plun;1%；壁厚偏差≤&plun;4%.
2.2 连轧管机
最大出口钢管长度为45m；轧辊名义直径为740 mm；最大轧制速度为4.5 m/s；芯棒长度为
16 m；最大延伸系数为4.45；最大径壁比为50；外径精度≤&plun;0.2%；壁厚精度≤&plun;6%.
2.3 脱管机
最大出口钢管长度为45 m；轧辊名义直径为360 mm.
2.4 张力减径机
最大钢管长度100 m；最大轧制速度6 m/s；轧辊名义直径为360 mm；最大延伸系数为5.5；外径精度≤&plun;0.3%.
3 生产工艺控制技术
无缝钢管生产线无论采用何种生产工艺,均是为了生产高品质高精度的无缝钢管.其中精度包含两种壁厚精度,即横向壁厚精度和纵向壁厚精度.根据德国曼内斯曼公司Dietrich博士的研究结果显示：一是对成品管的壁厚精度起关键作用的是穿孔工艺过程；二是纵轧工艺过程对毛管的壁厚不均起加剧作用,而张力减径工艺过程则对钢管壁厚不均起到改善作用[6].由此来看,φ180 mm TCM连轧管机组热轧生产线的设备配置是合理的.因此,提高成品管的横向壁厚精度关键在于提高穿孔毛管的质量,使穿孔过程长时间处于最佳状态,这就要求通过工艺自动控制来实现.至于成品管纵向壁厚精度,其偏差绝大部分是由张力减径机的管端增厚产生的,因此可通过连轧机FTS（Front-Tail Sharpening）技术和张减机CEC（Crop End Control）技术结合使用来加以改善.以下分别从3种主轧机控制技术来介绍如何实现成品管精度的控制.
3.1 穿孔机工艺自动控制技术
穿孔机工艺自动控制技术主要是对穿孔过程控制和穿孔前后的辅助调节,完成相关设备的工艺联结、连锁,保证整个机组设备能够按照生产和工艺要求,正常、准确地进行相应的有序动作.
1）液压站和稀油润滑站的油泵电机、调整机构电机传动均采用MCC控制.MCC主要元器件采用ABB或SIEMENS,性能稳定可靠.调整机构设有接近开关或凸轮控制器作为极限保护,关键调整机构安装编码器,参与位置控制并实现位置显示.
2）穿孔机主电机采用全数字一象限调速装置进行传动,性能稳定可靠.调速装置带通讯板,可方便与PLC进行数据交换.可以通过PLC控制装置,装置数据也可发送至PLC.PLC通过网络可以把电机数据发送至上位机,工艺人员可在上位机上设定主电机的工作转速.
3）基础自动化PLC为生产过程的控制核心,主站采用S7-400带以太网通信模块,远程站采用ET200M作为分布式I/O.所有传动及执行元件的输入输出信号、检测信号等逻辑控制部分的工艺控制、与工控机的数据交换等均通过PLC和分布式
I/O来完成.
4）网络主要包含区域间工业以太网和区域内PROFIBUS-DP控制网.
5）设置上位监控系统HMI,能够快速进行位置或速度数据设定、数据显示、故障报警,通过PLC上的工业以太网模块联网.
以上的这些元器件配置及自动化控制技术,确保了穿孔机在最佳轧制状态的长时间稳定运行.
3.2 连轧机的FTS控制技术
连轧机轧制的荒管壁厚不均是由于“咬钢”和“抛钢”时,因载荷的突然变化而引起液压小舱的瞬间不稳定造成钢管头的尾壁厚偏厚.采用削尖轧制技术就是在连轧管机轧制时,对荒管的头部和尾部一定长度的壁厚进行预先“轧薄”,即所谓“削尖”,抵消钢管经张力减径轧制时形成的头尾壁厚增厚,从而使钢管的头尾部与中部尽可能获得相同的均匀壁厚,进而减少钢管的切头尾长度,提高钢管成材率[7-8].
连轧管机的管端削尖FTS技术,依据连轧的基本理论——金属秒体积流量相等的原则,采用液压小舱控制系统在轧制管端时快速而准确地调整孔型,通过采用精确的数学模型,改变液压小舱的压下量和电机转速来实现管端壁厚的减薄.
管端削尖FTS技术采用西门子的SIMATIC TDC（Technology and Drive Control）系统,按照给定的各轧辊辊缝设定值,通过采集实际的位移反馈信号和压力信号,对位置偏差进行PI调节,能够很好地实现对辊缝位置精确、快速的控制[9].另外配置了PDA数据采集系统,配合IBA软件快速采集TDC中的数据.
管端削尖FTS技术采用的信号选取原则是：钢管头端削尖轧制时,采用第1机架的咬钢信号进行控制；钢管尾端削尖轧制时,采用第1机架的抛钢信号进行控制.
连轧机的管端削尖技术（FTS控制技术）主要是依据数学模型,根据冷床后管子的切头尾长度以及张减机的延伸系数,倒算出连轧机的削尖长度和削尖量,同时计算出各机架的压下量,电机转速以及压下量和电机转速的变化性,通过TDC控制液压小舱和电机转速来达到目的.
3.3 张减机的CEC控制技术
管端增厚是钢管张力减径的固有特性.由于张力减径轧制时,一般需要3~4个机架才能建立起工艺所要求的稳定平均张力值,这就造成钢管头尾两端受到的张力比中间部分要小一些,由此产生头尾端部壁厚增厚现象,最终头尾端部长度由于壁厚不合格而被切除报废.因此,为了减少头尾切损长度,提高成材率,减小头尾端增厚效应是迫切需要解决的问题.目前,该研究成果在实践中已取得明显效果,现将控制原理概述如下.
3.3.1 钢管头端增厚控制原理
保持第1机架轧辊转速（等于稳态转速）不变的前提下,一是在第1机架咬钢之前,提高所有机架轧辊的转速,使轧辊的转速曲线变得比设定的稳态曲线陡,且达到最陡的状态（此时机架间的轧辊转速差最大）；二是在第1机架咬钢后,逐步减小其前2~4机架轧辊的转速,使轧辊的速度曲线逐渐由陡变平（仍比设定的稳态曲线陡）,即减小其前2~4各机架轧辊的转速,使每一机架轧辊的转速减小量均大于后边各机架轧辊的转速减小量,从而减小机架间的轧辊转速差；三是当某一机架咬钢时,使其轧辊转速曲线与设定的稳态曲线吻合；四是由后至前,钢管头部在张力减径机中轧制时,重复以上三种速度变化.
3.3.2 钢管尾端增厚控制原理
在钢管尾端即将离开某一机架时,逐步减小其后1~2机架轧辊的转速,使轧辊的速度曲线变得比设定的稳态曲线陡,即减小后面各机架轧辊的转速,使每一架的减小量均大于其前一机架的减小量,从而增大机架间的轧辊转速差；逐渐降低轧辊转速,当尾端离开某一机架时,该机架轧辊转速变为钢管前端增厚控制的设定曲线,准备下一根钢管的轧制[10].
管端增厚CEC控制技术的难点是准确计算各机架附加的动态转速分布,各机架电机转速随咬钢和抛钢时刻的变化值,以及精确计算头端和尾端分别到达各轧制机架的时间和钢管头尾端在张减机中的位置,使得附加张力准确实施在预设的钢管部位.这是一个复杂的系统工程,所有的信号检测、模型计算、轧辊转速回馈等构成一个闭环控制,能够完美地控制管端增厚.
综上所述,以上3种控制技术在φ180 mm TCM连轧管机组的三大主机上相继应用,效果显著,壁厚精度及成材率明显提高,较使用新技术之前成材率提高约2%～4%,为用户赢得更多利润,连轧机及其控制技术得到用户一致好评,其生产工艺达到当今世界领先水平.
4 结束语
连轧机FTS控制技术和张减机CEC控制技术使φ180 mm TCM连轧管机组更具竞争力,成为当今世界拥有最先进工艺设计和过程控制的连轧管机组,同时在连续轧制的理论研究上也迈上了新台阶,为进一步深层次研究奠定了坚实的基础.
参考文献：
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（责任编辑 石俊仙）
回顾述说,这是适合不知如何写芯棒和180mmTCM和连轧方面的工艺专业大学硕士和本科毕业论文以及关于工艺论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
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