高精带材轧制生产线自动控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

冷轧带材表面美观、加工性能好，是汽车、建筑、家电、食品等各类行业必不可少的原材料。冷轧薄带材生产作为制造业的基础，一直是板带材生产的重点和难点。其尺寸精度高，但加工尤为困难，因此带材本身具有相对较高的经济附加值。同时其产量和质量水平可以在相当程度上反映了一个国家钢铁工业的强弱，故而设计出能精确，自动且高速生产带材的自动化高精度带材生产线则显得极其重要。

我国现今高速带材的产品材质纯度不够高，很多带材的产品性能波动区间较大。国内大量带材轧机由于长时间工作，以及生产线所组装的零件本身材料性能问题，导致类似轧辊辊环破缺，轧槽磨损等轧制设备的问题，又或是原材料表面的缺陷等材料原因造成轧件表面产生折叠；由于自动检测装置的失准导致轧制时轧件温度不均匀，同时因为自动控制系统较为落后，不能及时根据检测值调整轧制参数，最终导致产品的尺寸偏差过大，达不到目标或应有精度，使得大量带材被废弃，造成极大的时间和经济上的浪费，故此问题亟待突破。

高精度带材生产线诞生的根本目的是为了保证在长时间高速运转下所生产的轧件能够达成高精度和高质量。多辊轧机因为其本身的小直径工作辑和大辊系刚度，能够在轧制薄带材生产中表现出良好的性能而著称。但与此同时，多辊轧机大都具有结构复杂、制造困难、使用和维护成本高的鲜明缺陷。为了实现高速轧制要求，吐丝机、夹送辊、精轧机等主要工作设备在设计上必须保证要适应高速运转的常态；同时，在设计上轧制力的传递一般采用中间辊或支承辊，此间接过程导致传动效率低，多辊轧机的轧制速度因此而遭到限制；为了保证轧件的精度，必须在原材料上就控制好坯材尺寸的高精度，否则必然会影响到几乎所有机座间隔中的带材粗胚的张力控制，无法实现微张力或无张力控制，最终影响到轧件成品的精度。同样，若没有配有相当先进的自动控制系统，在高速的精轧制过程中，不能及时自动调控轧制参数，极大可能出现轧件温度急剧上升同时伴有冲击振动增大等现象。这势必导致轧件的塑性发生恶化、屈服极限急剧降低；而高精轧机则会产生工作部磨损过大，不得不经常更换零件，时常产生故障的结果。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

（1）了解高精度带材生产线的结构组成及工作原理，以掌握高精度带材生产线轧制系统和自动控制系统的控制要求。

（2）根据高精度带材轧制生产线自动控制系统的要求，对其进行plc程序设计，并画出梯形图。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

4. 参考文献

[1] mekicha m a, de rooijm b, jacobs. l, et al. experimental validation of contact models forcold-rolling processes[j]. journal of materials processing technology, 2020,275, 116371.

[2] 张瑜, 王立新, 陈洪月, 等. 考虑间隙的叶片辊轧机轧辊调整机构滑模控制研究[j]. 工程设计学报, 2020, 27(5):586-591.

[3] 张殿华, 孙杰, 陈树宗, 等. 高精度薄带材冷连轧过程智能优化控制[j]. 钢铁研究学报, 2019, 31(2):181-189.

5. 计划与进度安排

(1) 2024-1-05~2024-3-10 查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献；

(2) 2024-3-11~2024-3-31 了解高精度带材轧制生产线的工序流程及控制要求；

(3) 2024-4-01~2024-4-20 进行高精度带材轧制生产线控制系统原理图设计及其仿真；