宽厚板辊式淬火机淬火工艺控制系统的开发和应用.pdf

AThesis inMaterialsForming Engineering Research and Application ofQuenching Controlling System of Plate RollerQuenching Machine ByWang Chao Supervisor:Professor Wang Guodong ViceProfessor Wang Zhaodong No rtheastern University June 2009 独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=此思0 学位论文作者签名: 日期: 学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后: 半年口一年口一年半口两年酽学位论文作者签名: 导师签名:昱~b及k 签字日期: ,夕、9 7'9友· 签字日期: 。罗·6≥。3 位 p 东北大学硕士学位论文摘要宽厚板辊式淬火机淬火工艺控制系统的开发与应用摘要本文以新余钢铁公司3800mm宽厚板辊式淬火机项目为背景,以开发和构建高强度碳素钢辊式淬火机淬火工艺过程控制系统为目标,针对淬火工艺控制系统的温度场模型、水量模型及组织性能预测模型等进行了较为系统的研究,并将开发的工艺控制系统应用于低成本压力容器板XGCF62的实际生产实践,取得良好使用效果。本文的主要研究内容和成果如下: (1)针对碳素钢辊式淬火机淬火工艺控制系统需要,构建了由一级基础自动化系统和二级工艺模型过程控制系统组成的系统平台。基础自动化主要实现钢板位置跟踪、监控等功能,工艺模型控制系统主要实现温度场计算、流量设定及组织性能预测等功能。(2)根据辊式淬火工艺需要,采用PID控制器对水流量进行快速高精度控制,将积分系数Z置无穷大,微分系数乃置零,采用纯比例控制。将比例系数K。由4,N大变化,观察系统的响应速度和超调量,直至响应速度快,且超调范围较小为止。开发的快速高效的淬火工艺流量调节控制系统,满足了辊式淬火机淬火工艺参数的控制精度及响应速度要求。(3)针对辊式淬火机淬火过程,建立了淬火钢板的热传导控制方程。结合生产现场实测数据和辊式淬火机的实际淬火工艺参数,采用热传导逆问题的求解计算方法,得到了实际淬火工艺参数下淬火机高压缝隙段冷却过程的平均换热系数。计算结果为研究不同辊道运行速度下淬火过程温度场和实现淬火钢板的冷却速度控制提供了依据。(4)针对辊式淬火机淬火冷却系统流量控制需要,建立了高低压各段喷嘴喷射水量的解析计算模型。通过生产实测的高低压各段流量和压力值,采用回归分析方法得到了满足各段喷嘴喷射水量计算模型的关键修正系数,并将模型计算值同生产实测值进行对比表明,模型计算结果偏差小于10%,计算精度较高。(5)采用经典的Maynier模型,根据钢种化学成分和淬火过程工艺参数,利用插值法和加权相加法进行碳素钢淬火后的组织性能预测。并以30mm厚锅炉容器板 07MnNiMoVDR为例,计算得到了钢板厚度方向各部位组织含量及维氏硬度值,为钢种东北大学硕士学位论文摘要开发过程中淬火工艺参数的制定提供了理论参考。(6)结合新钢XGCF62钢种淬火工艺开发,将工艺控制系统应用于实际生产实践, 开发出成熟稳定的低成本压力容器CF62淬火工艺,取得良好的实际应用效果。关键词:中厚板,淬火,辊式淬火机,工艺过程控制系统,换热系数,温度场,流量PID调节,组织性能预测 Research and Application ofQuenching Controlling System of Plate Roller Quenching Machine AB STRACT Based on 3800mm plate rollerquenching machine project ofXinyu iron&Steel . thispaper aimed atdevelopment and application ofrollerquenching controlling system of carbon models of plate temperature,water flow and prediction of microstructu