内科大材料成型控制工程基础教案第11章-百米高速重轨预弯过程自动控制

PAGEPAGE3教案课程名称：《材料成型控制工程基础》（第11章，共11章）编写时间：20授课章节11百米高速重轨预弯过程自动控制11.1引言11.2百米重轨冷前预弯变形的原理11.3预弯控制系统组成及控制功能11.4预弯控制策略目的要求本章围绕高速铁路用百米重轨生产特点，介绍了预弯变形原理、预弯控制系统组成、预弯变形的控制原理等内容。学习本章，要了解预弯的作用、熟悉冷床设备及预弯过程，重点掌握预弯控制系统的特点及预弯控制原理。重点难点重点：预弯控制系统的特点及预弯控制原理难点：预弯控制策略等相关内容11百米高速重轨预弯过程自动控制11.1引言国外著名的钢轨生产厂基本上都采取了“预反弯”措施尽量降低钢轨矫前弯曲度，如法国阿扬治钢铁公司、日本新日铁八幡厂、加拿大西尼钢厂、波兰卡特维茨大型厂等。包头钢铁公司钢轨梁厂和攀枝花钢铁公司重轨生产线是目前国内仅有的两条百米重轨生产线。包钢于2004年4月投资10.3亿元引进了德国西马克公司的百米钢轨万能轧制生产线主体设备，2006年12月试生产出时速350km/h用60kg/m本章以包钢轨梁厂百米重轨生产线的冷床为主要研究对象，介绍百米重轨预弯控制原理、预弯控制系统组成及功能、预弯控制策略等内容。11.2百米重轨冷前预弯变形的原理钢轨的生产工艺流程如下：坯料生产→坯料加热→轧制→锯切和打印→（热处理）→冷却→矫直→加工→检查、探伤，其中热轧、冷却与矫直是三个关键的生产工序。实际生产中，百米钢轨的冷却是在冷床上进行的没有缓冷阶段，把热轧过的钢轨按照预弯方案先进行预弯，再放置到冷床上自然冷却。熟悉重点掌握教案图11-1钢轨弯曲挠度随冷却时间的变化规律重轨冷前预弯变形的原理是：在冷却前对钢轨预先进行一个与自然冷却后的弯曲方向相反的反向弯曲，随着冷却进行，所施加的预弯曲能“补偿”钢轨冷却过程形成的应力弯曲，最终达到改善钢轨平直度的目的。11.3预弯控制系统组成及控制功能11.3.1预弯变形的冷床设备11.3.2预弯变形过程图11-2冷床设备及生产工序之间的示意图重点掌握熟悉教案11.3.3预弯控制系统表11-1西门子PCS7控制系统PLC硬件系统单元部件功能机架S7-400的机架电源（PS）将电网电压(110/220V)变换为S7-400所需的24VDC工作电压中央处理单元（CPU）执行用户程序（附件：存储器模块，后备电池）接口模块（IM）连接两个机架的总线信号模块（SM）不同的过程信号与S7-300相匹配（附件：总线连接器，前连接器）功能模块（FM）完成定位、闭环控制等功能通讯处理器（CP）连接可编程控制器附件：电缆、软件、接口模块图11-5一级PCS7计算机控制系统网络结构了解熟悉教案11.4预弯控制策略11.4.1预弯控制系统设计典型的PLC模拟量闭环控制系统如图11-8所示。图11-8典型的模拟量闭环控制系统图11-9预弯闭环控制系统11.4.2预弯控制曲线的设定图11-13包钢轨梁厂某型号钢轨断面尺寸预弯策略实施及预弯参数整定了解了解教案图11-1610000s时钢轨横截面温度云图图11-17钢轨挠度随冷却时间的变化规律了解了解教案11.4.3预弯策略实施及预弯参数整定表11-2包钢百米钢轨预弯试验参数（预弯量，mm）推车号6#7#8#9#10#11#12#13#预弯量402405008601220167019902160推车号14#15#16#17#18#19#20#21#预弯量22602390242024402450246024702480推车号22#23#24#25#26#27#28#29#预弯量24902500251025102500250025002490推车号30#31#32#33#34#