高性能耐候钢周期浸润腐蚀试验系统设计与实现

论文摘要

耐候钢,即耐大气腐蚀钢,与普碳钢相比,耐候钢在大气中具有更优秀的抗蚀性能,可用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构,有着广泛的应用前境。在目前国内普通钢材大量过剩的背景下,为了抢占耐候钢的市场份额,钢铁公司都在加大科技投入,努力提高耐候钢的质量水平,以适应市场发展的需要。要提高耐候钢的生产水平,科研人员需要开发新产品,这必然需要大量的耐腐蚀性试验。而大气中耐候钢稳定化锈层的生成需要几年的时间,周期过长,所以通常采用实验室加速试验的方法,加速稳定化锈层的生成,这就需要设计研究制作相应的加速腐蚀试验装置,以满足科研要求。本文以首钢总公司为背景,以铁道用耐候钢为前提,对加速腐蚀试验方法及其配套的加速腐蚀设备进行深入研究分析,设计制造了适合首钢科研需要的加速腐蚀设备,对装置控制系统进行了详细的设计,包括系统总体设计、硬件结构设计、控制软件及监控软件开发等,基于模糊控制建立了耐腐蚀性模糊综合评价,基于Z-N方法实现了PID参数的自整定。该装置由PLC对设备的运转及试验环境进行控制,通过触摸屏与PLC通讯,实现对试验参数的设定、设备启停的操作和数据的显示存储记录等功能,具有可靠性好、一致性和重复性高、操作简便等特点。通过对装置的组装调试,达到了最初的设计要求,最终满足了用户的使用。现该装置已投入使用,并完成了大量的科研试验,为科研提供了有力的支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 项目背景及意义
• 1.2 金属大气腐蚀的原理
• 1.3 加速腐蚀设备及其研究现状
• 1.3.1 加速腐蚀试验的意义
• 1.3.2 加速腐蚀试验的方法
• 1.3.3 国内加速腐蚀试验设备现状
• 1.3.4 国外加速腐蚀试验设备现状
• 1.3.5 铁道部TB/T2375-93的标准
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 周期浸润腐蚀试验装置
• 2.1 试验装置工艺特点及系统结构
• 2.2 试验装置的工作原理
• 2.2.1 机械部分
• 2.2.2 传动部分
• 2.2.3 电器部分
• 2.2.4 控制部分
• 2.3 试验装置的控制要求
• 2.4 本章小结
• 第3章 试验装置控制系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 设计思路
• 3.3 控制系统设计
• 3.3.1 轮盘转速控制单元设计
• 3.3.2 试样烘烤后表面温度控制单元设计
• 3.3.3 箱内温度控制单元设计
• 3.3.4 箱内湿度控制单元设计
• 3.4 软件功能设计
• 3.4.1 PLC控制程序编程设计
• 3.4.2 触摸屏操作界面编程设计
• 3.4.3 通讯设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 耐腐蚀性模糊综合评价研究
• 4.1 引言
• 4.2 模糊集合概念
• 4.3 模糊综合评判
• 4.3.1 模糊综合评判法的术语及其定义
• 4.3.2 模糊综合评判法实现步骤
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统实现
• 5.1 系统设备选型及组建
• 5.2 编程软件
• 5.2.1 STEP 7软件包功能
• 5.2.2 STEP 7编程语言
• 5.3 硬件环境的搭建
• 5.4 系统控制功能实现
• 5.4.1 温度控制的实现
• 5.4.2 湿度控制的实现
• 5.4.3 轮盘转速控制的实现
• 5.4.4 运行时间的实现
• 5.5 触摸屏组态的实现
• 5.5.1 参数设定界面的组态
• 5.5.2 监测界面的组态
• 5.5.3 历史数据界面的组态
• 5.5.4 试验报表界面的组态
• 5.5.5 报警处理及界面的组态
• 5.5.6 参数连接
• 5.6 系统评判指标实现
• 5.6.1 指标的权重确定
• 5.6.2 试样的评判
• 5.7 系统运行调试
• 5.7.1 电气基本动作调试
• 5.7.2 温度控制系统调试
• 5.7.3 湿度控制系统调试
• 5.7.4 轮盘转速调试
• 5.7.5 整体测试及试运行
• 5.7.6 效果分析
• 5.8 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢