專(zhuān)利名稱(chēng)：一種棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬棒材的軋制長(zhǎng)度測(cè)量方法，屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在小型棒材生產(chǎn)中，鋼坯(135mm2～165mm2)經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制后，通過(guò)對(duì)成品軋機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)和軋輥輥徑計(jì)算出經(jīng)過(guò)熱倍尺剪剪刃中心線(xiàn)的成品鋼的實(shí)時(shí)累加長(zhǎng)度，當(dāng)這個(gè)累加長(zhǎng)度值大于等于設(shè)定的熱倍尺長(zhǎng)度值時(shí)，控制程序就給倍尺剪發(fā)出剪切命令將成品鋼剪切成設(shè)定長(zhǎng)度的熱倍尺鋼。這種成品鋼的測(cè)長(zhǎng)被稱(chēng)為熱倍尺測(cè)長(zhǎng)。
目前棒材熱倍尺長(zhǎng)度測(cè)量主要為輥徑測(cè)長(zhǎng)和熱金屬探測(cè)器測(cè)長(zhǎng)兩種。前者利用成品機(jī)架的輥徑和轉(zhuǎn)速脈沖編碼器積分獲得鋼材的長(zhǎng)度；后者利用成品機(jī)架和熱倍尺剪(3#飛剪)之間的兩個(gè)熱金屬探測(cè)器和可編程控制器完成。其原理是軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD1時(shí)高速計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，計(jì)量成品機(jī)架的轉(zhuǎn)速脈沖編碼器的脈沖數(shù)，在軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD2時(shí)捕捉此時(shí)HMD1和HMD2間的脈沖數(shù)，再利用兩個(gè)熱金屬探測(cè)器之間的距離常量計(jì)算出單位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，這一數(shù)值稱(chēng)為脈沖當(dāng)量。由此計(jì)算給定長(zhǎng)度的熱倍尺所需要的脈沖數(shù)。這種方法的特點(diǎn)是對(duì)每根鋼坯產(chǎn)生的軋材測(cè)速一次，與輥徑法比較，其精度較高。但是因?yàn)樗僭O(shè)同一根鋼坯所軋的軋材同成品機(jī)架的軋輥之間的相對(duì)滑移量基本不變，所以不能有效的處理同一鋼坯產(chǎn)生的軋材同成品機(jī)架軋輥之間的相對(duì)滑移，在同一鋼坯產(chǎn)生的熱倍尺之間測(cè)長(zhǎng)仍存在一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服以上兩種測(cè)長(zhǎng)方法的缺陷、消除軋材與成品軋輥之間的滑移對(duì)倍尺測(cè)長(zhǎng)的影響，提供一種有效的棒材倍尺長(zhǎng)度測(cè)長(zhǎng)和剪切精度優(yōu)化控制方法。
本發(fā)明所稱(chēng)問(wèn)題是這樣解決的一種棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，它以?xún)蓚€(gè)轉(zhuǎn)速脈沖編碼器、兩個(gè)熱金屬探測(cè)器作為測(cè)速傳感器，以可編程控制器作為測(cè)速控制器，所述轉(zhuǎn)速脈沖編碼器中的一個(gè)安裝在成品機(jī)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，另一個(gè)安裝在倍尺剪驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，分別測(cè)定兩者角速度，所述熱金屬探測(cè)器間隔安裝，其中一個(gè)安裝在熱倍尺剪的出口或入口處，距離熱倍尺剪剪刃中心線(xiàn)為2～3米，另一個(gè)安裝在裙板人口輥道處或成品軋機(jī)出口處，兩者之間的距離為25～42米，其優(yōu)化控制步驟為a.利用熱倍尺剪后的兩個(gè)已知間距的熱金屬探測(cè)器檢測(cè)出每一根熱倍尺鋼的線(xiàn)速度；b.利用此線(xiàn)速度計(jì)算出在該成品軋機(jī)轉(zhuǎn)速下達(dá)到此線(xiàn)速度的軋輥實(shí)際輥徑值，該輥徑值稱(chēng)為“虛擬輥徑”；c.將熱倍尺剪每剪切完一剪后檢測(cè)到的“虛擬輥徑”值送到測(cè)長(zhǎng)程序中取代原來(lái)的輸人輥徑值；d.每剪完一剪，重復(fù)上述步驟。
上述棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，所述熱倍尺鋼的線(xiàn)速度作如下轉(zhuǎn)換a.當(dāng)軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD1時(shí)啟動(dòng)可編程序控制器中的計(jì)數(shù)器，開(kāi)始計(jì)量成品機(jī)架的轉(zhuǎn)速脈沖編碼器的脈沖數(shù)；b.在軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD2時(shí)捕捉此時(shí)的累計(jì)脈沖數(shù)，利用兩個(gè)熱金屬探測(cè)器之間的距離常量計(jì)算出單位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，這一數(shù)值稱(chēng)為脈沖當(dāng)量；c.計(jì)算出給定長(zhǎng)度的熱倍尺所需要的脈沖數(shù)，此脈沖數(shù)即為控制熱倍尺剪動(dòng)作的基數(shù)。
上述棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，所述兩個(gè)熱金屬探測(cè)器HMD1、HMD2固定在成品軋機(jī)和熱倍尺剪之間，兩者之間相距20～40米。
上述棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，所述兩個(gè)熱金屬探測(cè)器HMD1、HMD2固定在熱倍尺剪之后，兩者之間相距40～50米。
上述棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，所述檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備信號(hào)因傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間滯后而需補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間為0.3-1.0s。
本發(fā)明有效消除了軋材與成品軋輥之間的滑移對(duì)倍尺測(cè)長(zhǎng)的影響，提高了棒材生產(chǎn)的熱倍尺鋼的測(cè)長(zhǎng)剪切精度，同時(shí)也很容易實(shí)現(xiàn)倍尺鋼手動(dòng)優(yōu)化功能。對(duì)各個(gè)品種的棒材，其剪切精度均能達(dá)到正負(fù)50mm的精度，且熱倍尺剪的剪切精度不受成品軋機(jī)換槽換輥的影響。而原有輥徑測(cè)長(zhǎng)法由于不能解決相對(duì)滑移對(duì)成品鋼長(zhǎng)度的影響，在換輥換槽后，輸入輥徑與上次實(shí)際輥徑的差值較大，導(dǎo)致滑移量較大，對(duì)成品鋼的長(zhǎng)度產(chǎn)生了較大的影響，所以每次換槽換輥換品種后都需要根據(jù)實(shí)際情況從新調(diào)整倍尺鋼長(zhǎng)度設(shè)定值。本發(fā)明以成品機(jī)架的角速度和虛擬輥徑獲得軋線(xiàn)的實(shí)時(shí)線(xiàn)速度值，再積分得出軋材的實(shí)時(shí)長(zhǎng)度，避免了這些影響。另外，本發(fā)明不需要增添多少設(shè)備即可完成，因此，它同時(shí)還具有容易實(shí)施、投資少的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)示意圖；圖2是熱金屬探測(cè)器另一種安裝位置示意圖；圖3是本發(fā)明的主程序流程框圖。
圖中各標(biāo)號(hào)為1-成品軋機(jī)；2-轉(zhuǎn)速脈沖編碼器；3-淬水線(xiàn)輥道；4-熱倍尺剪(3#飛剪)；5-位置編碼器；6-熱金屬探測(cè)器(HMD1)；7-熱金屬探測(cè)器(HMD2)；8-1#裙板棍道；9-2#裙板棍道；10-3#裙板棍道；11-冷床。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及的熱倍尺剪的剪切精度一直是行業(yè)內(nèi)的技術(shù)難題。原有熱倍尺剪的剪切控制系統(tǒng)依賴(lài)于成品軋機(jī)的初始輥徑和角速度反饋來(lái)完成熱倍尺長(zhǎng)度的檢測(cè)。由于在軋鋼過(guò)程中成品軋機(jī)的實(shí)際輥徑是不斷磨損的，而檢測(cè)程序卻不能得到輥徑變化的信息，導(dǎo)致程序中得到的成品軋機(jī)的速度反饋與軋輥的實(shí)際速度出現(xiàn)偏差，而這種偏差隨著軋輥的磨損而變化，最終導(dǎo)致3#剪切出的熱倍尺長(zhǎng)度偏差較大且不穩(wěn)定。這樣，冷床上的熱倍尺鋼的長(zhǎng)度，不僅不同鋼坯之間的熱倍尺鋼長(zhǎng)短不一，而且同一鋼坯同一設(shè)定熱倍尺長(zhǎng)度下獲得的熱倍尺鋼間的長(zhǎng)度也長(zhǎng)短不一。而且每次換槽換輥換品種后，都需要操作工跑到冷床上人工觀(guān)察熱倍尺鋼實(shí)際長(zhǎng)度的偏差后，再對(duì)熱倍尺鋼長(zhǎng)度設(shè)定值進(jìn)行修正。這樣的偏差范圍在300mm-1000mm不等。隨著成材率指標(biāo)的逐年提高，這種剪切精度已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明研究了兩種不同測(cè)速方法的利弊，認(rèn)為影響滑移量的主要因素是鋼材的鋼質(zhì)和溫度。對(duì)同一爐號(hào)的鋼坯和同一根鋼坯，因?yàn)闇囟群筒馁|(zhì)的不同分布，相對(duì)滑移量會(huì)有較大的變化，但對(duì)于同一根熱倍尺鋼，因?yàn)闇囟扰c材質(zhì)的變化不大，滑移的變化相對(duì)較小，因此對(duì)每根熱倍尺鋼我們可以近似的認(rèn)為相對(duì)滑移量β為一常量，即認(rèn)為每根熱倍尺鋼的相對(duì)滑移量基本不變。成品機(jī)架的轉(zhuǎn)速乘以滑移量修正值(1+β)，就可以被認(rèn)為與成品鋼的線(xiàn)速度成正比。
利用“虛擬輥徑”的概念測(cè)長(zhǎng)就是基于上文分析。首先利用熱倍尺剪后的兩個(gè)熱金屬探測(cè)器檢測(cè)出每一根熱倍尺鋼的線(xiàn)速度，進(jìn)一步利用此線(xiàn)速度精確計(jì)算出此時(shí)成品軋機(jī)轉(zhuǎn)速下達(dá)到此線(xiàn)速度的軋輥實(shí)際輥徑值，即“虛擬輥徑”。將熱倍尺剪每剪切完一剪后檢測(cè)到的“虛擬輥徑”值送到測(cè)長(zhǎng)程序中取代原來(lái)的輸入輥徑值，從而實(shí)現(xiàn)了軋件線(xiàn)速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)一致性，從而有效提高了熱倍尺長(zhǎng)度測(cè)量基礎(chǔ)參數(shù)的精度。再將其它影響因素諸如檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的信號(hào)傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間等的進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，最終得到滿(mǎn)意的剪切精度。本發(fā)明中所說(shuō)的檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備信號(hào)傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間是指檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備受自身電器元件性能決定的信號(hào)傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間。在本發(fā)明中，根據(jù)多次采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集曲線(xiàn)來(lái)確定檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的信號(hào)傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間，并據(jù)此設(shè)計(jì)確定相應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)。當(dāng)監(jiān)控曲線(xiàn)的采集精度為1ms時(shí)，其需補(bǔ)償?shù)臏髸r(shí)間為0.3-1.0s。倍尺長(zhǎng)度檢測(cè)控制程序流程圖如附圖3所示。
在采用標(biāo)準(zhǔn)定尺長(zhǎng)度(一般為9～12米)鋼坯供應(yīng)時(shí)，若粗軋機(jī)出口1#剪切頭切尾量沒(méi)有太大變化，對(duì)相同品種生產(chǎn)而言，每根鋼坯的總軋制長(zhǎng)度是可以確定的。在這樣的情況下，也可采用手動(dòng)優(yōu)化。即提供每根熱倍尺鋼長(zhǎng)度修正量的調(diào)整參數(shù)，由操作工根據(jù)末根倍尺長(zhǎng)度的情況調(diào)整任一根熱倍尺鋼的長(zhǎng)度，以手動(dòng)方式調(diào)整同一鋼坯的各個(gè)熱倍尺的長(zhǎng)度修正量。
在本發(fā)明中，成品機(jī)架編碼器是轉(zhuǎn)速脈沖編碼器，安裝于成品機(jī)架的電機(jī)上，用于獲得電機(jī)的角速度。倍尺剪編碼器是轉(zhuǎn)速脈沖編碼器，安裝于倍尺剪驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，用于獲得剪刃的實(shí)時(shí)位置，求得剪切點(diǎn)。成品機(jī)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)和倍尺剪驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用可編程控制器控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，可編程控制器可采用DC2000，其編碼器使用每轉(zhuǎn)1024脈沖的增量型編碼器。為提高熱金屬探測(cè)器的檢測(cè)精度，采用響應(yīng)時(shí)間為1ms的DELTA-DC3010熱金屬探測(cè)器，可編程控制器為DC2000和IOS2000。
DC2000為傳動(dòng)控制設(shè)備掃描周期為1ms，擁有較強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。IOS2000為邏輯程序控制器，它的編程容量大，掃描周期在10ms左右，利用兩者的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高精度控制。
熱金屬探測(cè)器有兩種安裝位置，一種安裝在熱倍尺剪的右側(cè)，如圖1所示；另一種安裝在左側(cè)，如圖2所示，兩者均能成功進(jìn)行測(cè)量。
為提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，熱金屬探測(cè)器信號(hào)傳送至掃描周期為1ms的DC2000，由DC2000捕捉HMD2采集到鋼時(shí)刻，程序使用上次輥徑計(jì)算出的軋材倍尺累計(jì)長(zhǎng)度值，并發(fā)送給IOS2000。在IOS2000中，與此時(shí)的軋材實(shí)際長(zhǎng)度(兩熱金屬探測(cè)器的距離常量)相比較，再將其它影響因素諸如檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備的信號(hào)傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間等、進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，獲得此時(shí)軋材的虛擬輥徑值和熱倍尺的修正長(zhǎng)度值，并再次傳送到DC2000，由DC2000完成軋材的長(zhǎng)度計(jì)算，并發(fā)出熱倍尺剪切的指令。
權(quán)利要求
1.一種棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，其特征在于它以?xún)蓚€(gè)轉(zhuǎn)速脈沖編碼器、兩個(gè)熱金屬探測(cè)器作為測(cè)速傳感器，以可編程控制器作為測(cè)速控制器，所述轉(zhuǎn)速脈沖編碼器中的一個(gè)安裝在成品機(jī)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，另一個(gè)安裝在倍尺剪驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，分別測(cè)定兩者角速度，所述熱金屬探測(cè)器間隔安裝，其中一個(gè)安裝在熱倍尺剪的出口或入口處，距離熱倍尺剪剪刃中心線(xiàn)為2～3米，另一個(gè)安裝在裙板入口輥道處或成品軋機(jī)出口處，兩者之間的距離為25～42米，其優(yōu)化控制步驟為a.利用熱倍尺剪后的兩個(gè)已知間距的熱金屬探測(cè)器檢測(cè)出每一根熱倍尺鋼的線(xiàn)速度；b.利用此線(xiàn)速度計(jì)算出在該成品軋機(jī)轉(zhuǎn)速下達(dá)到此線(xiàn)速度的軋輥實(shí)際輥徑值，該輥徑值稱(chēng)為“虛擬輥徑”；c.將熱倍尺剪每剪切完一剪后檢測(cè)到的“虛擬輥徑”值送到測(cè)長(zhǎng)程序中取代原來(lái)的輸入輥徑值；d.每剪完一剪，重復(fù)上述步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，其特征在于，所述熱倍尺鋼的線(xiàn)速度作如下轉(zhuǎn)換a.當(dāng)軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD1時(shí)啟動(dòng)可編程序控制器中的計(jì)數(shù)器，開(kāi)始計(jì)量成品機(jī)架的轉(zhuǎn)速脈沖編碼器的脈沖數(shù)；b.在軋材到達(dá)熱金屬探測(cè)器HMD2時(shí)捕捉此時(shí)的累計(jì)脈沖數(shù)，利用兩個(gè)熱金屬探測(cè)器之間的距離常量計(jì)算出單位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，這一數(shù)值稱(chēng)為脈沖當(dāng)量；c.計(jì)算出給定長(zhǎng)度的熱倍尺所需要的脈沖數(shù)，此脈沖數(shù)即為控制熱倍尺剪動(dòng)作的基數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，其特征在于，所述兩個(gè)熱金屬探測(cè)器HMD1、HMD2固定在成品軋機(jī)和熱倍尺剪之間，兩者之間相距20～40米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，其特征在于，所述兩個(gè)熱金屬探測(cè)器HMD1、HMD2固定在熱倍尺剪之后，兩者之間相距40～50米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，其特征在于，所述檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備信號(hào)因傳輸時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間滯后而需補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間為0.3-1.0s。
全文摘要
一種棒材生產(chǎn)中熱倍尺剪切精度優(yōu)化方法，屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，用于提高棒材剪切精度，它以?xún)蓚€(gè)轉(zhuǎn)速脈沖編碼器、兩個(gè)熱金屬探測(cè)器作為測(cè)速傳感器，以可編程控制器作為測(cè)速控制器，其優(yōu)化步驟為首先利用熱倍尺剪的剪切點(diǎn)和剪后的兩個(gè)熱金屬探測(cè)器檢測(cè)出每一根熱倍尺鋼的線(xiàn)速度；然后利用此線(xiàn)速度計(jì)算出在該成品軋機(jī)轉(zhuǎn)速下達(dá)到此線(xiàn)速度的“虛擬輥徑”值；將“虛擬輥徑”值送到測(cè)長(zhǎng)程序中取代原來(lái)的輸入輥徑值；每剪完一剪，重復(fù)上述步驟。本發(fā)明的剪切精度能能達(dá)到正負(fù)50mm，且剪切精度不受成品軋機(jī)換槽換輥的影響。具有容易實(shí)施、投資少的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21B38/00GK1850380SQ20061001273
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者王春力, 馬振生, 褚建東, 李連平, 蘇孝東, 劉冬華, 劉艷霞 申請(qǐng)人:唐山鋼鐵股份有限公司