專利名稱：可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋鋼板材料的生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng) 及其控制方法。
背景技術(shù)：
帶鋼拉彎矯直是改善帶鋼產(chǎn)品板形和機(jī)械性能的重要環(huán)節(jié)，延伸率是拉彎矯直的重要變 形指標(biāo)之一，其在保證帶鋼力學(xué)性能、滿足用戶要求方面，起著至關(guān)重要的作用。在小變形 量范圍內(nèi)對帶鋼進(jìn)行拉彎矯直，將其屈服極限降低到最小值，同時使屈服平臺消失。隨著延 伸率的增加，帶鋼又會發(fā)生加工硬化，使屈服極限升高。因此延伸率應(yīng)控制在既能消除屈服 平臺，又不產(chǎn)生加工硬化的范圍內(nèi)。從工藝上講，每一種材質(zhì)的帶鋼都要求有一定的延伸率， 同一種材質(zhì)的帶鋼要求延伸率恒定。
傳統(tǒng)的帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)和延伸率控制基本上是手動延伸率控制和機(jī)械同歩延伸率控 制，其方法如下
一、 手動延伸率控制
手動延伸率控制就是在帶鋼拉彎矯直過程中，通過測量入口S輥、出口S輥的速度并計 算其比值，作為延伸率的等效值。當(dāng)延伸率變化到某一階段，由操作者手動調(diào)節(jié)入口、出口 張力，從而達(dá)到控制延伸率的目的。這種方式首先無法克服機(jī)組在加減速的動態(tài)過程中由帶 鋼與S輥之間的打滑和帶鋼內(nèi)在材質(zhì)的不均勻性引起的延伸率測量偏差，無法保證產(chǎn)品精度； 其次手動控制無法保證控制的穩(wěn)定性和即時性；因此該種方式無法滿足更高的生產(chǎn)速度和效 率和適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)要求。
二、 機(jī)械同步延伸率控制
機(jī)械同步延伸率控制是目前對帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)中延伸率控制比較有效和應(yīng)用比較廣泛 的一種方式。其主要特點是用一臺電動機(jī)驅(qū)動一臺一進(jìn)兩出的減速箱，分別傳動兩根很長的 軸來拖動入口 S輥、出口 S輥，通過更換減速箱的輸出齒輪控制入口 S輥、出口 S輥的速度 進(jìn)而開環(huán)控制帶鋼延伸率。這種方式有幾個缺點無法克服由于用一臺電動機(jī)驅(qū)動一臺一進(jìn) 兩出的減速箱，分別傳動兩根很長的軸來拖動入口 S輥、出口S輥，通過更換減速箱的輸出 齒輪控制入口、出口 S輥的速度進(jìn)而開環(huán)控制帶鋼延伸率的方式，不可避免的帶來機(jī)械制造 和維護(hù)的困難，尤其是調(diào)減速比的減速箱；而且在生產(chǎn)過程中采用不同延伸率時，需要更換 減速箱的齒輪，造成機(jī)組生產(chǎn)效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有良好操作性， 高穩(wěn)定性和高精度的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明所提供的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，按照帶鋼運行方向依次包括放巻、 入口輥、拉彎矯直機(jī)、出口輥、收巻，以及分別驅(qū)動入口輥和出口輥的第一電機(jī)和第二電機(jī)， 其特征在于還包括-
帶鋼入口和出口速度測量裝置，用于測量帶鋼入口和出口速度； 第一調(diào)速器，與所述第一電機(jī)相連接，用于控制所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 第二調(diào)速器，與所述第二電機(jī)相連接，用于控制所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
延伸率計算控制裝置，與所述帶鋼入口和出口速度測量裝置、第一調(diào)速器、第二調(diào)速器 相連接，其內(nèi)存儲有帶鋼預(yù)設(shè)延伸率5 2，根據(jù)測量的帶鋼入口和出口速度計算帶鋼實際延伸 率S i，再計算S !與S 2的差值A(chǔ) S ，根據(jù)A S輸出控制信號至所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器，
由所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器分別對所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述延伸率計算控制裝置中還存儲有延伸率最大偏差值5 o，當(dāng)A S的絕對值大于S 0時， 根據(jù)A S輸出控制信號至所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器，由所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器分 別對所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到I △ S I <5()或者I A S I = So。
本發(fā)明還提供一種帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)中延伸率自動控制方法，釆用上述可控制延伸率的 帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，包括以下步驟
步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S2;
步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；
步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率S l; 步驟三，比較帶鋼的實際延伸率Si與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S2，計算出Si與S2的差值； 步驟四，根據(jù)S 1與S 2的差值對拉彎矯直機(jī)的入口速度和出口速度進(jìn)行控制，使延伸率 偏差控制在允許的范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供一種帶鋼延伸率的自動控制方法，包括以下步驟 步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S 2和延伸率最大偏差值S 0; 步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；
步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率Sl;
步驟三，比較帶鋼的實際延伸率Si與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S2，計算出Sl與S2的差值A(chǔ)
5 ;
步驟四，比較AS與So，當(dāng)A S的絕對值大于So時，對拉彎矯直機(jī)的入口速度和出口 速度進(jìn)行控制，直到I △ S I < So或者I △ S I = S0。
其中，所述延伸率最大偏差值So大于零且小于0.3S2。
本發(fā)明還提供一種帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)中延伸率自動控制方法，通過使用本發(fā)明所提供的 可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，對入口輥、出口輥的轉(zhuǎn)速的檢測，實現(xiàn)延伸率的檢測， 并根據(jù)檢測結(jié)果與設(shè)定值的偏差即時調(diào)整入口輥、出口輥速度差的大小，實現(xiàn)對延伸率的閉 環(huán)控制。本發(fā)明的方法，具有結(jié)構(gòu)合理，反應(yīng)即時，具有可操作性，高穩(wěn)定性和高精度的優(yōu) 點，操作和系統(tǒng)維護(hù)簡便，大大提高了帶鋼平整生產(chǎn)和加工產(chǎn)品的質(zhì)量。
5以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1為可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
實施例一
如圖1所示， 一種可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，按照帶鋼運行方向依次包括放巻1、
入口輥3、拉彎矯直機(jī)9、出口輥4、收巻2,以及分別驅(qū)動入口輥3禾tl出口輥4的第一電機(jī)
和第二電機(jī)，其特征在于還包括
帶鋼入口和出口速度測量裝置12，用于測量帶鋼入口和出口速度； 第一調(diào)速器IO，與所述第一電機(jī)相連接，用于控制所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 第二調(diào)速器ll，與所述第二電機(jī)相連接，用于控制所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 延伸率計算控制裝置13，與所述帶鋼入口和出口速度測量裝置12、第一調(diào)速器IO、第二
調(diào)速器ll相連接，其內(nèi)存儲有帶鋼預(yù)設(shè)延伸率5 2，根據(jù)測量的帶鋼入口和出口速度計算帶鋼
實際延伸率Si，再計算Si與52的差值A(chǔ) S，根據(jù)A S通過所述第一調(diào)速器IO和第二調(diào)速器
11分別對所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
其中，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)均為直流電機(jī)，所述入口輥3和出口輥4通過直流電機(jī)
來實現(xiàn)速度閉環(huán)控制。所述第一調(diào)速器10和第二調(diào)速器U采用全數(shù)字直流調(diào)速器，以保證
數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確、可靠，為速度控制高精度和穩(wěn)定性提供保證。 其中，所述入口輥3和出口輥4為S型輥。
其中，所述帶鋼入口和出口速度測量裝置12包括分別隨入口輥3處和出口輥4處帶鋼運 動而轉(zhuǎn)動的入口測速盤5和出口測速盤6，與所述入口測速盤5同軸設(shè)置的第一編碼器7，以 用于對入口測速盤5進(jìn)行計數(shù)；與所述出口測速盤6同軸設(shè)置的第二編碼器8，用于對所述出 口測速盤6進(jìn)行計數(shù)，所述第一編碼器7和第二編碼器8與所述延伸率計算控制裝置13相連 接。所述第一編碼器7和第二編碼器8分別按一定時間周期進(jìn)行計數(shù)，從而可以得出帶鋼的 實際延伸率。當(dāng)工作條件變化時，當(dāng)前檢測周期中通過第一編碼器7和第二編碼器8計數(shù)發(fā) 生變化，得出的帶鋼的實際延伸率也發(fā)生變化。所述延伸率計算控制裝置13根據(jù)計算出的實 際延伸率Si與S2的偏差，輸出控制信號AV,分別疊加至第一調(diào)速器lO和第二調(diào)速器ll的 速度給定上，從而控制入口輥3和出口輥4的實際速度，使所述帶鋼實際延伸率達(dá)到預(yù)設(shè)延 伸率和要求誤差范圍內(nèi)。
由于延伸率是非常小的量，因此所述第一編碼器7和第二編碼器8采用高分辨率(5000 脈沖/轉(zhuǎn)以上)的增量型編碼器，并且分別與所述入口測速盤5和出口測速盤6同軸安裝。所 述入口測速盤5可用油缸驅(qū)動壓在穿過入口輥3的帶鋼上；出口測速盤6用油缸驅(qū)動壓在穿 過出口輥4的帶鋼上。其中，所述入口測速盤5和出口測速盤6均優(yōu)選厚度為30mm 100mm，直徑為200mra 500mm，抗磨損的硬質(zhì)橡膠盤。這樣由于測速盤的質(zhì)量很小，在加減速的動態(tài)過程中的慣量會 很小，因此會很大程度避免了在入口輥3和出口輥4上直接安裝編碼器后，因入口輥3和出 口輥4打滑導(dǎo)致編碼器丟失脈沖的問題。
其中，所述延伸率計算控制裝置13由可采用可編程控制器(PLC),人機(jī)界面采用觸摸屏 進(jìn)行運轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定和顯示，放巻l、入口輥3、拉彎矯直機(jī)9、出口輥4、收巻2采用主控 制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。在主操作臺上通過觸摸屏可進(jìn)行延伸率、速度、張力、巻徑等參 數(shù)的設(shè)定，還可實時顯示延伸率、速度、張力等參數(shù)狀況。系統(tǒng)的控制精度高、反應(yīng)快、穩(wěn) 定性好。操作人員可在主操作臺進(jìn)行啟動、加速、減速或停止操作和通過觸摸屏上顯示的內(nèi) 容知道整機(jī)的工作狀態(tài)，操作非常便利。
實施例二
一種可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，除下述區(qū)別外，其它部分與實施例一相同 所述延伸率計算控制裝置13還存儲有延伸率最大偏差值5 q,當(dāng)a s的絕對值大于s 0時， 根據(jù)A S通過所述第一調(diào)速器10和第二調(diào)速器11分別調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 直到I A S I < So或者I △ S I = So。即當(dāng)預(yù)設(shè)延伸率S2與實際延伸率Si的偏差A(yù) S在要 求的死區(qū)范圍內(nèi)時，對入口輥3和出口輥4的速度不進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)實際延伸率Si與預(yù)設(shè)延伸 率S2的偏差A(yù) 6在要求的死區(qū)范圍外時，根據(jù)偏差A(yù) S大小確定入口輥3和出口輥4的速度 差的調(diào)節(jié)量的大小，調(diào)節(jié)所述入口輥3和出口輥4的速度。
其中，延伸率最大偏差值5o可根據(jù)帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)的要求設(shè)定，本實施例中優(yōu)選小于 設(shè)定的帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S 2的30%,即0< S 0〈0. 3 S 2。
實施例三
一種帶鋼延伸率的自動控制方法，采用實施例一所述的系統(tǒng)，包括如下步驟
步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S2;
步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；
步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率5 1; 步驟三，比較帶鋼的實際延伸率Sl與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S2，計算出Si與S2的差值； 步驟四，根據(jù)5 i與S 2的差值對拉彎矯直機(jī)的入口速度和出口速度進(jìn)行控制。 本實施例中提供的帶鋼延伸率的自動控制方法，其實質(zhì)上是利用預(yù)設(shè)延伸率S2與測量的 實際延伸率S i延伸率之間的差值，產(chǎn)生一個附加的速度給定值去改變?nèi)肟谳?、出口輥4的 速度，從而實現(xiàn)對帶鋼延伸率的控制。此時入口輥3、出口輥4都處于速度控制狀態(tài)，改變了 入口輥3、出口輥4的速度，也就改變了入口輥3和出口輥4的速度差，最終是改變了作用于 帶鋼上的張力，利用這個張力就可以改變帶鋼的實際延伸率。但此時帶鋼上所受張力的大小， 不是由張力控制系統(tǒng)控制的，而僅僅取決于入口輥3、出口輥4上的相對速度。速差大，則張力就大；速差小，則張力就小。用這種方式調(diào)節(jié)延伸率時，就張力而言是開環(huán)的。帶鋼拉彎 矯直生產(chǎn)中帶鋼的變形量非常小，只有微米級，用測厚儀幾乎測不出出口側(cè)的帶鋼厚度偏差， 采用測量帶鋼延伸率的方法與測量厚度的方法相比，具有可操作性強、測量精度高、穩(wěn)定性 好的優(yōu)點。
實施例四
一種帶鋼延伸率的自動控制方法，采用實施例二中所述的系統(tǒng)，包括如下步驟-步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S 2和延伸率最大偏差值S 0:
步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；
步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率S 1;
步驟三，比較帶鋼的實際延伸率S i與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S 2，計算出S i與5 2的差值△
步驟四，比較△ S與S o，，當(dāng)A S的絕對值小于或者等于S o時，即I A S I《S o時， 不對入口輥3及出口輥4的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，拉彎矯直機(jī)出口和入口的速度差不發(fā)生變化。當(dāng) I A S I > So時，可編程控制器將輸出控制信號AV，根據(jù)該控制信號AV，第一調(diào)速器IO 調(diào)節(jié)入口輥3的轉(zhuǎn)速，第二調(diào)速器11調(diào)節(jié)出口輥4的轉(zhuǎn)速，以改變拉彎矯直機(jī)出口和入口的
速度差，從而改變帶鋼的實際延伸率，達(dá)到調(diào)節(jié)帶鋼實際延伸率的目的。
其中，延伸率最大偏差值So可根據(jù)帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)的要求設(shè)定，本實施例中優(yōu)選小于
設(shè)定的帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S 2的30%,即0< S 0<0. 3 S 2。
以上所述僅僅只是本發(fā)明的幾種較佳具體實施例。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的 構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在 本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
1、一種可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，按照帶鋼運行方向依次包括放卷、入口輥、拉彎矯直機(jī)、出口輥、收卷，以及分別驅(qū)動入口輥和出口輥的第一電機(jī)和第二電機(jī)，其特征在于還包括帶鋼入口和出口速度測量裝置，用于測量帶鋼入口和出口速度；第一調(diào)速器，與所述第一電機(jī)相連接，用于控制所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速；第二調(diào)速器，與所述第二電機(jī)相連接，用于控制所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速；延伸率計算控制裝置，與所述帶鋼入口和出口速度測量裝置、第一調(diào)速器、第二調(diào)速器相連接，其內(nèi)存儲有帶鋼預(yù)設(shè)延伸率δ2，根據(jù)測量的帶鋼入口和出口速度計算帶鋼實際延伸率δ1，再計算δ1與δ2的差值Δδ，根據(jù)Δδ輸出控制信號至所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器，由所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器分別對所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述延伸率 計算控制裝置中還存儲有延伸率最大偏差值So，當(dāng)A S的絕對值大于So時，根據(jù)AS輸出控制信號至所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器，由所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器分別對所述第一 電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到I △ S I <50或者I △ S I - 50。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述延伸率最大偏差值5 o大于零且小于0. 3 S 2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述第一電機(jī)和第二電機(jī)均為直流電機(jī)，所述第一調(diào)速器和第二調(diào)速器為數(shù)字直流調(diào)速器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述帶鋼入口和出口速度測量裝置包括分別隨入口輥處和出口輥處帶鋼運動而轉(zhuǎn)動的入口測速盤和 出口測速盤，與所述入口測速盤同軸設(shè)置的第一編碼器，與所述出口測速盤同軸設(shè)置的第二 編碼器，所述第一編碼器和第二編碼器與所述延伸率計算控制裝置相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述第一編碼器和第二編碼器為增量型編碼器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于所述入口測速盤和出口測速盤是厚度為30mm 100國、直徑為200, 500mm的抗磨損硬質(zhì)橡膠盤。
8、 一種帶鋼延伸率的自動控制方法，采用權(quán)利要求1所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯 直系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率52;步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率Sl;步驟三，比較帶鋼的實際延伸率Sl與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S2，計算出Si與S2的差值； 步驟四，根據(jù)S i與S 2的差值對拉彎矯直機(jī)的入口速度和出口速度進(jìn)行控制，使延伸率 偏差控制在允許的范圍內(nèi)。
9、 一種帶鋼延伸率的自動控制方法，采用權(quán)利要求2所述的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟步驟一，設(shè)定帶鋼預(yù)設(shè)延伸率S 2和延伸率最大偏差值S 0; 步驟二，測量拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度；步驟三，根據(jù)拉彎矯直機(jī)入口速度和出口速度計算出帶鋼的實際延伸率S l;步驟三，比較帶鋼的實際延伸率Sl與帶鋼的預(yù)設(shè)延伸率S2，計算出Si與S2的差值A(chǔ)S ;步驟四，比較AS與So，當(dāng)A S的絕對值大于So時，對拉彎矯直機(jī)的入口速度和出口 速度進(jìn)行控制，直到I A S I < So或者I A S I = So。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的帶鋼延伸率的自動控制方法，其特征在于所述延伸率最大 偏差值So大于零且小于0.3 5 2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)及其控制方法，該可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)，按照帶鋼運行方向依次包括放卷、入口輥、拉彎矯直機(jī)、出口輥、收卷，以及分別驅(qū)動入口輥和出口輥的第一電機(jī)和第二電機(jī)，其特征在于還包括帶鋼入口和出口速度測量裝置、第一調(diào)速器、第二調(diào)速器及延伸率計算控制裝置。利用本發(fā)明所提供的可控制延伸率的帶鋼拉彎矯直系統(tǒng)及其帶鋼延伸率的自動控制方法，可在帶鋼拉彎矯直生產(chǎn)的過程中實現(xiàn)對帶鋼延伸率的閉環(huán)控制，自動化程度高，操作簡便快捷，具有穩(wěn)定性高和精確性高的優(yōu)點，大大提高了帶鋼平整生產(chǎn)及其加工產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號B21B37/56GK101585058SQ20081003788
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者浩 龐, 張漢華 申請人:上海精翔實業(yè)有限公司