本發(fā)明涉及一種安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機及其糾偏方法。

背景技術：

帶材自動對中裝置(CPC)主要由光電式探測頭、高頻光源發(fā)射器、數(shù)字電控器、線性位置傳感器、電液伺服閥和液壓站所構成。CPC是一個連續(xù)的閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，由探測頭連續(xù)地測量出行走帶鋼兩側的位置變化，將帶鋼的位置偏差信號輸入到數(shù)字電控器處理數(shù)據(jù)；電控系統(tǒng)的輸出值與液壓控制站的電液伺服閥相連；該位置偏差信號經(jīng)過電液轉換后，由伺服閥驅動液壓油缸帶動開卷機進行前后移動；此時帶鋼也會側向移動，以調整跑偏的帶鋼回到預定的中心線上，實現(xiàn)帶鋼自動對中功能。但是該功能僅應用于單機架可逆軋機的第一道次軋制時的帶材自動對中，后續(xù)道次的軋制時，CPC不參與偵測與控制輸出。

奎克化學的高速四輥可逆試驗軋機，主要設備有左卷取機(帶有浮動液壓缸)、軋機主體、右卷取機、潤滑系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成，同時在軋機左側入料端安裝了EMG的CPC(帶材自動對中裝置)。軋制帶材寬度范圍僅為100～200mm，由于該實驗軋機總體布局長度與工業(yè)可逆軋機基本相當，但帶材卻很窄，由于帶材受到壓力加工之后，會在帶材的寬度方向上存在受力不均勻現(xiàn)象，導致在軋制時發(fā)生鋼帶偏離中心位置，嚴重時發(fā)生斷帶。CPC本身自帶控制系統(tǒng)，是一個完成的閉環(huán)控制，并沒有相應的信號與軋機的PLC進行通訊。

由于CPC的自動對中功能，從左往右軋制時，可以保證帶材在進入軋機之前始終位于軋機的中心，避免因帶材在開卷前的位置不準確或者原料卷收卷不齊而導致帶材在軋制時偏離軋機中心，較少跑偏的風險。但是在從右往左軋制時，由于沒有輔助設備，需要依靠軋機操作者在操作時，憑肉眼觀察出口側的鋼帶位置，但無法判斷鋼帶的實際偏移量；只有當鋼帶偏移量超過肉眼可以分辨的時候或者需要靠卷尺測量后，操作者才能夠知道帶材的實際偏移方向，再通過調節(jié)軋制時的輥縫差來糾正鋼帶的位置。因肉眼分辨能力有限，當發(fā)生較大偏移時，會發(fā)生無法通過改變輥縫值來調整，最終導致收卷不齊或嚴重時出現(xiàn)軋制斷帶的事故；另外由于需要用卷尺測量實際鋼帶的位置，操作者會打開安全防護門進入到危險區(qū)域，存在嚴重的安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機，帶材在軋制過程中的實際位置可以直接顯示在HMI(人機界面)上，解決了之前需要看肉眼去分辨或用卷尺去測量的問題，同時提高了控制的準確性與可參考性，大大降低了操作者的操作強度，降低操作風險，提高軋制穩(wěn)定性并減少軋制事故。

本發(fā)明的另外一個目的是提供一種上述安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法。

實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是：一種安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機，包括左卷取機、軋機主體、右卷取機及電控系統(tǒng)，其中：

所述左卷取機、軋機主體和右卷取機從左至右依次設置；

所述軋機主體包括從上至下依次設置的上支撐輥、上工作輥、下工作輥和下支撐輥，所述軋機主體的前側為操作側，所述軋機主體的后側為傳動側；

所述電控系統(tǒng)包括控制器和與其相連的人機界面，所述控制器與所述軋機主體相連；

所述左卷取機的后側安裝有縱向移動裝置，所述縱向移動裝置采用位置控制油缸，所述位置控制油缸的輸出軸與所述左卷取機相連；

所述帶材自動對中裝置安裝在所述左卷取機的右側，所述帶材自動對中裝置位于所述左卷取機和軋機主體之間，所述帶材自動對中裝置的中心到所述軋機主體的中心的距離為3252mm；

所述帶材自動對中裝置與所述位置控制油缸相連；

所述帶材自動對中裝置通過DP線與所述控制器相連。

上述的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機，其中，所述帶材自動對中裝置檢測帶材的位置偏差信號，并通過DP線把該位置偏差信號通過I/O模塊傳輸?shù)剿隹刂破鳎宜鋈藱C界面上顯示帶材的位置偏差值。

上述的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機，其中，所述帶材自動對中裝置與所述位置控制油缸通過PLC信號控制相連。

本發(fā)明的還提供了一種上述安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法，包括以下步驟：

S1，帶材從左向右軋制時，所述帶材自動對中裝置檢測帶材的中心線的實際位置與軋機主體的中心線之間的實際偏移量，當帶材的實際偏移量大于所述帶材自動對中裝置的控制精度時，若帶材的實際偏移量大于零，則所述帶材自動對中裝置驅動所述位置控制油缸帶動左卷取機向傳動側調整帶材的位置，直至帶材的中心線與軋機主體的中心線重合；若帶材的實際偏移量小于零，則所述帶材自動對中裝置驅動所述位置控制油缸帶動左卷取機向操作側調整帶材的位置，直至帶材的中心線與軋機主體的中心線重合；

S2，帶材從右向左軋制時，包括以下兩種模式：

S21，手動控制模式：所述帶材自動對中裝置檢測帶材的中心線的實際位置與軋機主體的中心線之間的實際偏移量，并通過DP線把該實際偏移量傳輸?shù)剿隹刂破?，所述控制器將所述實際偏移量傳輸給所述人機界面，所述人機界面上顯示帶材的實際偏移量；操作者通過人機界面得到從所述帶材自動對中裝置反饋的帶材的實際偏移量，準確判斷帶材的實際位置，操作者手動調節(jié)輥縫差，并持續(xù)觀察人機界面上的帶材的實際偏移量，判斷帶材的位置變化，直至帶材無偏移或者穩(wěn)定在某個數(shù)值；

S22，自動控制模式：在人機界面上設定最大允許偏差值，所述帶材自動對中裝置檢測出口側的帶材的中心線的實際位置與軋機主體的中心線之間的實際偏移量，并通過DP線把該實際偏移量傳輸?shù)剿隹刂破?，所述控制器將所述實際偏移量傳輸給所述人機界面，所述人機界面上顯示帶材的實際偏移量；當帶材的實際偏移量超過最大允許偏差值，且傳動側與操作側的軋制力差小于50kN，軋制速度低于400MPM時，所述控制器根據(jù)當前軋制速度計算相應調整時間并輸出輥縫差調節(jié)量，從而控制帶材的軋制位置。

上述的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法，S22中，所述最大允許偏差值初始設定為5mm；所述輥縫差調節(jié)量的單次輸出值初始設定為10um；

所述調整時間的計算公式為：

Y＝n×(3.252m/軋制速度)

其中，Y為調整時間，軋制速度的單位為m/s，n＝0～900％，所述控制器經(jīng)過Y秒延遲時間后觸發(fā)輥縫差的自動調節(jié)。

采用了本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的技術方案，帶材在軋制過程中的實際位置可以直接顯示在HMI(人機界面)上，解決了之前需要看肉眼去分辨或用卷尺去測量的問題，同時提高了控制的準確性與可參考性，大大降低了操作者的操作強度，降低操作風險，提高軋制穩(wěn)定性并減少軋制事故。

采用了本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法的技術方案，帶材自動對中裝置能夠與軋機的控制器(PLC)進行通訊，在從右向左軋制時，利用帶材自動對中裝置在四輥可逆軋機上檢測的帶材實際位置與軋機中心位置的偏差來調節(jié)軋機的輥縫差，在軋機的HMI(Human Machine Interface，人機界面)上實時反饋帶材實際位置，并及時手動或自動調整輥縫差，避免帶材的嚴重跑偏或是因為跑偏而引起的斷帶事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的布局示意圖；

圖2a為帶材向操作側偏離的結構示意圖；

圖2b為帶材自動對中裝置糾正帶材位置后的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法的流程圖；

圖4a為帶材向操作側偏移的結構示意圖；

圖4b為帶材向傳動側偏移的結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例結合附圖進行詳細地說明：

請參閱圖1和圖2a，一種安裝有帶材自動對中裝置5的四輥可逆軋機，包括左卷取機1、軋機主體2、右卷取機3及電控系統(tǒng)，左卷取機1、軋機主體2和右卷取機3從左至右依次設置；軋機主體2包括從上至下依次設置的上支撐輥21、上工作輥22、下工作輥23和下支撐輥24，軋機主體2的前側為操作側，軋機主體2的后側為傳動側；電控系統(tǒng)包括控制器和與其相連的人機界面，控制器與軋機主體2相連；左卷取機1的后側安裝有縱向移動裝置，縱向移動裝置采用位置控制油缸4，位置控制油缸4的輸出軸與左卷取機1相連，位置控制油缸4帶動左卷取機1前后縱向移動。帶材自動對中裝置5安裝在左卷取機1的右側，帶材自動對中裝置5位于左卷取機1和軋機主體2之間，帶材自動對中裝置5的中心到軋機主體5的中心的距離為3252mm；帶材自動對中裝置5與位置控制油缸4通過PLC信號控制相連；帶材自動對中裝置5通過DP線與控制器相連。帶材自動對中裝置5檢測帶材的位置偏差信號，并通過DP線把該位置偏差信號通過I/O模塊傳輸?shù)娇刂破鳎胰藱C界面上顯示帶材的位置偏差值。

請參閱圖2a至圖4b，本發(fā)明的還提供了一種上述安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機的糾偏方法，包括以下步驟：

S1，帶材從左向右軋制時，帶材自動對中裝置5檢測帶材10的中心線a的實際位置與軋機主體的中心線b之間的實際偏移量A，當帶材的實際偏移量A大于帶材自動對中裝置5的控制精度B時，若帶材10的實際偏移量A大于零，則帶材自動對中裝置5驅動位置控制油缸4帶動左卷取機1向傳動側調整帶材10的位置，直至帶材10的中心線a與軋機主體的中心線b重合；若帶材10的實際偏移量A小于零，則帶材自動對中裝置5驅動位置控制油缸4帶動左卷取機1向操作側調整帶材10的位置，直至帶材10的中心線a與軋機主體b的中心線重合；

S2，帶材從右向左軋制時，包括以下兩種模式：

S21，手動控制模式：帶材自動對中裝置5檢測帶材的中心線的實際位置與軋機主體的中心線之間的實際偏移量A，并通過DP線把該實際偏移量A傳輸?shù)娇刂破鳎刂破鲗嶋H偏移量A傳輸給人機界面，人機界面上顯示帶材的實際偏移量；操作者通過人機界面得到從帶材自動對中裝置5反饋的帶材的實際偏移量A，準確判斷帶材的實際位置，操作者手動調節(jié)輥縫差，并持續(xù)觀察人機界面上的帶材的實際偏移量，判斷帶材的位置變化，直至帶材無偏移或者穩(wěn)定在某個數(shù)值；

S22，自動控制模式：在人機界面上設定最大允許偏差值C，帶材自動對中裝置5檢測出口側的帶材的中心線的實際位置與軋機主體的中心線之間的實際偏移量A，并通過DP線把該實際偏移量傳輸?shù)娇刂破?，控制器將實際偏移量A傳輸給所述人機界面，人機界面上顯示帶材的實際偏移量A；當帶材的實際偏移量A超過最大允許偏差值，且傳動側與操作側的軋制力差小于50kN，軋制速度低于400MPM時，控制器根據(jù)當前軋制速度計算相應調整時間并輸出輥縫差調節(jié)量，從而控制帶材的軋制位置。

最大允許偏差值需要根據(jù)實際運行情況決定，初始設定為5mm；輥縫差調節(jié)量的單次輸出值Z初始設定為10um。

調整時間的計算公式為：

Y＝n×(3.252m/軋制速度)

其中，Y為調整時間，軋制速度的單位為m/s，n＝0～900％，控制器經(jīng)過Y秒延遲時間后觸發(fā)輥縫差的自動調節(jié)。

本發(fā)明對傳統(tǒng)的CPC(帶材自動對中裝置)的功能進行擴展，基于CPC(帶材自動對中裝置)本身的帶材位置偵測功能，額外通過DP線把該偏差信號通過I/O模塊傳送到軋機的PLC(控制器)中，并把帶材的偏差值顯示在HMI(人機界面)上，讓操作者非常直觀的知道帶材的相對位置。當從右往左軋制時，由PLC程序自動或者操作者手動控制輥縫差來糾正帶材的位置。

請參閱圖4a和圖4b，利用該擴展功能對帶材在軋制過程中的糾偏的原理是，由于四輥可逆軋機沒有配置板形自動控制系統(tǒng)，操作側輥縫Gap_w和傳動側輥縫Gap_d輥縫差(Gap_w-Gap_d)無法通過實時監(jiān)控系統(tǒng)得到及時的調整。如圖4a所示，當操作側輥縫Gap_w大于傳動側輥縫Gap_d至某一臨界時(軋制力的水平分力F大于鋼帶與軋輥間的摩擦力)鋼帶發(fā)生向操作側的側向偏移，此時若無輔助設備，操作者很難判斷鋼帶的偏移量，同時也不知道該調節(jié)多大的輥縫差來減小鋼帶的持續(xù)側向偏移，因此若是操作員調整過度，又會發(fā)生傳動側輥縫Gap_d大于操作側輥縫Gap_w的情況(見圖4b)，當輥縫差超過某一臨界值時，鋼帶將向傳動側發(fā)生側向偏移，輕者造成收卷不齊，嚴重時可能引起斷帶事故。因此在這樣的情況下，由于CPC的帶材位置偵測功能，在從右往左軋制時，操作者可以根據(jù)HMI上實時顯示的帶材偏移量來調整輥縫差，并能及時知道調整量是否合理，從而避免操作失誤。具體的控制方式設計了手動控制和自動控制兩種模式。

本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機及其糾偏方法，當軋制方向為從左往右時，左側卷取機充當開卷機的作用，通過CPC的自動檢測到的鋼帶偏移量來調節(jié)縱向移動裝置，實現(xiàn)對中功能，將帶材始終保持在中心線位置，這樣只需要微調一下輥縫差即可保持正常的軋制；當軋制方向從右往左時，因右側卷取機是固定式的，無法調整帶材進入軋機的位置，并且也無法得知出口側(此時左側為出口側)帶材的實際偏移趨勢。通過增加擴展功能之后，如果在從右向左軋制時，出口側的帶材若發(fā)生偏移，CPC可以偵測到實際偏移量，若實際偏差量大于設定的最大允許偏差值時，PLC會根據(jù)當前軋制速度計算相應調整時間并輸出輥縫差調節(jié)量，從而控制帶材的軋制位置。

本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機及其糾偏方法，從左往右軋制時，利用CPC的自動對中功能，可以保證帶材在進入軋機之前始終位于軋機主體的中心，避免因帶材在開卷前的位置不準確或者原料卷收卷不齊而導致帶材在軋制時偏離軋機中心，減少跑偏的風險；當從右往左軋制時，由PLC程序自動或者操作者手動控制輥縫差來糾正帶材的位置，避免操作失誤，保證帶材位于軋機主體的中心。

綜上所述，本發(fā)明的安裝有帶材自動對中裝置的四輥可逆軋機及其糾偏方法，帶材在軋制過程中的實際位置可以直接顯示在HMI上，解決了之前需要看肉眼去分辨或用卷尺去測量的問題，同時提高了控制的準確性與可參考性，大大降低了操作者的操作強度，降低操作風險，提高軋制穩(wěn)定性并減少軋制事故。可應用于軋鋼領域，尤其是無板形控制的可逆軋機。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。