一种热轧带钢中间坯切头控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于轧制过程自动控制技术领域，特别涉及一种热轧带钢中间坯切头控制 方法。
【背景技术】
[0002] 热轧带钢在经过粗轧机组轧制成中间坯后，头尾会出现舌头形、鱼尾形等缺陷，并 且由于中间坯在辊道运输过程中受空气和冷却水影响，头尾温度往往偏低。为了保证后续 生产的稳定性，在进入精轧机组前需要对中间坯头尾进行切除。对中间坯头尾的剪切是由 布置在精轧机组入口处的转鼓式飞剪通过自动控制在中间坯正常前进过程中完成的。
[0003] 转鼓式飞剪由上下两个转鼓构成，上下转鼓通过其两端的双列圆柱滚动轴承安装 在机架的轴承孔内，与机架形成一个整体。每个转鼓上有一片头刀和一片尾刀，两刀互差角 度180度，飞剪的跟踪角度指上剪鼓头刀的角度，转鼓式飞剪结构图如图1所示。每个剪刃 由液压弹簧夹紧缸通过楔块将其紧固在转鼓上，实现剪刃的在线快速更换，每对剪刃的重 叠量和侧隙可以通过转鼓上的垫片调整。
[0004] 中间坯头部剪切的工作过程如下：飞剪等待时头刀停在启动位置，当收到启动信 号后，飞剪转鼓启动并加速运行达到剪切速度，在180度切断带钢。飞剪在转过180度后开 始降速，在停止位置时速度降为零，接着反向转动在启动位置的180度反向位置停止，中间 坯头部剪切过程中的飞剪角度图如图2所示。这时切头过程结束，此时飞剪尾刀处于启动 位置，为切尾做好准备。
[0005] 从飞剪切头的各个位置点、剪切速度等来看，飞剪剪切启动时使用的只是一个中 间坯瞬时速度。事实上，由于中间坯与中间辊道打滑等现象的存在，中间坯速度不可能为定 值，这样必然会导致切头长度的偏差，降低了头部剪切精度和产品成材率。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种热轧带钢中间坯切头控制方法，克服 飞剪启动剪切后中间坯速度波动的问题，以达到提高头部剪切精度的目的。
[0007] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0008] 一种热轧带钢中间坯切头控制方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1、获取热轧带钢中间坯运行速度和热轧带钢中间坯头部到飞剪剪切点的初 始长度；
[0010] 步骤2、飞剪控制系统确定当前所需飞剪加速时间、飞剪加速度和恒速运行时间；
[0011] 步骤2-1、对实时获取的热轧带钢中间坯运行速度进行低通滤波，并通过对低通 滤波后的热轧带钢中间坯运行速度积分计算热轧带钢中间坯头部到飞剪剪切点的实时长 度；
[0012] 步骤2-2、确定热轧带钢中间坯运行速度、剪切过程的能量损失、飞剪剪切速度之 间的函数关系，进而确定飞剪剪切速度；
[0013] 所述剪切过程的能量损失与带钢的宽度、带钢的厚度、转鼓半径及剪刃高度、传动 电机额定功率、飞剪整体的转动惯量有关；
[0014] 步骤2-3、根据飞剪剪刃从启动开始点到剪切点的弧长和飞剪剪切速度，计算飞剪 从开始运动到剪切的加速时间；
[0015] 步骤2-4、根据热轧带钢中间坯运行速度积分计算热轧带钢中间坯已经运行长度， 从而计算当前时刻热轧带钢中间坯上的剪切点到飞剪剪切点的长度、在当前时刻的热轧带 钢中间坯运行速度下热轧带钢中间坯还需要运行的时间；
[0016] 步骤2-5、通过对飞剪的实时旋转速度积分实时计算飞剪已经旋转的弧长，得到飞 剪转鼓还需要旋转的弧长；
[0017] 步骤2-6、根据飞剪转鼓还需要旋转的弧长、飞剪剪切速度、在当前时刻的热轧带 钢中间坯运行速度下热轧带钢中间坯还需要运行的时间，计算当前热轧带钢中间坯头部剪 切所需要的飞剪加速时间、飞剪加速度和恒速运行时间；
[0018] 步骤3、飞剪控制系统通过飞剪电机控制飞剪先以飞剪加速度持续运行所需飞剪 加速时间，再匀速持续运行恒速运行时间，完成热轧带钢中间坯切头控制。
[0019] 所述的热轧带钢中间坯切头控制方法所采用的热轧带钢中间坯切头控制系统，包 括：第一热金属检测仪、测速仪、第二热金属检测仪和飞剪控制系统；
[0020] 所述第一热金属检测仪、测速仪、第二热金属检测仪沿带钢前进方向顺序安装在 带钢中间坯运输辊道上方；
[0021] 第一热金属检测仪的输出端、测速仪的输出端、第二热金属检测仪的输出端分别 连接飞剪控制系统的输入端，飞剪控制系统的输出端连接飞剪电机的控制输入端。
[0022] 所述第二金属检测仪采用扫描式热金属检测仪。
[0023] 有益效果：
[0024] 本发明采用了测速仪直接测量中间坯运行速度，并使用低通滤波器对速度进行低 通滤波，综合考虑剪切能量损失和超前率获得了飞剪剪切速度，通过对中间坯实时速度积 分获得实时剪切距离和剪切剩余时间，根据飞剪转鼓剩余弧长和实际剪切速度得到了飞剪 实时加速度和加速时间。本发明在大多轧制现场环境下均能方便的实现，根据实际速度实 时调整飞剪加速度和加速时间后可以大幅度提高中间坯头部剪切精度，可以广泛推广到使 用转鼓式飞剪的生产企业中。
【附图说明】
[0025] 图1为转鼓式飞剪结构图；
[0026] 图2为中间坯头部剪切过程中的飞剪角度图；
[0027] 图3为本发明【具体实施方式】的飞剪区域设备和检测仪表布置图；
[0028] 图4为本发明【具体实施方式】的飞剪启动及运行过程中的位置示意图；
[0029] 图5为本发明【具体实施方式】的热轧带钢中间坯切头控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0031] 本实施例中，某带钢热轧工程飞剪控制系统，其中间坯头尾采用转鼓式飞剪剪切， 热轧带钢中间坯切头控制系统，包括：第一热金属检测仪、测速仪、第二热金属检测仪和飞 剪控制系统；第一热金属检测仪、测速仪、第二热金属检测仪沿带钢前进方向顺序安装在带 钢中间坯运输辊道上方；第一热金属检测仪的输出端、测速仪的输出端、第二热金属检测仪 的输出端分别连接飞剪控制系统的输入端，飞剪控制系统的输出端连接飞剪电机的控制输 入端。
[0032] 测速仪采用Beta Laser Mike LS8000-3激光测速仪，飞剪控制系统采用西门子 TDC工艺控制系统完成飞剪控制功能，飞剪电机额定转速600rpm，额定功率为600kW。第一 热金属检测仪采用选用常州潞城HMD5热金属检测仪，第二金属检测仪选用KELK HMD2048 扫描式热金属检测仪。
[0033] 分别设置信号接口形式和接口参数，将热金属检测信号和速度信号连接到飞剪控 制系统，实现中间坯速度的直接测量，通过普通热金属检测器安装位置对中间坯头部到飞 剪剪切点的长度进行初步修正，并通过扫描式高精度热金属检测器安装位置对中间坯头部 到飞剪剪切点的长度进行精确修正，飞剪区域设备和检测仪表布置图如图3所示。
[0034] 一种热轧带钢中间坯切头控制方法，如图5所示，包括以下步骤：
[0035] 步骤1、获取热轧带钢中间坯运行速度和热轧带钢中间坯头部到飞剪剪切点的初 始长度；
[0036] Beta Laser Mike LS8000-3激光测速仪安装于距离飞剪中心线5m的位置，设置 接口形式采用5V增量式脉冲信号，设置接口参数：5000个脉冲表示lm/s的速度信号；第一 热金属检测仪安装于距离飞剪中心线8m的位置，设置接口形式采用24V数字量输入信号； 第二金属检测仪安装于距离飞剪中心线3m的位置，设置接口形式采用24V数字量输入信 号；第一热金属检测仪、测速仪、第二热金属检测仪分别连接到西门子TDC工艺控制系统的 SM500信号模块上，通过编程读取出中间坯的实时速度，当第一热金属检测仪检测到信号时 将中间坯头部到飞剪剪切点的长度修正为8m，当第二金属检测仪检测到信号时将中间坯头 部到飞剪剪切点的长度修正为3m ;
[0037] 步骤2、飞剪控制系统确定当前所需飞剪加速时间、飞剪加速度和恒速运行时间；
[0038] 步骤2-1、对实时获取的热轧带钢中间坯运行速度进行低通滤波，并通过对低通 滤波后的热轧带钢中间坯运行速度积分计算热轧带钢中间坯头部到飞剪剪切点的实时长 度；
[0039] 为了避免热轧带钢中间坯速度Vs以极小幅值高频变化对计算过程的影响，使用双 线性滤波器对其进行低通滤波得到热轧带钢中间坯实时速度为vs，f;