专利名称：一种热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法
技术领域：
本发明属于金属板的无切削加工处理领域，尤其涉及一种用于金属板矫直的热矫直机的控制方法。
背景技术：
热矫直机是宝钢厚板部的主要工艺设备之一，布置在加速冷却装置之后，其采用大变形量矫直方案对钢板进行热矫直，用来消除轧后和/或加速冷却后钢板的不平直度。热矫直机的生产工艺主要是根据待矫直钢板的钢种、规格、性能以及钢板的外形、质量的要求来确定矫直工艺参数，如(I)矫直温度矫直温度过高，钢板到冷床上又会重新产生瓢曲和波浪形；矫直温 度过低，钢的屈服点上升，矫直效果不好，而且矫后钢板表面残余应力高，降低了钢的性能，特别是冷弯性能。(2)矫直道次矫直道次取决于每一道次的矫直效果，操作者要根据钢板外形情况、轧制周期、轧件长度和终轧温度等因素来确定矫直道次。(3)矫直压下量矫直压下量也即过矫量，它的大小直接影响钢板矫直弯曲变形的曲率值。压下量过小，曲率值满足不了变形要求，钢板的剩余曲率没有降到规定值以下，此时即使增加矫直道次也不能使钢板平直；若压下量太大，虽可减少矫直道次，但可能造成端部粘辊的事故。宝钢厚板部的5m产线9辊热矫直机投产至今已有6年时间。投产初期，该热矫直机的矫直策略为5道次矫直(金属板每通过热矫直机一次，计为一次矫直过程/次数，业内简称“道次”)，后经优化，将矫直道次减少为3道次，在提高矫直节奏的同时也增加了矫直机的负荷。至2006年底，管线钢开始在该5m产线大规模生产，由于管线钢的生产工艺中包含了 ACC(Accelerate Cooling Control,轧后加速冷却)加速冷却工艺,钢板在经过精轧机轧制和ACC冷却后到达热矫直机时，头部翘头的情况非常严重且普遍。对于这类钢板，当时采用的是“穿带模式”的矫直方法，即钢板到达矫直机之前，操作工通过观察钢板板型，估计翘头部分的高度，从而预先将矫直机辊缝手动抬起(通常为250mm至300mm，而板厚通常为20mm以下)，待钢板头部穿过矫直机后，再下压辊缝，对钢板后半部分进行矫直，直到尾部离开矫直机。在第二道次(即业内俗称的“反道次”)和第三道次矫直时，再采用正常矫直方法进行处理，故在第二、第三道次矫直时就无“预先将矫直机辊缝手动抬起”的操作步骤。上述这种“穿带模式”的矫直方法，可以有效避免钢板头部翘头严重对矫直机入口辊道及传动设备的冲击；但是在钢板的反道次矫直时，由于是采用正常矫直方法，矫直速度达到I. 8m/s，较高的矫直速度仍然会使钢板头部翘头部分在进入矫直机时，对矫直机出口辊道及传动设备造成很大冲击。上述这种矫直方法带来的不利影响主要有
(I)辊道表面产生压痕,从而在矫直时使钢板表面产生划伤。生产现场的应对处理措施需停机对辊道表面进行在线修磨，修磨时间通常为15分钟。(2)出口上部辊道吊紧螺栓疲劳断裂。生产现场的应对处理措施更换矫直机工作辊，更换时间最少4小时。(3)出口传动变频器过电流跳电。生产现场的应对处理措施复位后重新送电，处理时间通常为5分钟。鉴于以上停机时间对企业效益会产生的重大影响，如果能够找到一种控制方法，在反道次矫直时，对钢板头部翘头对矫直机出口辊道及传动设备的冲击进行控制，从而降 低此类冲击负荷，那么不仅保护了上述设备，还避免了长时间停机对生产企业造成的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其通过对钢板的位置进行检测，结合钢板所处道次进行判断，依据钢板头部位置来自动控制矫直机的钢板矫直速度，可有效地控制反道次矫直时钢板头部翘头部分对矫直机出口辊道的冲击负荷，又不影响原有的生产节奏，对现有设备的产量/效率基本无影响，有助于保护传动设备以及延长设备使用寿命。本发明的技术方案是提供一种热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，包括热矫直机PLC控制系统接受上位中央集中控制系统的矫直参数设定，根据设定参数进行矫直机的相定设定，采集设置在热矫直机两端的4个光栅的输出信号，根据其信号状态来判断钢板的位置，根据钢板与热矫直机的位置关系，控制热矫直机的矫直速度，并将矫直后的实测值上传至上位中央集中控制系统，其特征是A、采用正常工艺流程进行待矫直钢板的第I道次矫直，并上传第I道次矫直实测值；B、第I次正道次矫直结束后，矫直道次数加1，检测第1# 第4#光栅是否处于激活状态；C、若仅第4光栅处于激活状态，则进行第2道次设定值的接收和相应设定；D、检测相应设定是否到位，若设定已经到位，开始第2次矫直过程；E、检测各个光栅是否处于激活状态；F、若第3#、第4#光栅均被激活，启动矫直机内部物料跟踪，以第3#光栅为O位，对待矫直钢板所处位置进行追踪；同时，矫直机设定速度为咬钢速度；G、检测各光栅是否处于激活状态；H、若第2#、第3#、第4#光栅均被激活，则判定待矫直钢板已经完全进入矫直机；I、矫直机的设定速度加速至矫直速度；J、继续检测各个光栅是否处于激活状态；K、当第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，将矫直机的设定速度自动减速至防翘头速度；L、再次检测各个光栅是否处于激活状态；
Μ、若仅第1#光栅处于激活状态，其余光栅均为熄灭状态时，将矫直机的设定速度降至0，并将本道次矫直实测值上传；N、第2道次矫直过程结束；O、矫直道次数加1，再按正常流程进行下一道次的矫直工艺过程。进一步的，当第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，延时将矫直机的设定速度减速至防翘头速度。进一步的，当所述的第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，且矫直道次数为2时，触发降速信号，开始计算延时时间，当达到延时时间后，将矫直机的设定速度降为防翘头矫直速度。具体的，上述的延时时间为
延时时间=(9米/矫直速度)_提前量其中，9米为第1#、第2#光栅之间或第3#、第4#光栅之间的距离，提前量为从矫直速度降至矫直速度所需要的时间。其所述的提前量通过下述方法确定at2/2 = (V2-V1)即提前量=产(矫直速度:矫直速画其中，a为矫直机加速度，为矫直机的设备参数；矫直速度为防翘头矫直速度。进一步的，所述的延时时间对整个矫直过程所产生的延时为T= (1-K防裡头)*5· 36/(1(防裡头抑矫直)其中，K ^^^为O. 5，V矫直为正常矫直速度。具体的，当所述的第W、第2#光栅处于激活状态激活，第3#、第4#光栅处于熄灭状态时，则判定待矫直钢板头部的翘头部分已经进入矫直机。更进一步的，所述的咬钢速度为矫直速度的80%。更进一步的，所述的防翘头矫直速度为矫直速度头部=矫直速度*K防裡头其中，O〈 K防裡头〈1，其所述的Kraa根据调试时对比传动扭矩的变化得到。具体的，所述的Kks头为O. 5。与现有技术比较，本发明的优点是I.本技术方案通过反道次矫直时根据钢板的位置来控制矫直速度的控制方法，能够有效的降低反道次矫直时，钢板头部翘头部分对矫直机出口辊道的冲击负荷；2.当钢板头部翘头部分进入矫直机前，本控制方法自动将矫直速度降下来，使得翘头部分进入矫直机时，传动扭矩曲线非常平稳；3.采取了延时触发的方案，不会影响矫直节奏，对现有设备的产量/效率基本无影响，有助于保护传动设备以及延长设备使用寿命。
图I是现有矫直机及其各个光栅的布置结构示意图2是现有矫直机的正常矫直工艺流程示意图；图3为本技术方案的反道次矫直工艺流程示意图；图4为反道次矫直时延时降速子循环的工艺流程示意图；图5为原有矫直机的PAD数据/信号不意图；图6为改造后矫直机的PAD数据/信号示意图；
图7为实施例中热矫直机反道次矫直的整个过程的PDA数据/信号示意图。图中I 4为第1# 第4#光栅，5和6为第一、第二高温计，7为钢板物流方向，8为热矫直机。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。图I中，为了阐述方便，在本说明书中，以钢板的生产物流方向定义钢板的头部及尾部，同理，以钢板的生产物流方向来定义热矫直机的前端和后端，故在图中左侧为前端(或简称入口)，右侧为后端(或简称出口)。在现有的热矫直机8的前端和后端，分别设置有第一高温计5、第1#光栅I、第2#光栅2、第3#光栅3、第4#光栅4和第二高温计6，图中钢板的生产物流方向7为从左向右。图中各个检测部件之间实际现场位置的关系第1#光栅距离矫直机入口 9米，第2#光栅距离矫直机入口 O米，第3#光栅距离矫直机出口 O米，第4#光栅距离矫直机出口 9米。矫直机本体长度为5. 36米。当正道次(奇数次)矫直时，钢板是从左向右通过矫直机，接受矫直处理；当反道次(偶数次)矫直时，钢板是从右向左通过矫直机，接受矫直处理，故业内有正、反道次之称。现有矫直生产工艺采用的“穿带模式”矫直方法，在第一道次时，当钢板到达矫直机之前，操作工通过观察钢板板型，估计翘头部分的高度，从而预先将矫直机辊缝手动抬起，待钢板头部穿过矫直机后，再下压辊缝，对钢板后半部分进行矫直，直到尾部离开矫直机。在第二道次(即业内俗称的“反道次”)和第三道次矫直时，再采用正常矫直方法进行处理，故在第二、第三道次矫直时就无“预先将矫直机辊缝手动抬起”的操作步骤。上述这种“穿带模式”的矫直方法，可以有效避免钢板头部翘头严重对矫直机入口辊道及传动设备的冲击；但是在钢板的反道次矫直时，由于是采用正常矫直方法，矫直速度达到I. 8m/s，较高的矫直速度仍然会使钢板头部翘头部分在进入矫直机时，对矫直机出口辊道及传动设备造成很大冲击。根据现场PAD (Process Data Acquisition,过程数据采集系统)实测数据分析,当时的扭矩峰值可达到5000Nm左右，对矫直机出口辊道和传动设备造成了很大的冲击。图2中，采用现在的“穿带模式”矫直方法开始矫直时，热矫直机PLC控制系统首先进行初始化，当检测到第一高温计有输出信号时(俗称被激活，下同)，说明待矫钢板从左向右开始运动，准备进入热矫直机。热矫直机PLC控制系统向上级中央控制系统发出请求，接收矫直模型设定值，并按设定值执行矫直机的各项运行参数设定。当第1#光栅被激活时，说明待矫钢板已经进入热矫直机的工作范围，矫直机开始进行矫直工艺步骤。当第1#、第2#光栅均被激活时，启动矫直机内部物料跟踪，以第2#光栅为O点位，对物料所处位置进行跟踪；同时将矫直机的速度设定为咬钢速度(咬钢速度为矫直速度的80% )。当第1#、2#、3#光栅被激活或第2#、3#光栅被激活(针对待矫钢板尺寸较短的情况)时，判断钢板已经完全处于矫直机内部，此时将矫直机的设定速度提升至矫直速度。当只有第4#光栅被激活时，说明钢板已经完全离开矫直机，则本次矫直过程结束，将矫直机的速度降至O;将本次矫直过程的实测值上传，等待下一道次的矫直参数设
定。 上述这种矫直工艺，由于矫直速度为一恒定值，会造成待矫钢板尾部的翘起(即俗称的翘头)，其结果是当钢板的反道次矫直时，由于矫直速度达到I. 8m/s，较高的矫直速度会使钢板头部翘头部分在进入矫直机时，对矫直机出口辊道及传动设备造成很大冲击。图3为本技术方案的反道次矫直工艺流程示意图。本矫直工艺流程/控制方法的设计思路，基于必须满足以下2个要求I、有效性。新的控制方法要确保能够有效的降低反道次矫直时，钢板头部翘头部分对矫直机出口辊道的冲击负荷，衡量指标为出口辊道变频器上传的实际扭矩。2、不影响生产节奏。由于厚板部5m产线为双机架生产，生产节奏较快，新的控制方法不能影响原有的生产节奏，降低产量。如图所示，本技术方案的反道次矫直工艺的前半部分与正常矫直工艺基本相同，其区别在于当钢板头部翘头部分反向(即图I中的从右向左)进入矫直机时，自动将矫直速度降下来，此时矫直机的速度为咬钢速度，当待矫钢板反向完全进入矫直机后，矫直机加速至正常矫直速度，当第4#光栅处于熄灭状态，第2#、3#光栅处于激活状态时，将矫直机的设定速度降至防翘头速度，直至第1#光栅被激活，其余光栅均处于熄灭状态时，判断钢板已经完全移出矫直机，本道次矫直过程结束。图4中，进一步的，在图3所示的工艺过程中，当第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，且矫直道次数为2时，触发降速信号，开始计算延时时间，当达到延时时间后，将矫直机的设定速度降为防翘头矫直速度。具体的，上述的延时时间为延时时间=(9米/矫直速度)_提前量其中，9米为第1#、第2#光栅之间或第3#、第4#光栅之间的距离，提前量为从矫直速度降至矫直速度所需要的时间。上述的提前量通过下述方法确定
权利要求
1. 一种热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，包括热矫直机PLC控制系统接受上位中央集中控制系统的矫直参数设定，根据设定参数进行矫直机的相定设定，采集设置在热矫直机两端的4个光栅的输出信号，根据其信号状态来判断钢板的位置，根据钢板与热矫直机的位置关系，控制热矫直机的矫直速度，并将矫直后的实测值上传至上位中央集中控制系统，其特征是 A、采用正常工艺流程进行待矫直钢板的第I道次矫直，并上传第I道次矫直实测值； B、第I次正道次矫直结束后，矫直道次数加1，检测第1# 第4#光栅是否处于激活状态； C、若仅第4光栅处于激活状态，则进行第2道次设定值的接收和相应设定； D、检测设定是否到位，若设定已经到位，开始第2次矫直过程； E、检测各个光栅是否处于激活状态； F、若第3#、第4#光栅均被激活，启动矫直机内部物料跟踪，以第3#光栅为O位，对待矫直钢板所处位置进行追踪；同时，矫直机设定速度为咬钢速度； G、检测各光栅是否处于激活状态； H、若第2#、第3#、第4#光栅均被激活，则判定待矫直钢板已经完全进入矫直机； I、矫直机的设定速度加速至矫直速度； J、继续检测各个光栅是否处于激活状态； K、当第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，将矫直机的设定速度自动减速至防翘头速度； L、再次检测各个光栅是否处于激活状态； M、若仅第1#光栅处于激活状态，其余光栅均为熄灭状态时，将矫直机的设定速度降至O，并将本道次矫直实测值上传； N、第2道次矫直过程结束； O、矫直道次数加1，再按正常流程进行下一道次的矫直工艺过程。
2.按照权利要求I所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是当第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，延时将矫直机的设定速度减速至防翘头速度。
3.按照权利要求2所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是当所述的第2#、第3#光栅处于激活状态，第4#光栅处于熄灭状态时，且矫直道次数为2时，触发降速信号，开始计算延时时间，当达到延时时间后，将矫直机的设定速度降为防翘头矫直速度。
4.按照权利要求3所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的延时时间为 延时时间=(9米/矫直速度)-提前量 其中，9米为第1#、第2#光栅之间或第3#、第4#光栅之间的距离，提前量为从矫直速度降至矫直速度所需要的时间。
5.按照权利要求4所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的提前量通过下述方法确定at2/2 = (V2-V1)
6.按照权利要求3所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的延时时间对整个矫直过程所产生的延时为T = (1-K防裡头)*5· 36/ (K防裡头*v矫直) 其中，KKsa为O. 5，Vga为正常矫直速度。
7.按照权利要求I或2所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是当所述的第1#、第2#光栅处于激活状态激活，第3#、第4#光栅处于熄灭状态时，则判定待矫直钢板头部的翘头部分已经进入矫直机。
8.按照权利要求I所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的咬钢速度为正常矫直速度的80%。
9.按照权利要求I所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的防翘头矫直速度为
10.按照权利要求9所述的热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，其特征是所述的K防s头为O. 5。
全文摘要
一种热矫直机反道次矫直时的降负荷控制方法，属金属加工处理领域。其通过对钢板的位置进行检测，结合钢板所处道次进行判断，依据钢板头部位置来自动控制矫直机的钢板矫直速度，当钢板头部翘头部分进入矫直机前，将矫直速度降下来，使得翘头部分进入矫直机时，传动扭矩曲线非常平稳；采取延时触发方案，可有效地控制反道次矫直时钢板头部翘头部分对矫直机出口辊道的冲击负荷，不仅达到了保护传动设备的目的，还避免了长时间停机对企业造成的损失。延长了设备使用寿命，有助于提高企业的综合经济效益。可广泛用于热矫直类机械装置的控制领域。
文档编号B21D1/02GK102896184SQ20111021255
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者顾华, 丁海绍, 张栋, 戎戈 申请人:宝山钢铁股份有限公司