一种炉辊控制方法和装置与流程

1.本发明涉及冶金行业炉辊自动控制的技术领域，特别涉及一种炉辊控制方法和装置。


背景技术：

2.连续卧式退火机组主要生产高牌号无取向硅钢，退火炉温度较高，带钢在开卷机开卷后经过清洗工艺进入退火机组的退火炉，退火炉为卧式结构，底部采用炉辊传动。正常生产过程中炉辊一直转动运输带钢，炉辊转动过程中受热均匀，不会发生弯曲变形。
3.但是生产过程中由于各种原因会导致退火炉停机，炉辊在停机工况下因受热不均匀极易发生弯曲变形，进而产生炉辊转动卡阻，导致炉内积带等一系列问题。


技术实现要素：

4.本发明的一种炉辊控制方法和装置，以解决退火炉的炉辊在停机工况下因受热不均匀导致发生弯曲变形的问题。
5.本发明实施例提供了以下方案：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种炉辊控制方法，应用于对退火炉的控制，所述退火炉内设置依次排布的n组炉辊，每组炉辊包括m个炉辊，n≥2、m≤3，n和m为正整数，所述控制方法包括：
7.判断是否接收到退火炉的异常停机信号；
8.若是，控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动。
9.在一种可选的实施例中，所述判断是否接收到退火炉的异常停机信号，包括：
10.检测所述炉辊是否停止转动；
11.若是，判断所述停止转动的持续时间是否大于阈值。
12.在一种可选的实施例中，在所述退火炉内，还包括设置在所述n组炉辊之前且位于所述退火炉入口的入口炉辊和在所述n组炉辊之后且位于所述退火炉出口的出口炉辊，在所述判断是否接收到退火炉的异常停机信号之后，还包括：
13.若是，则控制所述入口炉辊以第一方向转动，所述出口炉辊以第二方向转动，所述第一方向为沿着退火炉入口退出的方向，所述第二方向为沿着退火炉出口的方向。
14.在一种可选的实施例中，所述判断是否接收到退火炉的异常停机信号之前，还包括：
15.对所述n组炉辊中的每个炉辊标定传动号，包括：
16.对所述奇数组炉辊标定第一传动号，所述第一传动号包括所述奇数组炉辊的第一转动速度和第一转动方向；
17.对所述偶数组炉辊标定第二传动号，所述第二传动号包括偶数组炉辊的第二转动速度和第二转动方向，所述第一转动速度与第二转动速度相等，所述第一转动方向与第二转动方向相反。
18.在一种可选的实施例中，所述控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动之前，还包括：
19.获取所述n组炉辊在所述退火炉中所处的炉段信息；
20.基于所述炉段信息，获取相应炉段内的炉辊组所对应的目标传动号；
21.基于所述目标传动号，执行控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动的步骤。
22.在一种可选的实施例中，所述炉段信息包括：
23.低温段、高温段。
24.在一种可选的实施例中，在所述高温段时，所述第一转动速度和所述第二转动速度均为8～12m/min。
25.在一种可选的实施例中，所述奇数组炉辊和所述偶数组炉辊中的炉辊数量为两根。
26.第二方面，本发明实施例还提供了一种炉辊控制装置，应用于对退火炉的控制，所述退火炉内设置依次排布的n组炉辊，每组炉辊包括m个炉辊，n≥2、m≤3，n和m为正整数，所述控制装置包括：
27.判断模块，用于判断是否接收到退火炉的异常停机信号；
28.控制模块，用于接收到退火炉的异常停机信号后，控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动。
29.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
30.存储器，用于存储计算机程序；
31.处理器，用于执行所述计算机程序以实现第一方面中任一所述的方法的步骤。
32.本发明提供的一种炉辊控制方法和装置与现有技术相比，具有以下优点：
33.1.本发明的控制方法应用于对退火炉的控制，通过接收到退火炉的异常停机信号，控制退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动，持续转动的过程中炉辊受热更均匀，避免了退火炉内炉辊因停车受热不均导致的变形卡阻的问题，延长了炉辊的使用寿命，有效的控制退火炉内积钢，减少带钢褶皱甚至断带的发生。
34.2.本发明的控制方法适用性好、成本低，无需进行硬件改造，可应用于现有退火炉控制方法的更新升级。
附图说明
35.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的一种炉辊控制方法的流程图；
37.图2为本发明实施例提供的退火炉的结构示意图；
38.图3为本发明实施例的控制方法炉辊转矩和转速监测图；
39.图4为本发明对比例的控制方法炉辊转矩和转速监测图；
40.图5为本发明实施例提供的一种炉辊控制装置的结构示意图。
41.附图标记说明：
[0042]1‑
退火炉，2
‑
入口，3
‑
出口，4
‑
带钢，5
‑
炉辊，6
‑
奇数组炉辊，7
‑
偶数组炉辊，8
‑
入口炉辊，9
‑
出口炉辊，10
‑
低温段，11
‑
高温段。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
[0044]
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种炉辊控制方法的流程图，应用于对退火炉的控制，所述退火炉内设置依次排布的n组炉辊，每组炉辊包括m个炉辊，n≥2、m≤3，n和m为正整数，所述控制方法包括：
[0045]
s11，判断是否接收到退火炉的异常停机信号；
[0046]
具体请参阅图2，图2本发明实施例提供的退火炉的结构示意图，退火炉为卧式结构，退火炉的两端分别设有入口和出口，内部设有加热系统，带钢在进行退火时由入口和出口整体穿过退火炉，由多个炉辊承托带钢向出口输送，带钢根据退火工艺在开卷机开卷后经过清洗工艺进入退火炉，依次经过低温段、高温段、低温段，完成带钢的退火。其中，多个炉辊间隔排列于退火炉中，每个炉辊分别由对应的电机控制转动和停止，通常情况下炉辊数量为200根左右，应用于高牌号无取向硅钢的退火炉炉辊数量为228根，电机控制可以通过plc控制系统进行控制，当然，也可采用其他的工控方式。退火过程中出现机械故障、加热系统故障或加热炉的上下游工艺故障，轧辊停止传动，发出异常停机信号。
[0047]
在一种可选的实施例中，判断是否接收到退火炉的异常停机信号，包括：
[0048]
检测炉辊是否停止转动；
[0049]
若是，判断停止转动的持续时间是否大于阈值。
[0050]
需要说明的是，检测炉辊是否停止转动可以通过读取电机的编码器信息进行判断，阈值可以根据实际情况进行自由设定，通常设定为2min，准确判定是否收到退火炉的异常停机信号。
[0051]
s12，若是，控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动。
[0052]
需要说明的是奇数组炉辊和偶数组炉辊，是以退火炉的一端向另一端按每组的排列次序区分的，该退火炉内可以有奇数个组数的炉辊，也可以有偶数个组数的炉辊，每组炉辊的炉辊数量不大于3根，超过3根带钢在各个炉辊间产生悬垂的几率增大，易发生断带。奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动后，带钢在该状态下不发生平移，即可保持与整体炉辊相对静止，炉辊在旋转过程中受热均匀避免出现形变。
[0053]
在控制奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动时，可以控制奇数组炉辊正向转，偶数组炉辊反向转，当然，还可以是奇数组炉辊反向转，偶数组炉辊正向转，只要奇数组炉辊和偶数组炉辊的转动方向相反即可，在此并不作限定。
[0054]
待退火炉的异常消除后，控制炉辊停止，再恢复至初始运动状态，继续对带钢进行退火处理。炉辊以相反方向进行转动的启停可以依据退火状态的速度斜坡控制，退火状态
的速度斜坡是退火产线设计时确定下来的，与现场工艺、设备最为匹配，所以直接采用了机组原有的速度斜坡，保证设备不受到冲击损伤的前提下，尽可能快速的停止。
[0055]
在一种可选的实施例中，在退火炉内，还包括设置在n组炉辊之前且位于退火炉入口的入口炉辊和在n组炉辊之后且位于退火炉出口的出口炉辊，在判断是否接收到退火炉的异常停机信号之后，还包括：
[0056]
若是，则控制入口炉辊以第一方向转动，出口炉辊以第二方向转动，第一方向为沿着退火炉入口退出的方向，第二方向为沿着退火炉出口的方向。
[0057]
正常连续生产过程中，为保证生产过程的连续性，前后两卷带钢是通过在线焊接连接，再牵引带钢持续穿过退火炉，入口炉辊和出口炉辊分别以第一方向和第二方向转动，可防止入口、出口的带钢被拉进炉内导致后续无法焊接带钢，退火炉故障消除后可保证产线连续运行。
[0058]
在一种可选的实施例中，判断是否接收到退火炉的异常停机信号之前，还包括：
[0059]
对n组炉辊中的每个炉辊标定传动号，包括：
[0060]
对奇数组炉辊标定第一传动号，第一传动号包括奇数组炉辊的第一转动速度和第一转动方向；
[0061]
对偶数组炉辊标定第二传动号，第二传动号包括偶数组炉辊的第二转动速度和第二转动方向，第一转动速度与第二转动速度相等，第一转动方向与第二转动方向相反。
[0062]
第一转动方向可以是正向转，也可以是反向转，在第一转动方向为正向转时，第二转动方向为反向转，在第一转动方向为反向转时，第二转动方向为正向转。
[0063]
其中，第一传动号和第二传动号为在控制算法中每个炉辊对应的地址，因炉辊数量较多，若控制时对每个炉辊的速度和方向进行设定较为繁琐，控制程序臃肿，易出现控制错误，且影响控制器的运行速度。对每个炉辊标定对应的传动号以寻址赋值，每根炉辊都对应一个唯一的传动号，指针寻址会根据每根炉辊的传动号按照编辑好的逻辑关系，自动批量的下发速度和方向设定，控制更加简洁高效。
[0064]
在一种可选的实施例中，控制退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动之前，还包括：
[0065]
获取n组炉辊在退火炉中所处的炉段信息；
[0066]
基于炉段信息，获取相应炉段内的炉辊组所对应的目标传动号；
[0067]
基于目标传动号，执行控制退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动的步骤。
[0068]
在一种可选的实施例中，炉段信息包括：
[0069]
低温段、高温段。
[0070]
在一种可选的实施例中，在高温段时，第一转动速度和第二转动速度均为8～12m/min。，在低温段时，炉辊的转动速度比高温段低，具体为8～9m/min。
[0071]
炉辊的转动速度与带钢厚度关系密切，需要统筹考虑了产品在受热状态下的承受能力和电机承载的平衡关系，速度太快会对带钢造成磨损，甚至将薄料带钢磨穿；速度太慢应用于厚料退火的场景时，厚料质量较大，电机转矩大，不利于电机控制，且电机发热量较大，易对电机的使用寿命产生影响。本发明实施例经过多轮生产论证最终确定转速10m/min，保证带钢产品和电机均不受影响，且炉辊在该速度转动下受热均匀。
[0072]
根据带钢退火工艺要求，退火工艺中退火炉各段炉温各不相同，需要带钢依次经过低温段、高温段、低温段才可完成退火，获取n组炉辊在退火炉中所处的炉段信息，再控制对应的方向和速度进行转动。例如：位于高温段的奇数组炉辊以10m/min转动，位于高温段的偶数组炉辊以
‑
10m/min转动，位于低温段的奇数组炉辊以9m/min转动，位于低温段的偶数组炉辊以
‑
9m/min转动。当然，炉段信息可以根据退火工艺确定，对应确定炉辊的转速。可以理解，低转速有两个显著优点：
[0073]
1.保证炉辊均匀受热不发生弯曲变形的前提下，低转速可以减少炉辊辊面对带钢下表面的磨损。高温环境下，若炉辊高速运转，带钢会被磨穿形成穿孔，易导致带钢断带。
[0074]
2.低速可以降低电能消耗，降低成本。
[0075]
在一种可选的实施例中，奇数组炉辊和偶数组炉辊中的炉辊数量为两根。
[0076]
每个炉辊对应的传动号地址信息、转速和转动方向信息均设置于db块中，执行时对db块对应赋值即可控制炉辊按设定的转速和方向转动，db块的总数量影响plc控制器的执行速度，而每个db块的最大存储容量为20根炉辊信息。因此，炉辊数量设置为两根一组在编程处理时便于优化程序结构和简化程序执行，提高程序处理速度。
[0077]
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下优点：
[0078]
本发明的控制方法应用于对退火炉的控制，通过接收到退火炉的异常停机信号，控制退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动，持续转动的过程中炉辊受热更均匀，避免了退火炉内炉辊因停车受热不均导致的变形卡阻的问题，延长了炉辊的使用寿命，有效的控制退火炉内积钢，减少带钢褶皱甚至断带的发生。适用性好、成本低，无需进行硬件改造，可应用于现有退火炉控制方法的更新升级。
[0079]
退火炉实施本发明实施例的技术方案后，选取某一炉辊进行检测，请参阅图3，图3为本发明实施例的控制方法炉辊转矩和转速监测图，横坐标为时间轴信息，纵坐标为转速和转矩，通过图3信息可以得出炉辊转速和转矩无波动，表面炉辊无弯曲变形，彻底解决高温工艺下炉区异常停车导致的炉辊弯曲变形。
[0080]
对比例：
[0081]
对比例中所有炉辊采用正负交替摆动方式，正向摆动n秒，停s秒，反向摆动n秒，再正向摆动n秒，以此类推。
[0082]
请参阅图4，图4为本发明对比例的控制方法炉辊转矩和转速监测图，横坐标为时间轴信息，纵坐标为转速和转矩，该种控制方式炉辊转矩波动较大，由图4中虚线框内信息可知，炉辊实际转速波动较大，说明炉辊存在变形。经分析对比例受退火炉内加热方式的影响，炉辊底部受热，在摆动模式控制下炉辊有s秒处于静止状态，在较短的时间内高温区静止期间将会导致炉辊弯曲变形。
[0083]
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种炉辊控制装置，应用于对退火炉的控制，所述退火炉内设置依次排布的n组炉辊，每组炉辊包括m个炉辊，n≥2、m≤3，n和m为正整数，如图5所示为该装置实施例的结构示意图，所述控制装置包括：
[0084]
判断模块101，用于判断是否接收到退火炉的异常停机信号；
[0085]
控制模块102，用于接收到退火炉的异常停机信号后，控制所述退火炉内的奇数组炉辊和偶数组炉辊以相反的方向进行转动。
[0086]
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
[0087]
存储器，用于存储计算机程序；
[0088]
处理器，用于执行所述计算机程序以实现第一方面中任一所述的方法的步骤。
[0089]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0090]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0091]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0092]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0093]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0094]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。