本发明属于冶金的技术领域，具体涉及一种中厚板坯在轧制前去除板坯头尾部毛刺的生产工艺。
背景技术：
板坯进行切割时，板坯割缝融化的铁渣形成毛刺，毛刺残留会导致在轧制时产生钢板表面异物压入缺陷。为了减少毛刺残留、减少钢板表面异物压入缺陷，去毛刺机是必不可少的设备。去毛刺机安装在厚板厂二切线区域，主要用于去除火切机切割的板坯头部、尾部或头尾部的毛刺，你以减少毛刺残留、减少钢板表面异物压入缺陷。
gega公司的去毛刺机其去毛刺工艺控制过于繁琐，同时设备的维护量较大，既限制去毛刺机的产能又需花费较高的维护费用。
gega公司的去毛刺机总控制流程如图1所示，在去板坯毛刺时，二切线系统通将去毛刺模式下发去毛刺机，去毛刺机接收去毛刺模式后请求去毛刺区域辊道控制所有权(只能控制辊道正反转，不能更改辊道速度)，去毛刺机去完毛刺后交还去毛刺区域辊道控制所有权，并发送去毛刺机完成去毛刺信号。
随着湛江钢铁厚板厂的正式投产，提高产能成为厚板厂全体人工奋斗的目标，但由于厚板厂去毛刺机属于搬迁设备，08年由gega公司设计并投入使用，其去毛刺工艺流程要求控制精度高，例如，当去头部毛刺时，其首先需将板坯头部运送到去超过毛刺辊30cm的位置，不能超过太多，也不能太少，其精度通过光栅控制，然后再将摆臂摆下，在摆臂的同时辊道运转，从而达到去毛刺效果。为了保证摆臂不会骑在钢板上又有一套保护摆臂的控制方法，因此此套设备具有较多的光栅和限位，加大了去毛刺机的维护量。同时，其去毛刺工艺大致如下：1.摆臂摆到安全位置待命；2.将板坯运送到某个固定位置并停止；3.摆臂摆下推动板坯；4.辊道带动板坯运动，通过摆臂和辊道速度去除毛刺；5.完成去毛刺后板坯停止，摆臂摆到安全位置；6.辊道将板坯运送出去毛刺机区域辊道；此过于工艺流程繁琐，而且期间板坯要停止并等待摆臂到位等步骤，去毛刺效率低，严重拉低了二切线整体产能。
上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法，以解决目前去毛刺机去毛刺工作效率低下、维护费用高、能耗高等问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法，包括如下步骤：
s1、当火切机进行一切二或一切三后，将切割后的板坯当前温度下的抗拉强度σ、宽度w、重量m信息下传到二切线控制系统；
s2、二切线控制系统根据输入的当前温度下的抗拉强度σ、宽度w和重量m信息，通过动量模型计算出板坯运动速度v0，该板坯运动速度v0使板坯产生可仅通过撞击的方式使板坯上的毛刺脱落所需的动量；
s3、二切线控制系统确定板坯的去毛刺模式并将去毛刺模式下发去毛刺机，该去毛刺模式为去头、去尾或者去头尾模式；
s4、二切线控制系统以该板坯运动速度v0控制辊道转速，去毛刺机根据去毛刺模式以撞击的方式执行去头、去尾或者去头尾步骤，完成步骤后将辊道所有权交还二切线控制系统。
作为进一步的改进，在所述步骤s2中，动量模型计算如下：
根据材料力学知识，对于塑性材料，当其受到的剪切力大于其剪切强度极限τb时，其将发生断裂，公式如下：
对于塑性材料：
τb＝0.8σb
其中τb为剪切强度极限，σb为当前温度下的抗拉强度；
根据材料力学知识：
a剪切面积＝w×h
其中a为剪切面积；w为板坯宽度，h为毛刺厚度；
根据动量定理：
ft＝δp
其中，f为物体受到的冲力，t为受冲击时间，δp为变化的动量；
根据力学知识，要想去除毛刺，毛刺的受到的冲力应大于许用切应力，因此得到：
以板坯作为参照物，根据动量定义：
δp＝m×(vt-v0)
其中，m为物体的质量，vt为撞击后速度，v0为撞击前速度；
假设，冲力刚好能够将毛刺断裂，脱离板坯，板坯停止，则vt＝0；因此有
δp＝-mv0；
其中冲击时间非常小，且辊道一直以线速度v0在运转，那么板坯从以v0撞击刀片到停止，然后再恢复到v0的速度移动，其时间非常短暂，可以认为在去毛刺过程中，板坯匀速运动，从而有：
其中w毛刺为毛刺宽度，v0为板坯撞击前速度；
以板坯作为参照物，从而可得：
求得板坯运动速度：
其中，σb为当前温度下的抗拉强度，w为板坯宽度；h为毛刺厚度，w毛刺为毛刺宽度。
作为进一步的改进，在所述步骤s3中，二切线控制系统根据此板坯是母坯的第几号子坯，设置其去毛刺模式，若是第一块子坯则设置为去尾部毛刺模式；若是第二块子坯且为一切三时，设置为去头尾毛刺模式，若是第二块子坯且一切二时，设置为去头部毛刺模式；若一切三且是第三块子坯时，设置为去头部毛刺模式。
作为进一步的改进，在所述步骤s4中，二切线控制系统以该板坯运动速度v0控制辊道转速，板坯需要去除毛刺的头部或尾部即将运动到去毛刺机的去毛刺辊位置时，去毛刺辊升起，板坯上的毛刺与去毛刺辊上的刀片撞击，毛刺从板坯上脱落。
本发明提供的基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法，包括如下步骤：s1、当火切机进行一切二或一切三后，将切割后的板坯当前温度下的抗拉强度σ、宽度w、重量m信息下传到二切线控制系统；s2、二切线控制系统根据输入的当前温度下的抗拉强度σ、宽度w和重量m信息，通过动量模型计算出板坯运动速度v0，该板坯运动速度v0使板坯产生可仅通过撞击的方式使板坯上的毛刺脱落所需的动量；s3、二切线控制系统确定板坯的去毛刺模式并将去毛刺模式下发去毛刺机，该去毛刺模式为去头、去尾或者去头尾模式；s4、二切线控制系统以该板坯运动速度v0控制辊道转速，去毛刺机根据去毛刺模式以撞击的方式执行去头、去尾或者去头尾步骤，完成步骤后将辊道所有权交还二切线控制系统。本发明具有以下优点：
1.采用基于动量的去毛刺方式，简化了去毛刺工艺，提高了去毛刺机产能；
2.使用基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法的新去毛刺机其设备维护量较小，降低了维护费用；
3.基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法能够根据具体板坯的重量、宽度和当前温度下抗拉强度信息计算出此块钢板的去毛刺速度，有策略地调节辊道速度，降低能耗。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是相关技术中去毛刺机总控制流程。
图2是基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法改造后的系统简图。
图3是将板坯运送到3#光栅简图。
图4是去毛刺辊抬起去头部毛刺简图。
图5是去毛刺辊抬起去尾部毛刺简图。
图6是去头或去头尾流程图。
图7是去尾部毛刺流程图。
图8是某钢种的抗拉伸强度随温度变化表。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的核心在于提供一种基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法，其通过动量模型运算，获得适合本块板坯的最优运动速度，从而达到去毛刺的同时，降低能耗。
结合图2至图8所示，本发明实施例提供的一种基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法，包括如下步骤：
s1、当连铸过来的母坯被火切机进行一切二或一切三后，完成切割时，将切割后的板坯当前温度下的抗拉强度σ、宽度w、重量m信息下传到二切线控制系统；
s2、二切线控制系统根据输入的当前温度下的抗拉强度σ、宽度w和重量m信息，通过动量模型计算出最优的板坯运动速度v0，该板坯运动速度v0使板坯产生可仅通过撞击的方式使板坯上的毛刺脱落所需的动量；
s3、二切线控制系统确定板坯的去毛刺模式并将去毛刺模式下发去毛刺机，该去毛刺模式为去头、去尾或者去头尾模式；
s4、二切线控制系统以该板坯运动速度v0控制辊道转速，去毛刺机根据去毛刺模式以撞击的方式执行去头、去尾或者去头尾步骤，完成步骤后将辊道所有权交还二切线控制系统。
作为进一步的优选的实施方式，在所述步骤s2中，动量模型计算如下：根据材料力学知识，对于塑性材料，当其受到的剪切力大于其剪切强度极限τb时，其将发生断裂，公式如下：
对于塑性材料
τb＝0.8σb
其中τb为剪切强度极限，σb为当前温度下的抗拉强度(查询二线系统保存的不同牌号板坯抗拉强度随温度变化表，如图8，获得近似值)
根据材料力学知识
a剪切面积＝w×h
其中a为剪切面积；w为板坯宽度，h为毛刺厚度；
根据动量定理
ft＝δp
其中，f为物体受到的冲力，t为受冲击时间，δp为变化的动量；
根据力学知识，要想去除毛刺，毛刺的受到的冲力应大于许用切应力，因此得到
以板坯作为参照物，根据动量定义
δp＝m×(vt-v0)
其中，m为物体的质量；vt为撞击后速度；v0为撞击前速度；
假设，冲力刚好能够将毛刺断裂，脱离板坯，板坯停止，则vt＝0；因此有
δp＝-mv0
其中冲击时间非常小，且辊道一直以线速度v0在运转，那么板坯从以v0撞击刀片到停止，然后再恢复到v0的速度移动，其时间非常短暂，可以认为在去毛刺过程中，板坯匀速运动，从而有
其中w毛刺为毛刺宽度，v0为板坯撞击前速度；
以板坯作为参照物，从而可得
求得
其中，σb为当前温度下的抗拉强度，w为板坯宽度；h为毛刺厚度(h为毛刺厚度，根据现场经验其值大约为0.002m；)，w毛刺为毛刺宽度(根据现场可知其值一般为0.02m左右)。
作为进一步的优选的实施方式，在所述步骤s3中，算出最优控制速度后，根据此板坯是母坯的第几号子坯，设置其去毛刺模式，若是第一块子坯则设置为去尾部毛刺模式；若是第二块子坯且一切三时，设置为去头尾毛刺模式，若是第二块子坯且一切二时，设置为去头部毛刺模式；若一切三且是第三块子坯时，设置为去头部毛刺模式。
作为进一步的优选的实施方式，在所述步骤s4中，去头或去头尾、去尾的控制步骤如下：
改造后的去毛刺机主要的输入输出设备如图2所示，其中光栅按铸造物流方向分别为1#光栅、5#光栅、2#光栅、3#光栅；去毛刺构件为去毛刺辊，其辊面上排布着一排的去毛刺刀片；去毛刺机摆臂作用主要在钢板无法在主运行模式下去掉毛刺才启用，一般情况下不使用，系统简图中不给予体现。
l1控制去毛刺机所在的二切线辊道运转(正转、反转或停止)，去毛刺机与l1采用硬接线连接。在去毛刺过程中，去毛刺机若要控制去毛刺机区域辊道，那么要向l1获得辊道控制权。如果去完毛刺后，要向l1交还辊道所有权。
自动模式下，去头部毛刺的整体流程图6所示，去尾部毛刺的整个流程如图7所示。
去板坯头部毛刺或者头尾毛刺的具体步骤如下：
step1:启动去毛刺机去板坯头部毛刺或者头尾毛刺模式，此时去毛刺机获得辊道控制所有权。
step2:辊道正转，准备将板坯运送到头部在3#光栅位置，如图3所示；此时的板坯速度v前进；
step3:辊道停止，此时板坯头部在3#光栅位置，具体如图3所示；
step4:辊道反转，准备将板坯运送回到头部1#光栅的位置；
step5:辊道反转，同时延时时间t后去毛刺辊抬起准备去板坯头部毛刺，如图4所示；此时板坯以速度v后退，经过时间t后去毛刺辊抬起，准备去头部毛刺；
step6:辊道停止，同时去毛刺辊下降；
step7:辊道停止，确认是否要去尾部毛刺；
此时判断是否需要进行尾部去毛刺，当需要去尾部毛刺时进入step8a步骤，否则直接进入step8步骤；
step8a：此时去毛刺机进入去完头部毛刺后准备进入去尾部毛刺步骤，并控制辊道将板坯运往3#光栅；此时的板坯以速度v前进；
step8b：辊道正转，板坯前进，经过延时ts后去毛刺辊上升，如图5所示；当板坯尾部经过5#光栅瞬间后延时ts去毛刺辊将抬起，完成去尾部毛刺动作；
step8c：辊道停止，毛刺辊下降；此时完成了去头后去尾步骤；
step8：在只去头部毛刺的模式下，辊道正转，将板坯运送到去毛刺机最后一组输出辊道；
step9：去头部或者去头尾完成，并将辊道所有权交回l1,同时将去毛刺机已完成去毛刺信号发给l1，准备为下一块板坯去毛刺；
去板坯尾部毛刺的步骤如下：
step1:启动去毛刺机去板坯尾部毛刺模式，此时去毛刺机获得辊道控制所有权；
step2：去毛刺机控制辊道准备将板坯运往3#光栅；此时的板坯以速度v前进；
step3：辊道正转，板坯前进，经过ts延时后去毛刺辊上升，如图5所示；
step4：辊道正转，毛刺辊下降；
step5：辊道停止；
step6：辊道停止，上传完成去尾部毛刺工作，并将辊道所有权交回l1。
在自动模式下，去板坯头部毛刺或者头尾毛刺的各步骤中的控制条件和策略如下：
step1:启动去毛刺机去板坯头部毛刺或者头尾毛刺，要同时满足下列三个条件：
①收到l1发送的板坯去头部或头尾毛刺的命令；
②去毛刺机在自动模式；
③去毛刺机摆臂在安全位置；
此时去毛刺机获得辊道控制所有权。
step2:辊道正转，准备将板坯运送到头部在3#光栅位置，如图3所示。step2启动要同时满足下列三个条件：
①板坯在1#光栅位置或在去毛刺机输入第一组辊道光栅位置；
②辊道在自动模式；
③step1已启动；
④此时的板坯以速度v前进；
step3:辊道停止，此时板坯头部在3#光栅位置，如图3所示。step3启动要同时满足下列五个条件：
①摆臂在起始或结束位置；
②step1已启动；
③step2已启动；
④3#光栅被遮挡瞬间；
⑤1#光栅未遮挡；
step4:辊道反转，准备将板坯运送回到头部1#光栅的位置。step4启动要同时满足下列三个条件：
①step1已启动；
②step3已启动；
③3#光栅被遮挡；
step5:辊道反转，同时延时ts后去毛刺辊抬起，准备去板坯头部毛刺，如图4所示。step5启动要同时满足下列三个条件：
①step1已启动；
②step4已启动；
③2#光栅未遮挡瞬间；
④3#光栅未遮挡；
此时板坯以速度v后退，经过ts后去毛刺辊抬起，准备去头部毛刺；
step6:辊道停止，同时去毛刺辊下降。step6启动要同时满足下列五个条件：
①step1已启动；
②step5已启动；
③5#光栅未被遮挡瞬间；
④2#光栅未被遮挡；
⑤3#光栅未被遮挡；
step7:辊道停止，确认是否要去尾部毛刺。step7启动要同时满足下列四个条件：
①step1已启动；
②step6已启动；
③2#光栅未被遮挡；
④3#光栅未被遮挡；
此时判断是否需要进行尾部去毛刺，当需要去尾部毛刺时进入step8a步骤，否则直接进入step8步骤；
step8a：此时去毛刺机进入去完头部毛刺后准备进入去尾部毛刺步骤，并控制辊道将板坯运往3#光栅；此时的板坯以速度v前进。step8a启动要同时满足下列六个条件：
①step1已启动；
②step6已启动；
③2#光栅未被遮挡；
④3#光栅未被遮挡；
⑤5#光栅未被遮挡；
⑥去头尾模式已选择；
step8b：辊道正转，板坯前进，经过ts延时后去毛刺辊上升，如图5所示。step8b启动要同时满足下列四个条件：
①step1已启动；
②step8a已启动；
③摆臂在初始或结束位置；
④5#光栅未被遮挡瞬间；
当板坯尾部经过5#光栅瞬间后延时ts去毛刺辊将抬起，完成去尾部毛刺动作；
step8c：辊道停止，毛刺辊下降。step8c启动要同时满足下列四个条件：
①step1已启动；
②step8b已启动；
③2#光栅未被遮挡瞬间；
④3#光栅被遮挡；
此时完成了去头后去尾步骤；
step8：在只去头部毛刺的模式下，辊道正转，将板坯运送到去毛刺机最后一组输出辊道。step8启动要同时满足下列六个条件：
①step1已启动；
②step7已启动；
③只去头部毛刺；
④2#光栅未被遮挡；
⑤3#光栅未被遮挡；
⑥5#光栅未被遮挡；
step9：去头部或者去头尾完成，并将辊道所有权交回l1,同时将去毛刺机已完成去毛刺信号发给l1，准备为下一块板坯去毛刺。step9启动有两种情况：
情况一：只去头部毛刺
step9启动要同时满足下列三个条件：
①3#光栅被遮挡；
②step8已启动；
③只去头部毛刺；
情况二：去头部和尾部毛刺
step9启动要同时满足下列三个条件：
①3#光栅被遮挡；
②step8c已启动；
③去头部和尾部毛刺。
在自动模式下，去板坯尾部毛刺各步骤中的控制条件和策略如下：
step1:启动去毛刺机去板坯尾部毛刺模式，要同时满足下列三个条件：
①收到l1发送的板坯去尾部毛刺的命令；
②去毛刺机在自动模式；
③去毛刺机摆臂在安全位置；
此时去毛刺机获得辊道控制所有权；
step2：去毛刺机控制辊道准备将板坯运往3#光栅；此时的板坯以速度v前进。step2启动要同时满足下列三个条件：
①板坯在1#光栅位置或在去毛刺机第一组输入辊道光栅位置；
②辊道在自动模式；
③step1已启动；
step3：辊道正转，板坯前进，经过ts延时后去毛刺辊上升，如图5所示。step3启动要同时满足下列四个条件：
①step1已启动；
②step2已启动；
③摆臂在起始或者结束位置；
④5#光栅未被遮挡瞬间；
step4：辊道正转，毛刺辊下降。step4启动要同时满足下列三个条件：
①step1已启动；
②step3已启动；
③2#光栅未被遮挡瞬间；
step5：辊道停止。step5启动要同时满足下列三个条件：
①step1已启动；
②step4已启动；
③1#光栅未被遮挡；
④2#光栅未被遮挡；
⑤3#光栅被遮挡；
step6：辊道停止，上传完成去尾部毛刺工作，并将辊道所有权交回l1。step6启动要同时满足下列三个条件：
①step1已启动；
②step5已启动；
③1#光栅未被遮挡；
④2#光栅未被遮挡；
⑤3#光栅被遮挡；
本发明应用于生产的具体应用实施例如下：
某钢种1，冷态时抗拉强度为700mpa，其子坯的重量为14t，宽度2.1m，温度为400℃，通过查表可知，在此温度时，其抗拉强度为380mpa，毛刺的厚度为0.002m，毛刺的宽度为0.02m，将以上参数输入模型可以算出最优的辊道线速度为1.35m/s。
此块板坯为一切三的第二块，二切线系统设置为去头尾毛刺，去毛刺时间大约为61.5s，此前gega公司设计的去毛刺机此模式耗时大约330s。
以上的描述可以得出，本发明的方法主要是在二切线系统从l3获得火切机切割母坯后的子坯信息(冷态抗拉强度、重量、宽度等)，然后根据采集到的子坯温度信息通过查表的方式获得此温度下子坯的抗拉强度，并与其他信息代入动量模型，计算出最优的辊道控制速度，控制辊道线速度达到去毛刺的目的并且降低能耗，同时将去毛刺方式下发去毛刺机控制系统(去头、去尾或去头尾)，去毛刺机控制系统采用基于动量的去毛刺方式，缩短了去毛刺的时间，提高了去毛刺机的产能。另一方面，基于动量的去毛刺控制方法，要求设备所需的元器件较少，降低了维护量从而降低了维护的成本。
本发明实施例提供的基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法具有以下优点：
1.采用基于动量的去毛刺方式，简化了去毛刺工艺，提高了去毛刺机产能；比如在去尾部毛刺方式下，本发明的方法比gega公司的方式少了四步。
2.使用基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法的新去毛刺机其设备维护量较小，降低了维护费用；本发明的控制方法所需的元器件比gega公司的方式少了9个，其中有1个光栅，6个限位，一个电机和一个编码器。
3.基于动量模型的板坯去毛刺优化控制方法能够根据具体板坯的重量、宽度和当前温度下抗拉强度信息计算出此块钢板的去毛刺速度，有策略地调节辊道速度，降低能耗。比满足去除剪切力最大的钢种为前提设定辊道速度的运行方式更加节能。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。