CN100568125C - 一种圆盘剪刀片间距控制方法 - Google Patents
一种圆盘剪刀片间距控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种圆盘剪刀片间距控制方法。该方法包括以下步骤：(1)划分带钢厚度等级和材料强度等级；(2)采集带钢材料特性数据；(3)根据带钢厚度等级、材料等级，建立软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表；(4)根据数据统计表，对步骤(2)中带钢材料特性数据进行统计处理，确定圆盘剪刀片间距特征值；(5)下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值；(6)上述步骤(5)的带钢，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值；(7)根据已经确定带钢厚度设定值和圆盘剪刀片间距特征值，计算新的圆盘剪刀片间距设定值。通过本发明，目标控制精度高，操作更简便，适应性更广泛，带钢综合成材率提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶炼中使用圆盘剪剪切冷轧带钢边部的生产工艺，特别涉及一种圆盘剪刀片间距控制方法。
背景技术
圆盘剪是确保带钢边部剪切整齐的重要设备，而圆盘剪刀片间距控制是确保剪切整齐和无毛刺的关键。
图1是圆盘剪剪切带钢边部的示意图。为了达到带钢边部整齐和无毛刺，一般在带钢3的两侧配置圆盘剪，每个圆盘剪有两片刀片，即圆盘剪上刀片1，圆盘剪下刀片2。在冷轧带钢边部剪切时，根据剪切的带钢材料强度，确定其特征值，计算出特征值上的刀片间距设定值，以提高带钢边部剪切整齐且无毛刺。因此如何有效控制圆盘剪刀片间距，使其既有效剪切掉带钢边部，又不产生毛刺。一方面是用户对产品质量的要求，另一方面也是冷轧工艺提高成材率的要求，这是一个在业内普遍受到关注和需亟待解决的重要课题。
带钢剪边主要是通过控制圆盘剪的刀片间距和刀片重叠量来实现。现有技术的工业控制计算机所采用的圆盘剪的刀片间距和刀片重叠量设定值是根据来料带钢的厚度规格确定的，这些设定值是调试期收集的经验值。设定值是根据带钢厚度等级，现场等到的一个经验值，存放于生产过程计算机中，生产过程计算机根据当前带钢厚度对应的厚度等级，发送圆盘剪刀片间距设定值和刀片重叠量设定值，每个带钢厚度等级对应一个设定值，表1是现有的圆盘剪剪切设定值表。
表1：圆盘剪剪切设定值表
| 带钢厚度(mm) | 带钢厚度等级 | 刀片重叠量(mm) | 刀片间距(mm) |
| 0.05＜T≤0.35 | 1 | 0.85 | 0.03 |
| 0.35＜T≤0.50 | 2 | 0.80 | 0.04 |
| 0.50＜T≤0.70 | 3 | 0.75 | 0.06 |
| 0.70＜T≤0.90 | 4 | 0.70 | 0.08 |
| 0.90＜T≤1.20 | 5 | 0.65 | 0.11 |
| 1.20＜T≤1.50 | 6 | 0.60 | 0.13 |
| 1.50＜T≤1.80 | 7 | 0.55 | 0.16 |
| 1.80＜T≤2.10 | 8 | 0.50 | 0.20 |
| 2.10＜T≤3.00 | 9 | 0.45 | 0.25 |
现有技术的工业控制计算机根据带钢来料厚度，从表中读取对应的圆盘剪剪切设定值。
图2是现有技术的圆盘剪刀片间距控制关系，从图中可以看出，因生产的带钢有软钢、一般性钢和高强度钢，圆盘剪刀片间距实际值曲线刀片间距有3条。刀片间距设定值与实际值存在一定的差异。
现有技术的控制方法存在两个关键的缺陷是：一是精度控制不准：主要表现在工业控制计算机设定刀片间距无规律可查，是一种经验值，操作员时常手动调整刀片间距设定值。二是扩展性不强，适应性差：主要表现在刀片间距设定值根据带钢厚度规格确定上，当带钢材料特性变化时，仍是使用同规格厚度相对应的刀片间距设定值，控制圆盘剪剪切带钢，结果是剪切后的带钢边部有很多毛刺，带钢成材率低。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺点，本发明提供一种圆盘剪刀片间距控制方法，利用该方法来决定圆盘剪刀片间距设定值的精准度及自动适应不同材料特性的带钢生产，解决刀片间距设定值精度达到最佳和最准，以提高带钢边部剪切整齐和光滑，确保生产线持续稳定生产。
为实现上述目的，本发明的一种圆盘剪刀片间距控制方法，包括以下步骤：
(1)划分带钢厚度等级和材料强度等级，所述带钢厚度等级为9个，材料强度等级为软钢、一般性钢和高强度钢3个等级，
其中，所述的软钢的抗拉强度大于等于200兆帕且小于300兆帕、所述的一般性钢的抗拉强度大于等于300兆帕且小于340兆帕、所述的高强度钢的抗拉强度大于等于340兆帕且小于450兆帕；
(2)采集带钢材料特性数据，
所述采集带钢材料特性数据包括：钢卷号、带钢厚度、圆盘剪刀片间距实际值、材料强度、原始的圆盘剪刀片间距值设定值和带钢厚度等级；
(3)根据带钢厚度等级、材料强度等级，建立软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表；
(4)根据数据统计表，对步骤(2)中的带钢材料特性数据进行统计处理，确定圆盘剪刀片间距特征值；
(5)下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值；
(6)将上述步骤(5)的带钢，准备生产，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值；
(7)根据已经确定带钢厚度设定值和圆盘剪刀片间距特征值，计算新的圆盘剪刀片间距设定值。
所述步骤(4)中的圆盘剪刀片间距特征值分别为：软钢时刀片间距特征值为0.08，一般性钢时刀片间距特征值为0.10，高强度钢时刀片间距特征值为0.12。
所述步骤(5)中确定带钢厚度设定值是：遍历带钢厚度等级表，查找实际生产的带钢厚度对应的带钢厚度设定值。
所述步骤(6)中确定读取圆盘剪刀片间距特征值是：遍历材料强度等级表，查找实际生产的带钢材料强度对应的刀片间距特征值。
本发明的圆盘剪刀片间距控制方法从单一的按带钢厚度控制转换为按带钢材料特性和厚度结合运算，控制数据有规律可查，目标控制精度高，操作更简便，适应性更广泛。本发明的方法适应不同材料的带钢特性生产，带钢毛刺显著减少，带钢综合成材率提高。
当生产带钢材料特性发生变化时，无须操作员手动调整。改变了原先操作员手动调整时间长，甚至生产线停机的状况。自动适应生产性强，确保了生产线持续稳定生产。
附图说明
图1为圆盘剪剪切带钢边部示意图；
图2为现有技术的圆盘剪刀片间距控制关系；
图3为本发明的圆盘剪刀片间距控制方法流程图；
图4为根据软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表，对测量数据进行统计处理，确定圆盘剪刀片间距特征值的流程图；
图5为下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值的流程图；
图6为图5所述的带钢，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值的流程图；
图7为本发明的圆盘剪刀片间距控制关系。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明。
图3为本发明的圆盘剪刀片间距控制方法流程图，如图所示，步骤301为划分带钢厚度等级和材料强度等级；是将生产的带钢按厚度划分为9个带钢厚度等级，将带钢按材料强度划分成软钢(抗拉强度在200～300兆帕)、一般性钢(抗拉强度在300～340兆帕)和高强度钢(抗拉强度在340～450兆帕)3个材料强度等级。如表2和表3所示的带钢厚度等级表与材料强度等级表。
表2：带钢厚度等级表
表3：材料强度等级表
| 材料强度(MPa) | 材料强度等级 |
| 200≤P＜300 | 软钢 |
| 300≤P＜340 | 一般性钢 |
| 340≤P＜450 | 高强度钢 |
采集带钢材料特性数据(步骤302)，实际值包括钢卷号、带钢厚度、圆盘剪刀片间距值和材料强度。设定值包括圆盘剪刀片间距值和带钢厚度等级。其表结构如下：
| 钢卷号 | 带钢厚度等级 | 带钢厚度 | 材料强度 | 刀片间距设定值 | 刀片间距实际值 |
根据9个带厚度等级及3个材料等级，建立软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表(步骤303)。将采集的数据按软钢类带钢有9个厚度建立数据统计，一般性钢和高强度钢使用同样方法建立数据统计。如表4、表5、表6所示。
表4：软钢数据统计表
| 钢卷号 | 带钢厚度等级 | 带钢厚度 | 材料强度 | 刀片间距设定值 | 刀片间距实际值 |
| 4215202300 | 1 | 0.21 | 210 | 0.03 | 0.0158 |
| 4215202400 | 2 | 0.405 | 250 | 0.04 | 0.033 |
| 4215202500 | 3 | 0.61 | 210 | 0.06 | 0.049 |
| 4215202600 | 4 | 0.85 | 280 | 0.08 | 0.063 |
| 4215202700 | 5 | 1.02 | 217 | 0.11 | 0.084 |
| 4215202800 | 6 | 1.38 | 264 | 0.13 | 0.109 |
| 4215202900 | 7 | 1.75 | 243 | 0.16 | 0.131 |
| 4215203000 | 8 | 2.01 | 290 | 0.2 | 0.155 |
| 4215203100 | 9 | 2.6 | 272 | 0.25 | 0.186 |
表5：一般性钢数据统计表
| 钢卷号 | 带钢厚度等级 | 带钢厚度 | 材料强度 | 刀片间距设定值 | 刀片间距实际值 |
| 4215203600 | 1 | 0.32 | 328 | 0.03 | 0.019 |
| 4215203700 | 2 | 0.39 | 305 | 0.04 | 0.0421 |
| 4215203800 | 3 | 0.58 | 315 | 0.06 | 0.061 |
| 4215203900 | 4 | 0.83 | 334 | 0.08 | 0.081 |
| 4215204000 | 5 | 0.98 | 323 | 0.11 | 0.104 |
| 4215204100 | 6 | 1.45 | 307 | 0.13 | 0.136 |
| 4215204200 | 7 | 1.61 | 322 | 0.16 | 0.163 |
| 4215204300 | 8 | 1.95 | 336 | 0.2 | 0.196 |
| 4215204400 | 9 | 2.5 | 319 | 0.25 | 0.228 |
表6：高强度钢数据统计表
| 钢卷号 | 带钢厚度等级 | 带钢厚度 | 材料强度 | 刀片间距设定值 | 刀片间距实际值 |
| 4215207000 | 1 | 0.26 | 365 | 0.03 | 0.0239 |
| 4215207100 | 2 | 0.42 | 346 | 0.04 | 0.0511 |
| 4215207200 | 3 | 0.64 | 372 | 0.06 | 0.0719 |
| 4215207300 | 4 | 0.86 | 351 | 0.08 | 0.0961 |
| 4215207400 | 5 | 1.15 | 364 | 0.11 | 0.126 |
| 4215207500 | 6 | 1.35 | 359 | 0.13 | 0.163 |
| 4215207600 | 7 | 1.65 | 348 | 0.16 | 0.198 |
| 4215207700 | 8 | 1.85 | 362 | 0.2 | 0.234 |
| 4215207800 | 9 | 2.3 | 375 | 0.25 | 0.2789 |
根据带钢材料强度确定刀片间距特征值，也就是说，根据软钢、一般性钢和高强度钢统计表，作线性分析的结果，分别确定软钢、一般性钢和高强度钢三种钢的刀片间距特征值(步骤304)。
对一般性钢，利用一般性钢数据统计表进行处理，选择带钢厚度等级3，刀片间距实际值为0.061、带钢厚度设定值为0.6。刀片间距的特征值＝0.061/0.6，对9个带钢厚度等级计算刀片间距特征值并求和，再将和值取均值。结果，一般性钢刀片间距特征值K为0.10。同理分别计算出软钢刀片间距特征值为0.08和高强度钢刀片间距特征值0.12。结果如下：软钢时刀片间距特征值为0.08，一般性钢时刀片间距特征值为0.10，高强度钢时刀片间距特征值为0.12。具体方法如图4所示。
步骤305为下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值。将统计分析结果应用到实际生产的钢卷，遍历带钢厚度等级表，查找实际生产的带钢厚度对应的带钢厚度设定值。
步骤306为上述步骤305的带钢，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值。将统计分析结果应用到实际生产的钢卷，遍历材料强度等级表，查找实际生产的带钢材料强度对应的刀片间距特征值。具体方法如图6所示。
根据带钢厚度设定值和刀片间距特征值计算新的圆盘剪刀片间距设定值(步骤307)。
图4为根据软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表，对测量数据进行统计处理，确定圆盘剪刀片间距特征值的流程图。如图所示，确定圆盘剪刀片间距特征值的方法包括以下步骤：
打开软钢数据统计表(步骤401)；软钢刀片间距特征值初始值K1＝0，厚度等级计数器初始值i＝0(步骤402)。
厚度等级总共9个，从厚度等级1～9，循环9次，遍历软钢数据统计表，条件满足继续步骤404，9次遍历软钢数据统计表完成，条件不满足，继续步骤405。(步骤403)
计算i厚度等级的刀片间距特征值，K1[i]＝刀片间距实际值[i]/带钢厚度设定值[i]，累计刀片间距特征值K1＝K1+K1[i]。厚度等级计数器加1，下次循环；重复步骤403。(步骤404)
取9个厚度等级的均值，确定软钢刀片间距特征值(步骤405)；打开一般性钢数据统计表(步骤406)；一般性钢刀片间距特征值初始值K2＝0，厚度等级计数器初始值i＝0(步骤407)。
从厚度等级1～9，循环9次，遍历一般性钢数据统计表，条件满足继续步骤409，9次遍历一般性钢数据统计表完成，条件不满足，继续步骤410。(步骤408)
计算i厚度等级的刀片间距特征值K2[i]＝刀片间距实际值[i]/带钢厚度设定值[i]，累计刀片间距特征值，厚度等级计数器加1，下次循环，重复步骤408；(步骤409)
取9个厚度等级的均值，确定一般性钢刀片间距特征值(步骤410)；打开高强度钢数据统计表(步骤411)；高强度钢刀片间距特征值初始值K3＝0，厚度等级计数器初始值i＝0(步骤412)。
从厚度等级1～9，循环9次，遍历高强度钢数据统计表，条件满足继续步骤414，9次遍历高强度钢数据统计表完成，条件不满足，继续步骤415。(步骤413)
计算i厚度等级的刀片间距特征值K3[i]＝刀片间距实际值[i]/带钢厚度设定值[i]，累计刀片间距特征值，厚度等级计数器加1，下次循环；重复步骤413；(步骤414)
取9个厚度等级的均值，确定高强度钢刀片间距特征值。(步骤415)
图5为下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值的流程图。如图所示，确定带钢厚度设定值的方法包括以下步骤：
打开带钢厚度等级表(步骤501)，带钢厚度设定值初始值T带钢厚度 设定值＝0，厚度等级计数器初始值i＝0(步骤502)。定义带钢厚度等级表下限TL[i]，带钢厚度等级表上限TU[i]为1维数组(步骤502)。
从厚度等级1～9，循环9次，遍历带钢厚度等级表，条件满足继续步骤504，9次遍历带钢厚度等级表完成，条件不满足，继续步骤505。(步骤503)
判断带钢厚度是否满足TL[i]＜带钢厚度＜＝TU[i]，当前带钢厚度在i厚度等级中，条件不满足，继续步骤506，条件满足，继续步骤507。(步骤504)
当前生产的带钢厚度不在生产控制范围，输出出错信息。(步骤505)
厚度等级计数器加1，下次循环；重复步骤503。(步骤506)
T带钢厚度设定值＝带钢厚度设定值[i]，当前带钢厚度在i厚度等级中，取得对应的带钢厚度设定值。(步骤507)
图6为图5所述的带钢，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值的流程图。如图所示，确定读取圆盘剪刀片间距特征值的方法包括以下步骤：
打开材料强度等级与刀片间距特征值关系表(步骤601)。材料强度等级计数器初始值i＝0，定义材料强度下限PL[i]，材料强度上限PU[i]为1维数组(步骤602)。
材料强度等级总共3个，从等级1～3，循环3次，遍历材料强度等级与刀片间距特征值关系表，条件满足继续步骤604，3次遍历材料强度等级与刀片间距特征值关系表完成，条件不满足，继续步骤605。(步骤603)
判断材料强度是否满足PL[i]＜＝材料强度＜PU[i]，当前带钢材料强度在i材料强度等级中，条件不满足，继续步骤606，条件满足，继续步骤607。(步骤604)
当前生产的带钢材料强度不在生产控制范围，输出出错信息。(步骤605)
材料强度等级计数器加1，下次循环；重复步骤603。(步骤606)
当前带钢材料强度在i材料强度等级中，取得对应的圆盘剪刀片间距特征值K＝圆盘剪刀片间距特征值[i]。(步骤607)
根据带钢厚度设定值和刀片间距特征值计算新的圆盘剪刀片间距设定值，G刀片间距应该满足
G刀片间距＝T带钢厚度设定值*K
式中：G刀片间距：新的圆盘剪刀片间距设定值；T带钢厚度设定值：带钢厚度设定值；K：刀片间距特征值。
表7为本发明的圆盘剪控制参数表。
表7：本发明的圆盘剪控制参数表
根据带钢材料特性强度的变化及统计分析的结果，确定其刀片间距特征值，并通过特征值与带钢设定厚度结合计算出新的刀片间距设定值，突破了原来只能根据经验值控制刀片间距的方法；根据计算出的刀片间距设定值，准确控制圆盘剪剪切及自动适应新材料的带钢生产，以提高带钢边部剪切整齐和光滑，确保生产线持续稳定生产。
当剪切带钢材料强度发生变化时，根据带钢材料强度分类，自动计算出刀片间距设定值，使其最适合的剪切带钢边部。
图7为本发明的圆盘剪刀片间距控制关系。如图所示，X轴表示带钢厚度等级，Y轴表示刀片间距值，根据统计分析的结果，将生产带钢按材料强度划分成软钢、一般性钢和高强度钢3个材料强度等级。所以，圆盘剪刀片间距设定值曲线有3条，即软钢类圆盘剪刀片间距设定值曲线、一般性钢类圆盘剪刀片间距设定值曲线和高强度钢类圆盘剪刀片间距设定值曲线。结合图2可以看出，相比现有技术的设定值曲线，本发明的设定值非常接近实际值。
Claims (4)
1、一种圆盘剪刀片间距控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)划分带钢厚度等级和材料强度等级，所述带钢厚度等级为9个，材料强度等级为软钢、一般性钢和高强度钢3个等级，
其中，所述的软钢的抗拉强度大于等于200兆帕且小于300兆帕、所述的一般性钢的抗拉强度大于等于300兆帕且小于340兆帕、所述的高强度钢的抗拉强度大于等于340兆帕且小于450兆帕；
(2)采集带钢材料特性数据，
所述采集带钢材料特性数据包括：钢卷号、带钢厚度、圆盘剪刀片间距实际值、材料强度、原始的圆盘剪刀片间距值设定值和带钢厚度等级；
(3)根据带钢厚度等级、材料强度等级，建立软钢、一般性钢和高强度钢3张数据统计表；
(4)根据数据统计表，对步骤(2)中的带钢材料特性数据进行统计处理，确定圆盘剪刀片间距特征值；
(5)下一卷带钢进入机组，准备生产，根据带钢厚度等级表，确定带钢厚度设定值；
(6)将上述步骤(5)的带钢，根据材料强度等级表，确定读取圆盘剪刀片间距特征值；
(7)根据已经确定带钢厚度设定值和圆盘剪刀片间距特征值，计算新的圆盘剪刀片间距设定值。
2、如权利要求1所述的圆盘剪刀片间距控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中的圆盘剪刀片间距特征值分别为：软钢时刀片间距特征值为0.08，一般性钢时刀片间距特征值为0.10，高强度钢时刀片间距特征值为0.12。
3、如权利要求1所述的圆盘剪刀片间距控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中确定带钢厚度设定值是：遍历带钢厚度等级表，查找实际生产的带钢厚度对应的带钢厚度设定值。
4、如权利要求1所述的圆盘剪刀片间距控制方法，其特征在于，所述步骤(6)中确定读取圆盘剪刀片间距特征值是：遍历材料强度等级表，查找实际生产的带钢材料强度对应的刀片间距特征值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |