CN102773256B - 连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法，包括维持机组以恒定速度VL输送带钢；在进行带尾剪切时，控制飞剪从剪切速度Vcut以加速度A均匀减速时间T，再以减速后的低速匀速运行时间Tcon，再从该低速以加速度A均匀加速时间T至Vcut，使得带尾剪切量增加ΔL，使带尾的最后一块废料带钢通过飞剪落到废料传输系统中；其中Tcon根据ΔL确定，时间T计算如下：本发明的连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法通过废料长度的优化计算对飞剪进行变速度控制，有效地解决了最后一块废料能顺利的通过飞剪掉入废料传输系统中。有效减少机组的故障停机时间。

Description

连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法

技术领域

本发明涉及冶金自动化领域，尤其涉及一种连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法。

背景技术

使用飞剪对带钢的剪切是在曲柄一定角度内进行的。飞剪的上刀和下刀开始接触到带钢时剪刀的位置，一方面取决于下刀的角度，另一方面取决于带钢的厚度和宽度，较宽和较厚的带钢剪切开始得较早。参考图1所示，离开基点A，飞剪加速。在开始剪切的B点，通常为155°位置，飞剪必须达到带钢速度，开始剪切。当达到C点，通常为180°位置，带钢剪切完成了，剪刃再次分离。当达到D点，通常为225°位置，刀刃之间的间隙已足够大，使最宽和最厚的带钢可以脱离。从这点开始，飞剪再次减速，它再次转到基点位置并在此等待。

在飞剪剪切时，在飞剪剪口之前的剪前夹送辊和剪前皮带负责将带钢送入飞剪，剪前皮带末端距离剪口有一定的间隔。在带尾剪切时，飞剪控制需要经过废料长度的优化计算，使剩余的最后一块废料足够长能够依靠剪前皮带的加力送入剪口后的废料输送系统，但又不能够过长阻塞废料输送系统。鉴于机械结构约束，带尾废料剪切时如果采用类似带头剪切一般的恒速稳定剪切直到结束的方法，由于剪口到剪前皮带出口有一段距离，会导致废料的最后一块停留在飞剪剪口前，未被送入废料输送系统而影响到机组的下次穿带，还会影响操作工的工作效率(需要操作工手动取出)。因此，带尾剪切需要投入对带尾废料的优化，使最后一块稍长可以被剪前皮带送入废料系统。

申请号为200910273258.8，题为“冷轧带钢生产机组带尾剪切时防止带尾碎片卡剪的方法”的专利申请，揭示了一种冷轧连续带钢生产机组带尾剪切时防止带尾碎片卡剪的方法。计算带尾经过入口转向夹送辊出口光电管的距离，从而计算出需要剪切的剩余带尾总长度L1(第一刀剪切时，L1＝L)；理想的每片碎片长度i是一个范围量，当不断的根据剩余待剪切的废料总长度L来调整剪切刀数N，使L/N的值始终落在i的范围内，从而可保证剪切带尾的每一片碎片包括最后一片都能顺利的通过入口剪输送到废料装置中(就能防止带尾碎片卡剪了)。该方法在冷轧带钢生产机组带尾剪切时，能防止带尾碎片卡剪。该专利申请揭示的方法只能保证最后一块废料不至于太短，但未必该废料的长度是最优的。同时，该专利申请揭示的方法需要不断调节剪切刀数，控制上比较复杂。

发明内容

本发明旨在提出一种通过控制飞剪的剪切速度来调节最后一块废料的长度的方法。

根据本发明，揭示了一种连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法，包括：

维持机组以恒定速度VL输送带钢；

在进行带尾剪切时，控制飞剪从剪切速度Vcut以加速度A均匀减速时间T，再以减速后的低速匀速运行时间Tcon，再从该低速以加速度A均匀加速时间T至Vcut，使得带尾剪切量增加△L，使带尾的最后一块废料带钢通过飞剪落到废料传输系统中；

其中Tcon根据△L确定，时间T计算如下：

$T=\frac{-{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\±\sqrt{{\left({\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\right)}^2+4{\mathrm{AV}}_{\mathrm{CUT}}\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}}}{2A}.$

在一个实施例中，连退机组入口的剪前皮带末端距离飞剪剪口600mm。飞剪与机组速度同步匀速剪切时的剪切长度固定为500mm，进行带尾剪切时的剪切长度为500m+△L。飞剪进行剪切的最大速度为线速度60m/min、角速度2r/s，最小速度为线速度30m/min、角速度1r/s。

本发明的连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法通过废料长度的优化计算对飞剪进行变速度控制，有效地解决了最后一块废料能顺利的通过飞剪掉入废料传输系统中。有效减少机组的故障停机时间。

附图说明

图1揭示了飞剪对带钢的剪切的工作原理。

图2揭示了根据本发明的连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法中对飞剪与带钢行程计算的示意图。

具体实施方式

本发明提出一种连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法，包括：

维持机组以恒定速度VL输送带钢；

在进行带尾剪切时，控制飞剪从剪切速度Vcut以加速度A均匀减速时间T，再以减速后的低速匀速运行时间Tcon，再从该低速以加速度A均匀加速时间T至Vcut，使得带尾剪切量增加△L，使带尾的最后一块废料带钢通过飞剪落到废料传输系统中；

其中Tcon根据△L确定，时间T计算如下：

$T=\frac{-{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\±\sqrt{{\left({\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\right)}^2+4{\mathrm{AV}}_{\mathrm{CUT}}\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}}}{2A}.$

在一个实施例中，应用于具有如下硬件参数的连退机组，连退机组入口的剪前皮带末端距离飞剪剪口600mm，飞剪与机组速度同步匀速剪切时的剪切长度固定为500mm，进行带尾剪切时的剪切长度为500m+△L，飞剪进行剪切的最大速度为线速度60m/min、角速度2r/s，最小速度为线速度30m/min、角速度1r/s。

该方法的理论依据如下：

入口飞剪为曲柄结构，剪切速度区间为30m/min-60m/min，剪切废料长度为500mm左右。由机械结构可知，飞剪与机组速度同步匀速剪切时，剪切长度固定为500mm，剪切的线速度最大为60m/min，最小不低于30m/min，即飞剪最大2r/s，最小1r/s。故而如果需要改变剪切的长度，可以通过两种途径：

1)飞剪速度保持不变，改变剪切时机组输送带钢速度；

2)机组速度保持不变，改变剪切速度。

由于通过改变机组速度改变废料长度的方法需要在两次剪切之间改变频繁机组速度，对机组主线马达快速响应要求高，不利于实施。因此采用第二种方法是较好的选择，考虑到飞剪的最大允许剪切速度即为飞剪电机的额定速度，故而在第二种方法中，不再考虑通过加速缩短剪切量的方式，而仅仅考虑通过先降速再升速的方式增加剪切量优化带尾剪切。

为了便于控制计算，运算中的飞剪以角速度的°/s计算。

通过飞剪做圆周运动可以知道，一周期的行程是固定的360°。带尾优化执行时，飞剪在一个剪切周期开始后即从剪切速度Vcut开始以加速度A匀减速至低速V0(用时为T)，再以相同加速度A匀加速回升至Vcut(用时也为T)的过程。这个过程相对于以Vcut运行在等长时间内少走了△S的行程，而这个△S可以以下面的这个表达式推出：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{1}{2}{\mathrm{AT}}^2---\left(1\right)$

式中的飞剪匀减速之后的匀加速段可以近似认为所用时间相同。由于考虑到仅仅经过一个减速后再加速过程△S的值过小，并且连续短时间内减速加速的过程对飞剪马达的冲击较大，因此在这两个过程间添加了一个低速V0的匀速过程，其维持的时间为Tcon。这样表达式(1)就可以变化为表达式(2)：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{1}{2}(T_{\mathrm{CON}}+T_{\mathrm{CON}}+2T)*\mathrm{AT}={\mathrm{AT}}^2+{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}T---\left(2\right)$

参考图2所示，图2中虚线的左侧部分揭示了飞剪从速度Vcut减速到V0并再次加速回到Vcut的过程，在此过程中行进△S。

另一边，飞剪经过加减速的延迟时，机组仍然以恒定速度VL输送带钢，这样就将比正常情况下多输送△L长度的带钢进入剪刀剪切。从图2的虚线的右侧部分可知，机组多输送△L所用时间恰恰就是飞剪最后行进△S的时间t。

ΔS＝V_CUTt          (3)

由此，即可获得表达式(4)，和整理后的最终方程式(5)：

$t=\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}---\left(4\right)$

${\mathrm{AT}}^2+{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}T-V_{\mathrm{CUT}}\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}=0---\left(5\right)$

在方程式中Vcut、VL，A都是已知量，△L是一个设定值，Tcon是用来优化△L最大值的优化量，当△L是一个固定值的时候，Tcon相应地也是一个固定值。这样在方程式里加减速所用时间T就成为唯一的一个可变量，通过改变时间T的长度获得对应△L，相应的，如果△L是一个设定值，就能够计算出对应的加减速的时间T。

由于式(5)是一个以时间T作为变量的一元二次方程，因此需要在应用中需要通过解这个方程来获得所需△L对应的T，式(6)就是这个方程的根。

$T=\frac{-{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\±\sqrt{{\left({\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\right)}^2+4{\mathrm{AV}}_{\mathrm{CUT}}\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}}}{2A}---\left(6\right)$

式中一个是正根，一个是负根。时间必须为正值，所以负根舍去。

通过以上计算，最终所需要的剪切长度延长量△L就可以通过在一个剪切循环后控制飞剪以加速度A减速时间T之后再恢复剪切速度的方法得到。

本发明的连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法通过废料长度的优化计算对飞剪进行变速度控制，有效地解决了最后一块废料能顺利的通过飞剪掉入废料传输系统中。有效减少机组的故障停机时间。

Claims (2)

1.一种连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法，其特征在于，包括：

维持机组以恒定速度VL输送带钢；

在进行带尾剪切时，控制飞剪从剪切速度Vcut以加速度A均匀减速时间T，再以减速后的低速匀速运行时间Tcon，再从该低速以加速度A均匀加速时间T至Vcut，使得带尾剪切量增加ΔL，使带尾的最后一块废料带钢通过飞剪落到废料传输系统中；

其中Tcon根据ΔL确定，时间T计算如下：

$\mathrm{\ΔS}=\frac{1}{2}(T_{\mathrm{CON}}+T_{\mathrm{CON}}+2T)*\mathrm{AT}={\mathrm{AT}}^2+{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}T;$

$T=\frac{-{\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\±\sqrt{{\left({\mathrm{AT}}_{\mathrm{CON}}\right)}^2+4{\mathrm{AV}}_{\mathrm{CUT}}\frac{\mathrm{\ΔL}}{V_L}}}{2A};$

连退机组入口的剪前皮带末端距离飞剪剪口600mm；

飞剪与机组速度同步匀速剪切时的剪切长度固定为500mm，进行带尾剪切时的剪切长度为500m+ΔL。

2.如权利要求1所述的连退机组入口飞剪带尾剪切优化控制方法，其特征在于，

飞剪进行剪切的最大速度为线速度60m/min、角速度2r/s，最小速度为线速度30m/min、角速度1r/s。