CN103084430A - 一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，通过生产控制级计算机向过程控制级计算机下达即将要生产带钢的钢种和厚度信息，过程控制级计算机根据其钢种、屈服强度、厚度，在数据库中检索到带钢所需的深弯辊的初始位置设定值和深弯辊压力设定值，并将此设定值下达给基础自动化级计算机，配合钢卷一侧设置的激光测距仪测量钢卷半径并反馈至基础自动化级计算机，根据深弯辊初始位置设定值和深弯辊工作位置设定值后，控制深弯辊前后移动液压缸的伺服系统来调节液压缸到达设定位置，能实现深弯辊位置的动态跟随控制，保证深弯辊与带钢始终保持正确的接触位置，可减少腰折缺陷，直接提高产品质量，降低了劣品次品的出现概率，适用于钢铁热轧精整领域。

Description

一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置

技术领域

本发明涉及钢铁生产领域中的热轧精整工艺，尤其涉及一种应用于钢铁热轧精整过程中的减少带钢腰折缺陷的方法及装置。

背景技术

目前各家钢铁生产企业的热轧精整工序主要由热轧精整横切机组完成，其主要由以下工序组成：

现有技术下的热轧精整工序的钢卷上料至卷筒后，在深弯辊和直头机的帮助下，带钢头部被引入一号夹送辊。接着，带钢头部经过一号侧导板的对中后，被送入粗矫机进行矫直。带钢被初步矫直后，在切头剪剪切头部，然后通过刷辊清理表面残留的氧化铁皮。再经过二号侧导板和二号夹送辊引导，进入圆盘剪和碎边剪将毛边切除。接着带钢进入精矫机进行最后的矫直，再由飞剪将其剪切成用户所需要的长度。带钢被剪切成需要的长度后，钢印油印机在带钢表面进行标识，然后在垛板台进行堆垛。

而在带钢热轧精整的过程中，关键性零部件之一-深弯辊则位于上料开卷区域，如图1所示，深弯辊安装于深弯辊摆架上。深弯辊摆架的一侧通过液压缸插头与深弯辊升降液压缸连接；深弯辊摆架的另一侧通过铰链与小车连接。小车上安装有4组辊轮，小车的端部与深弯辊前后移动液压缸连接，以实现小车在轨道上前后移动，而安装在框架上的标尺可以直观地显示深弯辊前后位置。

而现有技术下的热轧精整工序，关键性零部件之一-深弯辊，在生产过程中主要存在以下问题：

1)由于不同品种规格的带钢深弯辊需要位于不同的前后位置，在带钢头部穿带至夹送辊后，操作人员必须根据经验将深弯辊摆放至一个前后方向的位置上。由于人员的经验存在差异，操作人员选择的深弯辊位置也存在一定的差异，致使腰折缺陷控制不稳定。

2)由于深弯辊必须手动操作，而钢卷的卷径在生产过程中会不断减小。为保证深弯辊以一定的前后位置和一定的压力始终压住带钢，操作人员必须每隔一段时间手动改变深弯辊的前后位置和上下位置，操作负荷较高。

由于上述问题，导致了深弯辊在其实际生产过程中难以控制和定位，导致了带钢钢卷腰折缺陷忽高忽低，直接影响了产品质量，轻则产生劣品次品，重则整个钢卷因不符合数据要求而整卷报废，大大影响了生产的有序进行和产品收益率。

发明内容

综上所述，现需要一种新的热轧精整方法及其装置，能有效地能改善并减少带钢钢卷腰折所带来的种种问题，而在实际生产过程中，我们发现深弯辊主要用于与直头机配合将带钢送入夹送辊，此外还被用来平直带钢淡尾部。也就是说，深弯辊一般只在生产至带钢头部和尾部时才使用。但在长期的生产实践实际操作过程中发现，深弯辊在控制腰折缺陷方面也有非常重要的作用。为此，在生产部分易产生腰折缺陷带钢时，带钢中部也必须使用深弯辊。

本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，其设计思路为：生产控制级计算机下达生产指令及相关数据，通过在过程控制级计算机内以钢种、屈服强度、厚度为键值建立静态表，并向基础自动化级计算机下达深弯辊初始位置设定值和压力设定值。其中深弯辊初始位置设定值用于深弯辊前后位置的设定，压力设定值用于控制深弯辊上下位置。基础自动化级计算机利用卷径测量装置测得的钢卷半径，并根据卷径的实际变化情况计算深弯辊的位置，反馈至生产控制级计算机，实现深弯辊位置的动态跟随控制，保证深弯辊与带钢始终保持正确的接触位置，以减少腰折缺陷，提高产品质量。

本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，其具体如下所述：

一种减少带钢产生腰折缺陷的方法，其步骤如下所述：

一.生产控制级计算机向过程控制级计算机下达即将要生产带钢的钢种和厚度信息；

二.过程控制级计算机根据带钢的钢种确定其所属的屈服强度层别；

三.过程控制级计算机根据带钢的厚度确定其所属的厚度层别；

四.过程控制级计算机根据钢种、屈服强度、厚度检索得到带钢所需的深弯辊的初始位置设定值和深弯辊压力设定值，并将其发给基础自动化级计算机，基础自动化级计算机将收到的设定值计算并设计出对应的深弯辊初始位置设定值；

五.当钢卷上料至卷筒且卷筒涨开后，钢卷一侧设置的激光测距仪测量钢卷半径并反馈至基础自动化级计算机，基础自动化级计算机根据深弯辊初始位置设定值和深弯辊工作位置设定值的两者数据比较后，控制深弯辊前后移动液压缸的伺服系统来调节深弯辊到达设定的工作位置，并通过绝对值编码器获得实测值，比较设定值与实测值的差异，根据差异进行调整并确定深弯辊的实际位置；

六.深弯辊前后移动液压缸使深弯辊到达设定的工作位置以后，基础自动化级计算机通过控制带有液压伺服和比例减压阀装置的深弯辊升降液压缸上升，直至达到压力设定值，测压头将实测压力反馈给基础自动化级计算机，对深弯辊进行压力控制，使深弯辊下压与带钢接触；

七.随着带钢不断前进，钢卷的半径逐渐减小，基础自动化级计算机根据激光测距仪的对钢卷实测半径不断计算并动态实时调整深弯辊工作位置设定值，通过控制深弯辊升降液压缸的升降，以保证深弯辊与带钢始终保持设定的接触位置；

八.当激光测距仪测得钢卷实测半径≤最小额定值时，通常该值为10～200MM，深弯辊停止前后和上下位置移动，并保持位置直至钢卷生产完毕。

一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，包括深弯辊、钢卷和夹送辊框架，其特征在于：

所述的深弯辊安装于滑架的滑架轴承上，钢卷则设置于深弯辊的的下方，而滑架安装于深弯辊框架一端的的框架滑槽内，在该深弯辊框架内还设置有一深弯辊前后移动液压缸，该液压缸通过框架滑槽与滑架连接，并控制了该滑架的前后移动，即带动了深弯辊前后移动；

所述的深弯辊框架的另一端通过销轴安装在夹送辊框架上，在该深弯辊框架的下方设置有一深弯辊升降液压缸，该深弯辊升降液压缸通过铰链与深弯辊框架相连，通过提升或降下深弯辊框架，实现了与框架连接的深弯辊的上升和下降。

根据本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，所述的深弯辊，其内置有位置传感器。

此处设计的目的在于，深弯辊内置有位置传感器，用于与下述的激光测距仪配合，精确检测钢卷的半径。

根据本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，所述的深弯辊升降液压缸，该液压缸内置有液压伺服阀及比例减压阀装置。

此处设计的目的在于，液压伺服阀及比例减压阀装置用于远程无级控制深弯辊压下的压力。

根据本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，钢卷一侧设置有一激光测距仪。

此处设计的目的在于，该激光测距仪与上述的深弯辊内置的位置传感器配合使用，用于检测钢卷的半径，并提供给基础自动化级计算机，进行深弯辊前后移动液压缸位置设定值的动态计算。

使用本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置获得了如下有益效果：

1)本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，可以实现深弯辊位置的动态跟随控制，保证深弯辊与带钢始终保持正确的接触位置，可减少腰折缺陷，直接提高产品质量，降低了劣品次品的出现概率；

2)本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置可以减轻操作人员的操作负荷，降低了劳动强度；

3)本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，由于无需手动操作，大大提供了带钢热轧精整过程的安全性。

附图说明

图1为现有技术下的热轧精整系统的深弯辊部件的具体结构示意图；

图2为本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置的装置部分的整体结构示意图；

图3为本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置的装置部分的使用状态时的具体结构示意图；

图4为本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置的原理公式组成示意图；

图5为本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置的具体流程示意图。

图中：L1-基础自动化级计算机，L2-过程控制级计算机，L3-生产控制级计算机，A-夹送辊框架，1-深弯辊，2-钢卷，3-滑架，3a-滑架轴承，4-深弯辊框架，4a-框架滑槽，5-深弯辊前后移动液压缸，6-销轴，7-深弯辊升降液压缸，8-铰链，9-激光测距仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置做进一步的描述。

以下为本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置的原理公式：

如图4所示，当钢卷上料至卷筒，激光测距仪会测量钢卷的实际半径R，L1会根据公式1计算深弯辊工作位置设定值。

公式1：a’＝(a*c’)/c

其中a’-深弯辊工作位置设定值[mm]

    a-深弯辊初始位置设定值[mm](来自基础自动化级计算机静态表)

    c’-深弯辊在位置设定为a’时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]

    c-深弯辊在初始位置设定值为a时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]

公式2：c’＝R’+R

其中R’-深弯辊半径[mm]

    R-钢卷实测半径[mm]

公式3： $c=\sqrt{a^2+b^2}$

其中b-深弯辊在0位时，深弯辊轴心与卷筒轴心的距离[mm]

从公式1、2、3我们就可以计算深弯辊的位置设定值。在带钢头部穿带至夹送辊以后，深弯辊将自动摆放至该位置设定值。随着卷径不断减小，可以通过公式1、2、3不断动态计算深弯辊位置不断减小，直至接近带钢的尾部。

需要指出的是，深弯辊初始位置设定值a是深弯辊与0位之间的水平距离，在深弯辊升降液压缸抬起至最高位置时，深弯辊框架的滑槽是水平的。但随着卷径的不断减小，深弯辊升降液压缸不断下降，深弯辊框架的滑槽的倾斜角会逐渐发生变化，这会造成深弯辊计算位置的与实际位置的差异，这种差异可以被忽略。

实施例

本实施例为应用于2050热轧厚板线具体实施流程如下：

一.首先确认过程控制级计算机L2的静态表结构

在过程控制级计算机新建的深弯辊初始位置设定值和压力设定值静态表对带钢的分类区间等级划分如下：

第一级：钢种。每一个钢种为一个等级，请参见表1；

表1 2050热轧厚板线采用的钢种对应的屈服强度区间

第二级：屈服强度。为了简化静态表，将屈服强度相同的钢种归并为22个区间，请参见表2；

表2 2050热轧厚板线采用的屈服强度层别

第三级：厚度。根据带钢厚度的不同，划分为44个区间，请参见表3。

厚度层别	带钢厚度区间mm
		1	H≤4
2	4＜H≤4.5
		3	4.5＜H≤5
4	5＜H≤5.5
		5	5.5＜H≤6
6	6＜H≤6.5
		7	6.5＜H≤7
8	7＜H≤7.5
		9	7.5＜H≤8
10	8＜H≤8.5
		11	8.5＜H≤9
12	9＜H≤9.5
		13	9.5＜H≤10
14	10＜H≤10.5
		15	10.5＜H≤11
16	11＜H≤11.5
		17	11.5＜H≤12
18	12＜H≤12.5
		19	12.5＜H≤13
20	13＜H≤13.5
		21	13.5＜H≤14
22	14＜H≤14.5
		23	14.5＜H≤15
24	15＜H≤15.5
		25	15.5＜H≤16
26	16＜H≤16.5
		27	16.5＜H≤17

28	17＜H≤17.5
		29	17.5＜H≤18
30	18＜H≤18.5
		31	18.5＜H≤19
32	19＜H≤19.5
		33	19.5＜H≤20
34	20＜H≤20.5
		35	20.5＜H≤21
36	21＜H≤21.5
		37	21.5＜H≤22
38	22＜H≤22.5
		39	22.5＜H≤23
40	23＜H≤23.5
		41	23.5＜H≤24
42	24＜H≤24.5
		43	24.5＜H≤25
44	25＜H≤25.5

表3 2050热轧厚板线采用的厚度层别

二.然后结合上述表中数据以及第一部分的原理公式，选取代表型实施例并计算结果如下：

实施例1：

a-深弯辊初始位置设定值[mm]＝500

R-激光测距仪会测量钢卷的实际半径[mm]＝1000

R’-深弯辊半径[mm]＝600

c’-深弯辊在位置设定为a’时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1600

b-深弯辊在0位时，深弯辊轴心与卷筒轴心的距离[mm]＝1455

c-深弯辊在初始位置设定值为a时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1539

a’-深弯辊工作位置设定值[mm]＝520

实施例2

a-深弯辊初始位置设定值[mm]＝600

R-激光测距仪会测量钢卷的实际半径[mm]＝1000

R’-深弯辊半径[mm]＝600

c’-深弯辊在位置设定为a’时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1600

b-深弯辊在0位时，深弯辊轴心与卷筒轴心的距离[mm]＝1455

c-深弯辊在初始位置设定值为a时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1574

a’-深弯辊工作位置设定值[mm]＝610

实施例3

a-深弯辊初始位置设定值[mm]＝700

R-激光测距仪会测量钢卷的实际半径[mm]＝1000

R’-深弯辊半径[mm]＝600

c’-深弯辊在位置设定为a’时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1600

b-深弯辊在0位时，深弯辊轴心与卷筒轴心的距离[mm]＝1455

c-深弯辊在初始位置设定值为a时，钢卷轴心至深弯辊轴心的距离[mm]＝1615

a’-深弯辊工作位置设定值[mm]＝694

三.最后结合以上数据进入实际应用，如图2、图3、图5所示，其具体的应用流程如下所述：

(1).生产控制级计算机L3向过程控制级计算机L2下达即将要生产带钢的钢种和厚度信息；

(2).过程控制级计算机L2根据带钢的钢种确定其所属的屈服强度层别；

(3).过程控制级计算机L2根据带钢的厚度确定其所属的厚度层别；

(4).过程控制级计算机L2根据钢种、屈服强度、厚度检索得到带钢所需的深弯辊的初始位置设定值和深弯辊压力设定值，并将其发给基础自动化级计算机L1，基础自动化级计算机将收到的设定值计算并设计出对应的深弯辊初始位置设定值；

(5).当钢卷上料至卷筒且卷筒涨开后，钢卷一侧设置的激光测距仪测量钢卷半径并反馈至基础自动化级计算机L1，基础自动化级计算机根据深弯辊初始位置设定值和深弯辊工作位置设定值的两者数据比较后，控制深弯辊前后移动液压缸的伺服系统来调节深弯辊到达设定的工作位置，并通过绝对值编码器获得实测值，比较设定值与实测值的差异，根据差异进行调整并确定深弯辊的实际位置；

(6).深弯辊前后移动液压缸使深弯辊到达设定的工作位置以后，基础自动化级计算机L1通过控制带有液压伺服阀和比例减压阀装置的深弯辊升降液压缸上升，直至达到压力设定值，测压头将实测压力反馈给基础自动化级计算机，对深弯辊进行压力控制，使深弯辊下压与带钢接触；

(7).随着带钢不断前进，钢卷的半径逐渐减小，基础自动化级计算机L1根据激光测距仪的对钢卷实测半径不断计算并动态实时调整深弯辊工作位置设定值，通过控制深弯辊升降液压缸的升降，以保证深弯辊与带钢始终保持设定的接触位置；

(8).当激光测距仪测得钢卷实测半径≤最小额定值X时，通常该值X为10～200MM，深弯辊停止前后和上下位置移动，并保持位置直至钢卷生产完毕。

注：X的取值范围为10-200mm；

a的取值范围为100-1500mm；

b的取值范围为1000-2000mm。

此处请注意，上述的步骤4和步骤5中所提及的对于将要生产的带钢，过程控制级计算机L2会根据其钢种、屈服强度、厚度，在数据库中检索到唯一的深弯辊初始位置设定值，并将此设定值下达给基础自动化级计算机L1。将深弯辊位于卷筒圆心上方的位置标志为0位。深弯辊初始位置设定值a是深弯辊轴心与0位之间的水平距离。

本实施例的层别分类方法，可实现多达968种深弯辊初始位置设定值和压力设定值。

本发明的一种减少带钢产生腰折缺陷的方法及装置，其设计合理，能实现深弯辊位置的动态跟随控制，保证深弯辊与带钢始终保持正确的接触位置，可减少腰折缺陷，直接提高产品质量，降低了劣品次品的出现概率，同时可以减轻操作人员的操作负荷，降低了劳动强度，并大大提供了带钢热轧精整过程的安全性，适用于钢铁热轧精整领域。

Claims (5)

1.一种减少带钢产生腰折缺陷的方法，其步骤如下所述：

一.生产控制级计算机(L3)向过程控制级计算机(L2)下达即将要生产带钢的钢种和厚度信息；

二.过程控制级计算机(L2)根据带钢的钢种确定其所属的屈服强度层别；

三.过程控制级计算机(L2)根据带钢的厚度确定其所属的厚度层别；

四.过程控制级计算机(L2)根据钢种、屈服强度、厚度检索得到带钢所需的深弯辊的初始位置设定值和深弯辊压力设定值，并将其发给基础自动化级计算机(L1)，基础自动化级计算机将收到的设定值计算并设计出对应的深弯辊初始位置设定值；

五.当钢卷上料至卷筒且卷筒涨开后，钢卷一侧设置的激光测距仪测量钢卷半径并反馈至基础自动化级计算机(L1)，基础自动化级计算机根据深弯辊初始位置设定值和深弯辊工作位置设定值的两者数据比较后，控制深弯辊前后移动液压缸的伺服系统来调节深弯辊到达设定的工作位置，并通过绝对值编码器获得实测值，比较设定值与实测值的差异，根据差异进行调整并确定深弯辊的实际位置；

六.深弯辊前后移动液压缸使深弯辊到达设定的工作位置以后，基础自动化级计算机(L1)通过控制带有液压伺服阀和比例减压阀装置的深弯辊升降液压缸上升，直至达到压力设定值，测压头将实测压力反馈给基础自动化级计算机，对深弯辊进行压力控制，使深弯辊下压与带钢接触；

七.随着带钢不断前进，钢卷的半径逐渐减小，基础自动化级计算机(L1)根据激光测距仪的对钢卷实测半径不断计算并动态实时调整深弯辊工作位置设定值，通过控制深弯辊升降液压缸的升降，以保证深弯辊与带钢始终保持设定的接触位置；

八.当激光测距仪测得钢卷实测半径≤最小额定值时，通常该值为10～200MM，深弯辊停止前后和上下位置移动，并保持位置直至钢卷生产完毕。

2.一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，包括深弯辊(1)、钢卷(2)和夹送辊框架(A)，其特征在于：

所述的深弯辊(1)安装于滑架(3)的滑架轴承(3a)上，钢卷(2)则设置于深弯辊(1)的的下方，而滑架安装于深弯辊框架(4)一端的的框架滑槽(4a)内，在该深弯辊框架内还设置有一深弯辊前后移动液压缸(5)，该液压缸通过框架滑槽与滑架连接，并控制了该滑架的前后移动，即带动了深弯辊前后移动；

所述的深弯辊框架(4)的另一端通过销轴(6)安装在夹送辊框架(A)上，在该深弯辊框架的下方设置有一深弯辊升降液压缸(7)，该深弯辊升降液压缸通过铰链(8)与深弯辊框架相连，通过提升或降下深弯辊框架，实现了与框架连接的深弯辊(1)的上升和下降。

3.如权利要求2所述的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，所述的深弯辊(1)，其内置有位置传感器。

4.如权利要求2所述的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，所述的深弯辊升降液压缸(7)，该液压缸内置有液压伺服阀及比例减压阀装置。

5.如权利要求2所述的一种减少带钢产生腰折缺陷的装置，其特征在于，钢卷(2)一侧设置有一激光测距仪(9)。

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