CN106077148B - 一种带钢反向弯曲控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧钢加工设备技术领域，特别是涉及一种带钢反向弯曲控制方法。采用弯曲辊压住带钢进行反向弯曲，并实时获取弯曲辊与带钢接触形成的包角大小，根据包角大小调节弯曲辊的压下程度，从而控制带钢弯曲量。本发明的有益效果是：以弯曲辊与带钢形成的包角大小作为带钢反向弯曲量的基准，测量计算简单、变动参数少，有利于简化测量计算步骤，减小误差、稳定性好，便于实时调节带钢的反向弯曲量。

Description

一种带钢反向弯曲控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢加工设备技术领域，特别是涉及一种带钢反向弯曲控制方法。

背景技术

带钢深加工生产中对于钢卷的开卷是常见的工序，开卷过程中带钢的反向弯曲装置是一个重要的核心设备。目前带钢反向弯曲主要有两种不同的控制模式：1.位置控制模式，该控制模式需要通过上位机数学模型计算出弯曲辊的准确位置进行控制，但由于其位置与平移量、带钢厚度、运行速度、钢卷大小以及机械结构等变量有关，实际使用过程中数学模型准确程度不高，计算误差大很难实现弯曲辊的自动位置控制。2.压力控制模式，该控制模式同样需要上位机通过数学模型计算准确的控制压力，而该控制参数又与带钢强度、厚度、宽度、机械运动结构以及张力大小与张力稳定性有关系，其数学模型的准确性更低。以上两种制模式都存在模型复杂、误差大的问题，现场很多情况下无法实现自动运行，只有通过人工干预实施控制，现有技术中还没有通过直接检测带钢反向弯曲量，做到对带钢反向弯曲直接自动控制的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带钢反向弯曲控制方法，目的用于解决现有技术中控制模型复杂、可靠稳定性差、误差大、带钢弯曲量实时自动控制困难等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带钢反向弯曲控制方法，采用弯曲辊压住带钢进行反向弯曲，并实时获取弯曲辊与带钢接触形成的包角大小，根据包角大小调节弯曲辊的压下程度，从而控制带钢弯曲量，弯曲辊转动一圈过程中，通过弯曲辊上指定位置和带钢的接触时间与弯曲辊转动一圈的时间进行比较，计算包角大小，并与预设范围进行比较，当包角大小超出预设范围时，控制弯曲辊上升或下降，使包角大小调整至预设范围内。

本发明的有益效果是：以弯曲辊与带钢形成的包角大小作为带钢反向弯曲量的基准，测量计算简单、变动参数少，有利于简化测量计算步骤，减小误差、稳定性好，便于实时调节带钢的反向弯曲量。

进一步，通过下式计算包角大小，

其中，θ为包角大小，t₀为弯曲辊转动一圈的时间，t₁为弯曲辊上指定位置转动一圈过程中刚与带钢接触时的时间，t₂为弯曲辊上指定位置转动一圈过程中刚与带钢脱离时的时间。

进一步，在所述弯曲辊上设置压力检测元件，在弯曲辊转动一圈过程中，测得该压力检测元件刚与带钢接触时的时间t₁，以及刚脱离带钢时的时间t₂，获得其与带钢接触时间，根据弯曲辊的转动速度和圆周长度计算得到弯曲辊转动一圈的时间t₀。

采用上述进一步方案的有益效果是：测量数据简单方便，测量准确度高，通过实时包角大小与预设值对比，调整弯曲辊的上升或下降，运行简单稳定，有利于实时控制调整带钢的反向弯曲量。

进一步，该控制方法通过带钢反向弯曲控制装置实现，该控制装置包括压下机构、用于带钢反向弯曲的弯曲辊和用于带钢输送的夹送辊，所述弯曲辊上安装有压力检测元件，弯曲辊压住带钢的上表面，所述夹送辊支撑带钢的下表面，所述压下机构与所述弯曲辊连接，并带动弯曲辊升降调节其压下程度，从而控制带钢弯曲量。

进一步，所述带钢反向弯曲控制装置还包括平移机构，所述压下机构安装在平移机构上。

进一步，所述平移机构包括第一推动机构、小车导轨、位移传感器和平移小车，所述压下机构安装在平移小车上，所述第一推动机构与平移小车连接，且带动平移小车沿着小车导轨来回运动，并通过位移传感器确定平移小车的位置。

进一步，所述压下机构包括第二推动机构、第一连杆和第二连杆，所述第二推动机构安装在平移机构上，第一连杆的一端与弯曲辊连接，第一连杆的另一端与第二推动机构连接，第二连杆的一端与弯曲辊连接，第二连杆的另一端与平移机构连接，第二推动机构通过第一连杆带动弯曲辊运动，并配合第二连杆调节弯曲辊的压下程度。

进一步，所述带钢反向弯曲控制装置还包括控制系统，所述控制系统与压力检测元件电连接，适于获取弯曲辊转动一圈过程中，压力检测元件与带钢的接触时间，并将弯曲辊与带钢形成的包角大小与预设值进行比较，控制压下机构的升降动作，从而调节带钢的反向弯曲量。

进一步，所述弯曲辊上设置至少一个压力检测元件，所述压力检测元件沿弯曲辊的周向分布。

采用上述进一步方案的有益效果是：一方面带钢安装时，通过平移机构带动压下机构移动到带钢的带头的翘曲处，压下机构再运行带动弯曲辊下降使带钢受压消除翘曲，有利于辅助带钢的安装；另一方面通过平移机构便于调整压下机构的位置使其位于指定位置，同时压下机构和平移机构可以独立驱动运行，有利于适应不同需求操作，调节准确方便；在测量计算包角大小时，控制系统测量的时间数据以及速度进行计算出包角大小，并与预设值对比，测量数据的变动性较小、稳定性良好，测量难度低、测量更加简单准确、减小误差，有利于准确的对带钢的反向弯曲量进行实时调控。

附图说明

图1显示为本发明实施例的结构示意图；

图2显示为本发明实施例的弯曲辊的结构示意图。

零件标号说明

1 带钢

2 小车导轨

3 平移小车

4 第二推动机构

5 第一推动机构

6 位移传感器

7 开卷后带钢

8 夹送辊

9 弯曲辊

10 包角

11 弯曲辊辊体

12 开卷前带钢

13 压力检测元件

14 端盖

15 第二连杆

16 第一连杆

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于带钢反向弯曲控制，特别适合生产高强钢，辅助高强钢的安装、开卷以及带钢反向弯曲量的实时调控。本发明是解决目前带钢的反向弯曲量测量调控与带钢的厚度、强度、宽度等参数有关，测量调控困难，需要通过复杂的数学模型进行测量计算调控，效率低、操作复杂、误差大的问题。同时采用该控制方法可以消除带钢内表面横折缺陷、加速去掉带钢表面氧化铁皮；此外由于弯曲辊向下弯曲带钢增大了入口处夹送辊的包角，减少带钢与夹送辊面的打滑；另外，还可以辅助带钢矫直与开卷。

如图1和图2所示，本发明的带钢反向弯曲控制方法，通过带钢反向弯曲装置进行实施操作，该控制方法采用弯曲辊9压住带钢进行反向弯曲，并通过控制系统实时获取弯曲辊9 与带钢接触形成的包角大小，根据包角大小调节弯曲辊9的压下程度，从而控制调节带钢弯曲量。先将带钢1安装在指定位置，带钢反向弯曲控制装置包括压下机构、弯曲辊9和用于带钢输送的夹送辊8，安装带钢1时，带钢1的带头依次绕过弯曲辊9和夹送辊8，弯曲辊9压住带钢的上表面，夹送辊8支撑起带钢的下表面，弯曲辊9压住开卷前带钢12的上表面并与带钢形成包角，压下机构带动弯曲辊9升降运动从而调节弯曲辊9的压下程度，使得弯曲辊9与带钢的接触面积改变，从而调节带钢与弯曲辊9形成的包角10的大小。本实施例中的带钢1为带钢卷，带钢卷安装的位置与弯曲辊9、夹送辊8三者位于不同水平位置，便于带钢和弯曲辊9、夹送辊8之间接触充分形成张力。在本实施例中，弯曲辊9位于带钢卷和夹送辊8之间，带钢卷、弯曲辊9、夹送辊8的中心相对位置依次增高，即弯曲辊9位于夹送辊8与带钢卷中心之间的位置，夹送辊8水平位置高于弯曲辊9，形成三角形结构分布，采用该结构方式分布使得带钢在反向弯曲时，可以张紧，有利于进行反向弯曲变形，弯曲辊9 向下弯曲带钢时，增大了带钢入口与夹送辊8之间形成的包角，避免带钢与夹送辊8的辊面打滑，提高带钢反向弯曲以及反向弯曲后输送的稳定性。

弯曲辊9转动一圈过程中，通过弯曲辊9上指定位置和带钢的接触时间与弯曲辊9转动一圈的时间进行比较，计算包角大小，并与预设范围进行比较，当包角大小超出预设范围时，控制弯曲辊9上升或下降，使包角大小调整至预设范围内。弯曲辊9上的指定位置和带钢的接触时间，即为弯曲辊9上的指定位置与带钢接触到脱离带钢的时间差，指定位置为弯曲辊 9周向上任一位置。在计算包角大小时，通过如下公式计算，

其中，θ为包角大小，t₀为弯曲辊转动一圈的时间，弯曲辊9表面的运动速度与带钢的输送速度相同，通过速度传感器测量带钢的输送速度V，并将测量的输送速度V传送到控制系统，控制系统根据弯曲辊的圆周周长和输送速度V计算出弯曲辊9转动一圈的时间t₀，或者根据弯曲辊9的转动速度和圆周长度计算得到弯曲辊9转动一圈的时间t₀。t₁为弯曲辊上指定位置转动一圈的过程中刚与带钢接触时的时间，t₂为弯曲辊上指定位置转动一圈的过程中刚与带钢脱离时的时间，其中指定位置指的是同一位置。弯曲辊9上设置有压力检测元件13，压力检测元件13固定安装在弯曲辊辊体11上，并通过端盖14固定盖住压力检测元件13，压力检测元件13即为本实施例中的指定位置。在弯曲辊转动一圈的过程中，测得该压力检测元件13刚与带钢接触时的时间t₁，以及刚脱离带钢时的时间t₂，从而获得其与带钢接触时间。

如图1所示，用于实现该控制方法的控制装置还包括平移机构，压下机构安装在平移机构上，平移机构平移从而带动压下机构平移到指定位。其中，平移机构包括第一推动机构5、小车导轨2、位移传感器6和平移小车3，压下机构安装在平移小车3上。第一推动机构5与平移小车3连接，第一推动机构5带动平移小车3沿着小车导轨2来回运动，并通过位移传感器6确定平移小车3的位置。第一推动机构5固定安装在指定位置，第一推动机构5可以为气缸或者液压缸或者其它一些可以来回往复直线运动的动力机构如直线电机，第一推动机构5的推杆与平移小车3连接，位移传感器6安装在第一推动机构5上，并通过位移传感器 6读取第一推动机构5的运动行程来判断平移小车是否到达预设位置。

如图1所示，压下机构包括第二推动机构4、第一连杆16和第二连杆15，第二推动机构 4安装在平移小车3上，第一连杆16的一端与弯曲辊9连接，第一连杆16的另一端与第二推动机构4连接，弯曲辊9通过外部动力设备提供动力独立转动。第二连杆15的一端与弯曲辊连接，第二连杆15的另一端与平移小车3连接。第二推动机构4为气缸或者液压缸或者其它一些可以来回往复直线运动的动力机构如直线电机，第二推动机构4的推杆与第一连杆16 连接，并通过第一连杆16带动弯曲辊9升降运动。第二推动机构4为气缸或液压缸时，第二推动机构4的缸体铰接安装在平移小车3的顶部，第二连杆15的一端与平移小车3的底部铰接，当第二推动机构4的推杆伸出第一连杆16带动弯曲辊9下降时，第二连杆15受力绕其与平移小车3的铰接处顺时针转动，同时第二推动机构4也绕其与平移小车3的铰接处顺时针转动，实现同步运行，从而使得弯曲辊9与带钢的接触面增大，包角θ增大，反向弯曲量增大；当第二推动机构4的缩回使得第一连杆16带动弯曲辊9上升时，第二连杆15受力绕其与平移小车3的铰接处逆时针转动，同时第二推动机构4也绕其与平移小车3的铰接处逆时针转动，实现同步运行，从而使得弯曲辊9与带钢的接触面减小，包角θ减小，反向弯曲量减小。第二推动机构4伸出缩回调节弯曲辊9的升降，同时第二推动机构4与第二连杆15 配合转动调节弯曲辊9的位置，采用该结构连接以及运动方式使得弯曲辊9可以在转动的同时进行升降运动，互不干扰，有利平稳调节包角θ的大小，运行稳定，测量也更加方便准确。

如图1和图2所示，弯曲辊9上至少安装设置有一个压力检测元件13，压力检测元件13 的数量可以根据需求设置，若需要密集检测带钢的反向弯曲量则增加压力检测元件13的数量，当设置多个压力检测元件13时，压力检测元件13沿弯曲辊9的周向分布，本实施例以设置一个压力检测元件13具体说明。压力检测元件13为压力传感器或压力开关，压力感应检测灵敏。如图2所示，压力检测元件13固定安装在弯曲辊辊体11上，并通过端盖14固定盖住压力检测元件13，当弯曲辊辊体11转动过程中，压力检测元件13的端盖与开卷前带钢12接触时，压力检测元件13感受到带钢施加的压力信号，压力检测元件13的端盖与带钢脱离时，压力检测元件13受到的压力消失。

如图1和图2所示，该带钢反向弯曲控制装置还包括控制系统，控制系统与压力检测元件13电连接，控制系统用于获取弯曲辊9转动一圈过程中，压力检测元件13与带钢的接触时间，并将弯曲辊9与带钢形成的包角小与包角的预设值进行比较，再通过控制系统控制压下机构的升降动作，从而调整带钢的反向弯曲量。当压力检测元件13刚与带钢接触时，压力检测元件13受压，压力检测元件13将受压信号反馈至控制系统，控制系统开始计时，当压力检测元件13刚与带钢脱离时，压力检测元件13受压消失，控制系统计时结束。控制系统还与第一推动机构5、第二推动机构4和位移传感器6电连接，通过控制系统根据位移传感器6检测的位移距离判断平移小车3是否到达指定位置，从而控制第一推动机构5是否继续推动平移小车3，控制系统跟带钢与弯曲辊9形成的包角大小控制第二推动机构4是否继续运动从而带动弯曲辊9升降运动。有利于实时控制调节带钢与弯曲辊9形成的包角大小，从而调节带钢的反向弯曲量。

通过反向弯曲控制装置进行实施该控制方法的具体工作过程为：

首先，将带钢1安装在开卷机卷筒上，将带钢1的带头依次绕过弯曲辊9和夹送辊8，第一推动机构5推动平移小车3运动，且通过位移传感器6读取平移小车3的位置信息，并将读取信息传送到控制系统确定平移小车3是否到达预设位置，平移小车3带动与弯曲辊9 连接的第二推动机构4水平移动到预设位置。在安装带钢时，若带钢1为高强钢或高厚度的带钢时，带钢的带头出现严重翘曲时，带钢无法直接穿入生产线的夹送辊8，此时，第一推动机构5运行带动平移小车3沿着小车导轨2运动到合适位置，使得弯曲辊9对准带头翘曲处，同时第二推动机构4运行带动弯曲辊9下降使得带头翘曲处受压消除翘曲，消除带钢的翘头现象后使得带钢1可以顺利完成穿带工序。当带钢安装好后，第二推动机构4运行带动弯曲辊9上升，并且通过第一推动机构5驱动平移小车3移动至预设位置，位移传感器6读取第一推动机构5的运行行程，并将读取信息传送到控制系统，从而判断平移小车3是否到达预设位置，监控检测简单、操作方便，测量精准。带钢安装好后，与弯曲辊9、夹送辊8 形成张力后，第二推动机构4带动弯曲辊9下降到任意位置使得弯曲辊9与带钢形成一个初始的带钢弯曲量，如图1中，本实施例初始形成的包角θ为48°，弯曲辊9和夹送辊8转动，带钢进行输送。

最后，控制系统测量计算弯曲辊9与带钢表面接触形成实时包角θ的大小，且控制系统根据计算出的实时包角与预设包角的大小对比，并控制调节第二推动机构4推动弯曲辊9升降运动从而调节弯曲辊9与带钢表面接触形成的包角θ的大小。当控制系统计算出的实时包角小于预设包角时，第二推动机构4带动弯曲辊9下降增大弯曲辊9与带钢的接触面积，从而实时包角增大，增大带钢的反向弯曲量；当控制系统计算出的实时包角大于预设包角时，第二推动机构4带动弯曲辊9上升减小弯曲辊9与带钢的接触面积，从而实时包角减小，减小带钢的反向弯曲量。调整使得实时包角一直处于预设包角范围内，带钢弯曲量的采用直接闭环控制，一直持续工作至这一带钢卷反向弯曲结束，带钢完成反向弯曲后的开卷后带钢7 由夹送辊8输出。当生产线停止运行时，如果没有向第二推动机构4的施加动作命令，控制系统保持当前弯曲量在下一次运行时继续投入对于弯曲量的直接闭环控制。

本发明通过简单的控制方法使得高强钢或高厚度钢的反向弯曲量可以得到实时监控并调节，操作简单、测量调节简单，有利于减小误差，而且在带钢的安装时，还可以辅助带头具有翘曲现象的带钢的安装，降低安装难度，弯曲辊9与带钢直接接触进行反向弯曲，并且配合夹送辊8输送，有利于消除带钢表面横折缺陷、加速去掉带钢表面氧化铁皮。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，采用弯曲辊压住带钢进行反向弯曲，并实时获取弯曲辊与带钢接触形成的包角大小，根据包角大小调节弯曲辊的压下程度，从而控制带钢弯曲量，弯曲辊转动一圈过程中，通过弯曲辊上指定位置和带钢的接触时间与弯曲辊转动一圈的时间进行比较，计算包角大小，并与预设范围进行比较，当包角大小超出预设范围时，控制弯曲辊上升或下降，使包角大小调整至预设范围内。

2.根据权利要求1所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，通过下式计算包角大小，

其中，θ为包角大小，t₀为弯曲辊转动一圈的时间，t₁为弯曲辊上指定位置转动一圈过程中刚与带钢接触时的时间，t₂为弯曲辊上指定位置转动一圈过程中刚与带钢脱离时的时间。

3.根据权利要求2所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，在所述弯曲辊上设置压力检测元件，在弯曲辊转动一圈过程中，测得该压力检测元件刚与带钢接触时的时间t₁，以及刚脱离带钢时的时间t₂，获得其与带钢接触时间，根据弯曲辊的转动速度和圆周长度计算得到弯曲辊转动一圈的时间t₀。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，该控制方法采用带钢反向弯曲控制装置实现，带钢反向弯曲控制装置包括压下机构、用于带钢反向弯曲的弯曲辊和用于带钢输送的夹送辊，所述弯曲辊上安装有压力检测元件，弯曲辊压住带钢的上表面，所述夹送辊支撑带钢的下表面，所述压下机构与所述弯曲辊连接，并带动弯曲辊升降调节其压下程度，从而控制带钢弯曲量。

5.根据权利要求4所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，所述带钢反向弯曲控制装置还包括平移机构，所述压下机构安装在平移机构上。

6.根据权利要求5所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，所述平移机构包括第一推动机构、小车导轨、位移传感器和平移小车，所述压下机构安装在平移小车上，所述第一推动机构与平移小车连接，且带动平移小车沿着小车导轨来回运动，并通过位移传感器确定平移小车的位置。

7.根据权利要求4所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，所述压下机构包括第二推动机构、第一连杆和第二连杆，所述第二推动机构安装在平移机构上，第一连杆的一端与弯曲辊连接，第一连杆的另一端与第二推动机构连接，第二连杆的一端与弯曲辊连接，第二连杆的另一端与平移机构连接，第二推动机构通过第一连杆带动弯曲辊运动，并配合第二连杆调节弯曲辊的压下程度。

8.根据权利要求4所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，所述带钢反向弯曲控制装置还包括控制系统，所述控制系统与压力检测元件电连接，适于获取弯曲辊转动一圈过程中，压力检测元件与带钢的接触时间，并将弯曲辊与带钢形成的包角大小与预设值进行比较，控制压下机构的升降动作，从而调节带钢的反向弯曲量。

9.根据权利要求4所述的一种带钢反向弯曲控制方法，其特征在于，所述弯曲辊上设置至少一个压力检测元件，所述压力检测元件沿弯曲辊的周向分布。