CN109248919A - 一种冷连轧带钢动态剪切控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷连轧带钢动态剪切控制方法，由冷连轧机基础自动化中的线协调、主令速度和带钢跟踪配合完成；线协调是命令的发起者，以带钢跟踪为依据，按倒计时的形式启动飞剪的各个动作，当焊缝进入机架时就开始激活剪切顺序控制。优点是：应用动态剪切控制方法能够大幅度地提高冷连轧带钢的剪切控制精度，能够生产出厚度与板形都符合用户要求的高品质汽车板和家电板。本发明根据控制过程中带钢位置、飞剪旋转速度、飞剪旋转角度、飞剪剪切速度的影响，采用变频调速实现一种动态控制，以满足对不同带钢在各种运行速度下进行剪切的精度控制。

Description

一种冷连轧带钢动态剪切控制方法

技术领域

本发明属于轧制过程控制领域，涉及一种冷连轧带钢动态剪切控制方法。

背景技术

现在冷连轧带钢的生产效率很高。飞剪是冷连轧机出口的关键设备，位于出口夹送辊和卷取机之间，是实现对连续轧制的冷轧带钢进行自动剪切功能的唯一执行机构。飞剪通过一台交流变频电机传动，剪切时为了尽量减小对带钢连续轧制过程的影响，剪切位置必须精确，应与预选的剪切位置一致。剪切过程是对平动中的带钢按要求的定尺进行高速、高精度的分切。飞剪控制系统涉及的控制功能多、逻辑复杂。它能够实现对带钢的高精度剪切，既可保证带钢被切断，又可使飞剪剪缝不会重叠。通过设计带钢动态剪切方法，可实现飞剪运行的每一个周期的精确的加速启动、匀速剪切及减速停车过程，这对于提高冷连轧机的生产效率起到了至关重要的作用。

中国专利CN105382331B公开了一种飞剪控制方法，它主要涉及了连续剪切时飞剪滚动的总速度计算方法，但缺少剪切时控制功能之间的协调控制以及飞剪旋转角度的计算。专利CN103962384B公开了一种热连轧带钢动态剪切控制方法，它主要是采用转换函数的控制方式来实现对带钢的动态剪切，但此专利是在热连轧的工艺条件下实现的，它与冷连轧工艺条件下的动态剪切控制有较大区别。

如上所述，在实际的控制过程中，由于涉及带钢剪切控制过程，对于带钢的运行速度控制会直接影响到带钢剪切控制，而影响剪切前带钢运行速度的关键在于带钢的特性。同时，来料带钢的规格同样会造成剪切精度控制的困难。最后，对于不同剪切速度下飞剪剪切启动时间的控制，同样会随着带钢运行速度的变化存在问题，一旦影响飞剪的剪切，将会影响到带钢成材率的控制。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种冷连轧带钢动态剪切控制方法，提高带钢剪切质量，根据控制过程中带钢位置、飞剪旋转速度、飞剪旋转角度、飞剪剪切速度的影响，采用变频调速来实现一种动态控制，以满足对不同带钢在各种运行速度下进行剪切的精度控制。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种冷连轧带钢动态剪切控制方法，由冷连轧机基础自动化中的线协调、主令速度和带钢跟踪配合完成；线协调是命令的发起者，以带钢跟踪为依据，按倒计时的形式启动飞剪的各个动作，当焊缝进入机架时就开始激活剪切顺序控制；具体包括以下步骤：

1)正常轧制时，飞剪停在初始位置，剪切点为焊缝前6±0.5m处，带钢跟踪计算剪切点到机架入口的距离为5±0.5m时，向线协调发出剪切点在线信号；

2)线协调控制轧制线上的带钢，在触发剪切点在线信号后，控制轧机，使带钢减速到剪切速度被轧制；

3)主令速度控制向飞剪主传动发出控制来启动飞剪剪切，飞剪的剪切模式被激活，飞剪的剪切顺序控制被启动；

4)当飞剪得到剪切指令后，开始进行一次剪切，剪切只能从剪刃的初始位置开始；

5)开始剪切时，飞剪从初始位置在一定的转角范围内加速至剪切速度并完成带钢剪切；完成剪切后，飞剪在一定的转角范围内开始减速，最后停止在初始位置，具体为：

上下剪刃重合位置为飞剪角度的起始点，飞剪角度为0°，上下飞剪角度0°～180°的递增方向与剪刃剪切时转动的方向相同，即剪切时上下剪刃与带钢速度方向一致；

当轧机穿带时，飞剪角度停止在50°方向；当飞剪开始剪切时，飞剪从初始角度位置140°开始启动，并逐渐加速旋转至330°，在140°至330°范围内，飞剪的速度逐渐达到剪切速度，在0°位置时，飞剪剪刃与带钢接触；在330°～30°范围内，剪切速度保持恒定；在30°位置时，飞剪开始减速，当达到140°时，飞剪停止在初始位置140°；

剪切时飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s (1)

式(1)中，V_k为飞剪的剪切速度；V_s为带钢速度；x％为速度超前系数，取值范围为2％-10％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以冷连轧机出口飞剪为研究对象，应用动态剪切控制方法能够大幅度地提高冷连轧带钢的剪切控制精度，能够生产出厚度与板形都符合用户要求的高品质汽车板和家电板。本发明根据控制过程中带钢位置、飞剪旋转速度、飞剪旋转角度、飞剪剪切速度的影响，采用变频调速实现一种动态控制，以满足对不同带钢在各种运行速度下进行剪切的精度控制。通过飞剪的动态剪切控制，飞剪能在正常轧制条件下，剪切规定的各种材质、宽度和厚度的冷轧带钢，其作业效率满足冷连轧连续生产的速度要求。

飞剪在剪切带钢时要求随着运动的带钢一起移动，即飞剪应该同时完成剪切和移动两种动作，飞剪的剪切速度即剪刃在带钢运动方向的瞬时速度应该大于带钢速度的2％-10％。剪切时，飞剪的上下两个剪刃宜作平面运动，即上下两个剪刃互相垂直或近似垂直于带钢表面，由于剪切带钢的厚度不同，需要保持适当的剪刃间隙。

实际生产数据表明，采用此方法能够提高冷连轧生产线的作业率和产品质量，同时，此方法可以利用易于维护的原有的控制设备，节省了大量的技术引进资金的投入，满足了冷连轧生产对产品质量日益严格的要求，增强了企业的市场竞争力。

附图说明

图1是飞剪剪切顺序控制流程图。

图2是飞剪旋转角度示意图。

图3是飞剪零角度示意图。

图4是飞剪剪切速度控制示意图。

图3中：1-上剪刃2-下剪刃。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图4，冷连轧带钢动态剪切控制方法，该方法针对不同的带钢情况，结合控制过程中带钢位置、飞剪旋转速度、飞剪旋转角度、飞剪剪切速度的影响，实现了一种冷连轧带钢动态剪切控制。飞剪的自动剪切控制，主要由冷连轧机基础自动化中的线协调(LCO)、主令速度(MRG)和带钢跟踪(MTR)功能配合完成。线协调是命令的发起者，以带钢跟踪为依据，按倒计时的形式启动飞剪的各个动作，当焊缝进入机架时就开始激活剪切顺序控制。

具体包括以下步骤：

1)正常轧制时，飞剪停在初始位置，剪切点为焊缝前6±0.5m处，使焊缝不在成品卷的头部位置，带钢跟踪计算剪切点到机架入口的距离为5±0.5m时，向线协调发出剪切点在线信号；

2)线协调控制轧制线上的带钢，在触发剪切点在线信号后，控制轧机，使带钢减速到剪切速度被轧制；

3)主令速度控制向飞剪主传动发出控制来启动飞剪剪切，飞剪的剪切模式被激活，飞剪的剪切顺序控制被启动；

4)当飞剪得到剪切指令后，开始进行一次剪切，剪切只能从剪刃的初始位置开始；初始位置可通过位置传感器与接近开关共同确定；

5)开始剪切时，飞剪从初始位置在一定的转角范围内加速至剪切速度并完成带钢剪切；完成剪切后，飞剪在一定的转角范围内开始减速，最后停止在初始位置，具体为：

上下剪刃1、2重合位置为飞剪角度的起始点，即飞剪角度为0°，上下飞剪角度(0°～180°)的递增方向与剪刃剪切时转动的方向相同，即上剪刃1按顺时针方向旋转，下剪刃2按逆时针方向旋转；

当轧机穿带时，飞剪角度停止在50°方向；当飞剪开始剪切时，飞剪从初始位置140°开始启动，并逐渐加速旋转至330°，在140°至330°范围内，飞剪的速度逐渐达到剪切速度，在0°位置时，飞剪剪刃与带钢接触；在330°～30°范围内，剪切速度保持恒定；在30°位置时，飞剪开始减速，当达到140°时，飞剪停止在初始位置140°；

剪切时飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s (1)

式(1)中，Vk为飞剪的剪切速度；Vs为带钢速度；x％为速度超前系数，取值范围为2％-10％，根据带钢厚度不同取值，并只适用于冷连轧机。

带钢速度Vs是通过现场激光测速仪检测得到，激光测速仪可设置在冷连轧生产线轧机出口处，可以精确的检测出带钢的实际速度。

实际生产数据表明，采用此方法能够提高冷连轧生产线的作业率和产品质量，同时，此方法可以利用易于维护的原有的控制设备，节省了大量的技术引进资金的投入，满足了冷连轧生产对产品质量日益严格的要求，增强了企业的市场竞争力。

实施例：

见图1-图4，自动剪切控制接收过程控制系统确定钢卷剪切的相关信息，如焊缝尾部剪切、焊缝头部剪切、依据带钢长度剪切等。每当带钢到达剪切点之前，相应的信息会被传送给轧机基础自动化，以便协调控制计算剪切剩余长度、剪切角度、剪切速度，进而获得良好的剪切精度。当焊缝进入轧机区域时，带钢首先以14m/s以上的速度正常被轧制。当卷曲机要进行分卷时，带钢跟踪系统发出焊缝到轧机入口的信号，主令速度控制飞剪减速到2m/s的剪切速度。当带钢跟踪发出焊缝距飞剪6m时，协调控制向传动控制器发出控制字，启动剪切过程，飞剪剪切被激活。飞剪从初始位置140°开始旋转，直至330°，在140°至330°这190°的转角范围内，飞剪的剪切速度从0m/s匀加速到剪切速度6.12m/s。见图2、图3，上下剪刃1、2的重合位置为0°，即飞剪角度的起始点，定义角度的方向与剪刃剪切时转动的方向一致，即上剪刃1按顺时针方向旋转，下剪刃2按逆时针方向旋转。在0°位置时，飞剪剪刃与带钢接触。剪切位置在0°时，剪刃达到与带钢速度同步为6m/s，带钢厚度0.5mm，速度超前系数为2％，此时，飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s＝(1+2％)×6＝6.12m/s；

当带钢厚度为1.0mm时，速度超前系数为5％，此时，飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s＝(1+5％)×6＝6.3m/s；

当带钢厚度≥2.0mm时，速度超前系数为10％，此时，飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s＝(1+10％)×6＝6.6m/s；

见图4，当剪切结束后，剪刃从30°开始继续旋转至初始位置140°，剪切速度也相应的从6.12m/s(或6.3m/s、6.6m/s)减速到0m/s。剪切后，剪刃立即停止，然后转至初始位置140°。此时，飞剪完成了一次自动剪切。

Claims (1)

1.一种冷连轧带钢动态剪切控制方法，其特征在于，由冷连轧机基础自动化中的线协调、主令速度和带钢跟踪配合完成；线协调是命令的发起者，以带钢跟踪为依据，按倒计时的形式启动飞剪的各个动作，当焊缝进入机架时就开始激活剪切顺序控制；具体包括以下步骤：

1)正常轧制时，飞剪停在初始位置，剪切点为焊缝前6±0.5m处，带钢跟踪计算剪切点到机架入口的距离为5±0.5m时，向线协调发出剪切点在线信号；

2)线协调控制轧制线上的带钢，在触发剪切点在线信号后，控制轧机，使带钢减速到剪切速度被轧制；

3)主令速度控制向飞剪主传动发出控制来启动飞剪剪切，飞剪的剪切模式被激活，飞剪的剪切顺序控制被启动；

4)当飞剪得到剪切指令后，开始进行一次剪切，剪切只能从剪刃的初始位置开始；

5)开始剪切时，飞剪从初始位置在一定的转角范围内加速至剪切速度并完成带钢剪切；完成剪切后，飞剪在一定的转角范围内开始减速，最后停止在初始位置，具体为：

上下剪刃重合位置为飞剪角度的起始点，飞剪角度为0°，上下飞剪角度0°～180°的递增方向与剪刃剪切时转动的方向相同，即剪切时上下剪刃与带钢速度方向一致；

当轧机穿带时，飞剪角度停止在50°方向；当飞剪开始剪切时，飞剪从初始角度位置140°开始启动，并逐渐加速旋转至330°，在140°至330°范围内，飞剪的速度逐渐达到剪切速度，在0°位置时，飞剪剪刃与带钢接触；在330°～30°范围内，剪切速度保持恒定；在30°位置时，飞剪开始减速，当达到140°时，飞剪停止在初始位置140°；

剪切时飞剪的剪切速度为：

V_k＝(1+x％)×V_s(1)

式(1)中，V_k为飞剪的剪切速度；V_s为带钢速度；x％为速度超前系数，取值范围为2％-10％。