CN113695406A - 活套气动控制系统及可自动调节张力的活套控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及活套气动控制系统，与起套辊连接，包括气缸及与气缸连接的三个控制回路，分别是第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路；第一控制回路与气缸的有杆腔连通，第一控制回路上设有第一二位三通换向阀，第二控制回路与第三控制回路均通过切换阀与无杆腔管路连通，无杆腔管路与气缸的无杆腔连通，无杆腔管路上设置有单向节流阀，第二控制回路上设置有第二二位三通换向阀，第三控制回路上依次设置有第一减压阀、蓄能器和第三二位三通换向阀；本发明也公开了可自动调节张力的活套控制方法，使用所述活套气动控制系统，与级联调速系统配合，构成闭环活套控制系统。本发明扩展了系统的管理与控制能力，降低了操作人员的劳动强度。

Description

活套气动控制系统及可自动调节张力的活套控制方法

技术领域

本发明涉及棒线材生产线自动控制技术领域，更具体地说，它涉及活套气动控制系统及可自动调节张力的活套控制方法。

背景技术

活套控制是棒线材热连轧自动化活套控制系统的重要组成部分，活套活套控制系统由机械和电气两个领域的设备组成，其控制过程也是多种因素的综合反映。活套的频繁调整容易造成诸多因素的不稳定，极易引起轧线堆钢或影响产品质量。

目前棒线材活套的起套后过程控制调整通常采用活套的扫描仪测得钢的位置信号后且延时一定时间，活套控制系统才发出调整信号启动起套轮的高度套量，也就说治套的起套高度或根据高度输入的套量达到设定值时才活套控制系统启动闭环调节，再经过一段时间的调整才能使机架间的张力稳定下来，产品尺寸精度才能进入稳定阶段。这种活套控制方式耗时时间长，启动相对较晚，套量闭环调节也非常滞后，容易造成轧件从头部开始咬入机架的时间段内和机架间张力调节的失控，造成轧件尺寸有波动，特别是在辊槽磨损的情况下或换辊换槽后辊缝的调整时极易出现堆拉钢的故障，这样会造成轧件几十米长的尺寸有问题，甚至由此引起堆钢事故，影响正常生产。这种方式粗放式过程调整时间比较长，造成轧件有比较长一段的尺寸精度不够好，而且还需要手动设定延时控制等参数难以满足工艺要求,且在日常维护和故障处理存在一定困难；因此如何提高活套的控制精度，优化活套控制系统的性能是解决上述问题的关键所在。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供活套气动控制系统及可自动调节张力的活套控制方法，实现活套全自动设定及控制，扩展了系统的管理与控制能力，从而简化了调整过程，降低了操作人员的劳动强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

活套气动控制系统，与起套辊连接，包括气缸及与气缸连接的三个控制回路，三个控制回路均与气源管路连接，分别是第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路；

所述第一控制回路与气缸的有杆腔连通，所述第一控制回路上设置有第一二位三通换向阀，所述第二控制回路与第三控制回路均通过切换阀与无杆腔管路连通，所述无杆腔管路与气缸的无杆腔连通，所述无杆腔管路上设置有单向节流阀，所述第二控制回路上设置有第二二位三通换向阀，所述第三控制回路上依次设置有第一减压阀、蓄能器和第三二位三通换向阀。

在其中一个实施例中，所述气源管路上设置有第一截止阀和第二减压阀。

在其中一个实施例中，所述气源管路上还设置有过滤器，所述过滤器位于第一截止阀和第二减压阀之间。

在其中一个实施例中，所述气源管路上还设置有油雾器，所述油雾器位于第二减压阀与三个控制回路之间。

在其中一个实施例中，所述第三控制回路上还设置有第二截止阀，所述第二截止阀处于第一减压阀和蓄能器之间。

可自动调节张力的活套控制方法，使用所述活套气动控制系统，与级联调速系统配合，构成闭环活套控制系统，具体步骤如下：

轧件头部从上游轧机进入活套的下游轧机(14)咬入时，第一二位三通换向阀启动使第一控制回路断开，第二二位三通换向阀启动使第二控制回路连通，第三二位三通换向阀启动使第三控制回路连通，切换阀启动使第二控制回路与无杆腔管路连通，气源通过第二控制回路进入气缸的无杆腔内，同时气缸有杆腔内的气体通过第一控制回路的第一二位三通换向阀排出，气缸的活塞杆伸出顶起起套辊，起套辊将轧件抬起形成弧线；

在活套完成初始套量时起套辊达到套量极限位置后，第二二位三通换向阀断开，并控制切换阀使第三控制回路与无杆腔管路连通，气源从进入第三控制回路，为气缸提供稳定的恒压气源，当活套扫描器检测到活套高度不同于设定值时，活套控制系统根据活套扫描器检测到的偏差，通过级联调速系统按比例修正机架的速度维持活套套量；

当轧件的尾端接近活套的前一机架时，活套控制系统发出降套指令，逐渐减少套量，第二控制回路上和第三控制回路上断开，第一二位三通换向阀连通，气源通过第一控制回路进入气缸的有杆腔，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀的气阀排出，起套辊下降。

在其中一个实施例中，在调节起套辊高度的全过程，部分的气源进入第三控制回路，高压的气源通过第一减压阀进入蓄能器内。

在其中一个实施例中，当活套扫描器检测到活套高度超过设定值时，通过级联调速系统按比例减小活套的上游机架的速度维持活套套量，起套辊的高度保持不变；

当活套扫描器检测到活套高度低于设定值时，通过级联调速系统按比例提高活套的上游机架的速度维持活套套量，起套辊的高度保持不变。

在其中一个实施例中，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀的气阀缓慢排出，减小降套速度。

在其中一个实施例中，通过调整第一减压阀和第二减压阀，从而调整蓄能器内的气压，以适应不同规格的轧件套量。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明的活套气动控制系统实现了起套辊的平稳调整，使用该活套气动控制系统的可自动调节张力的活套控制方法，与级联调速系统配合，构成闭环活套控制系统，不仅将轧件头部全部纳入套高闭环调节控制之中，保证了头部的尺寸精度，而且整个控制过程无需操作人员在系统上输入任何活套数据，实现活套全自动设定及控制，扩展了系统的管理与控制能力，从而简化了调整过程，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明的活套气动控制系统的示意图；

图2是不同活套套量的示意图。

图中：1-第一截止阀，2-过滤器，3-第二减压阀，4-油雾器，5-第一减压阀，6-第一二位三通换向阀，7-第二二位三通换向阀，8-第三二位三通换向阀，9-切换阀，10-单向节流阀，11-气缸，12-蓄能器，13-上游轧机，14-下游轧机，15-轧件，16-起套辊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

对于棒线材等长材轧线，活套起落控制直接影响到能否正常生产，如果起套过早，轧件15未咬入下游轧机14，就会跑钢，造成事故，如果起套过晚，一般情况下会造成堆钢或拉钢，影响成材头部质量，如果落套过早，一般情况下会造成堆钢或拉钢，影响成材尾部质量，如果落套过晚，将会产生带钢甩尾现象，严重时会影响到轧制节奏和成品质量。现有的活套均由PLC控制，原则上靠电机咬钢电流或热金属检测器作为检测信号，当活套相邻两机架同时含钢的瞬间起套；当活套相邻上游机架无钢瞬间落套。但由于轧件15移动速度快，活套起套需要一定时间，完成起套时轧件15可能已经到达下一架轧机，此时就需要上游轧机13升速去完成起套过程再减速恢复，而且会导致上游所有轧机都要进行级联加速和减速，多个活套就需要多次叠加，非常不利于轧线的稳定。

本发明提供了一种活套气动控制系统，如附图1所示，与起套辊16连接，包括气缸11及与气缸11连接的三个控制回路，三个控制回路均与气源管路连接，分别是第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路，其中，第一控制回路如附图1中的v1线路，第二控制回路如附图1中的v2线路，第三控制回路如附图1中的v3线路；

所述第一控制回路与气缸11的有杆腔连通，所述第一控制回路上设置有第一二位三通换向阀6，所述第二控制回路与第三控制回路均通过切换阀9与无杆腔管路连通，所述无杆腔管路与气缸11的无杆腔连通，所述无杆腔管路上设置有单向节流阀10，所述第二控制回路上设置有第二二位三通换向阀7，所述第三控制回路上依次设置有第一减压阀5、蓄能器12和第三二位三通换向阀8。

其中，所述气源管路上依次设置有第一截止阀1、过滤器2和第二减压阀3。

其中，所述气源管路上还设置有油雾器4，所述油雾器4位于第二减压阀3与三个控制回路之间。

其中，所述第三控制回路上还设置有第二截止阀，所述第二截止阀处于第一减压阀5和蓄能器12之间。

可见，在活套气动控制系统中，蓄能器12始终与气源相连通，维持同种规格轧件15在无张力下储存一定量的活套量，不同规格的轧件15的套量可以通过调节第一减压阀5和第二减压阀3的压力，来保持轧件15达到无张力的状态。

本发明也提供了一种可自动调节张力的活套控制方法，使用所述活套气动控制系统，与级联调速系统配合，构成闭环活套控制系统，具体步骤如下：

轧件15头部从上游轧机13进入活套的下游轧机14咬入时，第一二位三通换向阀6启动使第一控制回路断开，第二二位三通换向阀7启动使第二控制回路连通，第三二位三通换向阀8启动使第三控制回路连通，切换阀9启动使第二控制回路与无杆腔管路连通，气源通过第二控制回路进入气缸11的无杆腔内，同时气缸11有杆腔内的气体通过第一控制回路的第一二位三通换向阀6排出，气缸11的活塞杆伸出顶起起套辊16，起套辊16将轧件15抬起形成弧线；

在活套完成初始套量时起套辊16达到套量极限位置后，第二二位三通换向阀7断开，并控制切换阀9使第三控制回路与无杆腔管路连通，气源从进入第三控制回路，为气缸11提供稳定的恒压气源，当活套扫描器检测到活套高度不同于设定值时，活套控制系统根据活套扫描器检测到的偏差，通过级联调速系统按比例修正机架的速度维持活套套量；

当轧件15的尾端接近活套的前一机架时，活套控制系统发出降套指令，逐渐减少套量，第二控制回路上和第三控制回路上断开，第一二位三通换向阀6连通，气源通过第一控制回路进入气缸11的有杆腔，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀10的气阀排出，起套辊16下降。

进一步地，通过调整第一减压阀5和第二减压阀3，从而调整蓄能器12内的气压，以适应不同规格的轧件15套量。

进一步地，部分气源进入第三控制回路，高压的气源通过第一减压阀5进入蓄能器12内。

进一步地，当活套扫描器检测到活套高度超过设定值时，通过级联调速系统按比例减小活套的上游机架的速度维持活套套量；当活套扫描器检测到活套高度低于设定值时，通过级联调速系统按比例提高活套的上游机架的速度维持活套套量。

进一步地，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀10的气阀缓慢排出，减小降套速度。

以下用具体实施例说明本发明起套和落套的过程：

机架间弧形曲线轧件15由起套辊16通过活套控制系统引导，使轧件15在活套台上形成活套，采用活套扫描器测量活套的套量来间接测量活套的长度，即根据活活套的高度来间接测量活套的长度。活套的调节范围及套量的存储量是有限的，当相邻机架速度匹配不合理或其他原因导致起套量偏差太大，活套控制系统来不及调节或无法调节，就会引起堆钢或者拉断轧件15的故障现象。套量的形成是通过改变与活套相关的机架速度来实现的，活套扫描器根据测得的套量与活套长度成线性关系的原理，把测得的套量实际值与设定值进行比较，然后根据套量实际值与设定值的偏差，通过级联调速系统引导并自动逆向调节上游所有轧机直至该轧件15的尾部所在轧机的速度。在整个活套控制的过程，活套的套量是通过级联调速系统修正上游轧机13的速度来调节的，活套的套量与活套入口处轧件15速度与出口处轧件15速度之差呈正相关的关系，如图2所示，当入口速度大于出口速度时，活套的套量逐渐增加，如附图2中的曲线a所示；当入口速度等于出口速度时，活套的套量维持不变，如附图2中的曲线b所示；当入口速度小于出口速度时，活套的套量逐渐减小，如附图2中的曲线c所示。

轧件15头部从上游轧机13进入活套的下游轧机14咬入时，活套控制系统控制第一二位三通换向阀6启动使第一控制回路断开，控制第二二位三通换向阀7启动使第二控制回路连通，控制第三二位三通换向阀8启动使第三控制回路连通，活套控制系统控制切换阀9使第二控制回路与无杆腔管路连通，气源进入第二控制回路，并经过第二二位三通换向阀7和单向节流阀10进入气缸11的无杆腔内，同时气缸11有杆腔内的气体通过第一控制回路的第一二位三通换向阀6排出，气缸11的活塞杆伸出顶起起套辊16，起套辊16将轧件15抬起形成弧线，由于高压的气体直接进入气缸11的无杆腔内，实现快速起套；

同时，部分气源进入第三控制回路，通过第一减压阀5进入蓄能器12内，由于第三控制回路不与无杆腔管路连通，因此在起套辊16被抬起的过程中，蓄能器12内的气压较小且相对稳定，对防止初始起套延迟的时间内避免轧件15出现套量忽长忽短是有利的，比如，在起套过程中，轧件15对起套辊16的作用力可能会发生变化，蓄能器12吸收冲击，确保起套辊16快速平稳地抬起轧件15；

在活套完成初始套量时起套辊16达到套量极限位置后，如附图2中曲线b，活套控制系统控制第二二位三通换向阀7断开，并控制切换阀9使第三控制回路与无杆腔管路连通，气源从进入第三控制回路，通过第一减压阀5、蓄能器12、第三二位三通换向阀8和切换阀9为气缸11提供稳定的恒压气源，高压气源经过第一减压阀5后，降压进入蓄能器12内，为起套辊16提供支撑力。当活套扫描器检测到活套高度超过或者低于设定值时，活套控制系统根据活套扫描器检测到的偏差，通过级联调速系统按比例修正机架的速度维持活套套量，在此调节过程中，气缸11无杆腔中气源的压力不受第一控制回路气压的影响，即蓄能器12为起套辊16提供恒定的支撑力，确保了套量设定值不变，实现了机架间速度秒流量平衡，起套辊16也不会因为气缸11的撑力不够而抖动，从而大大降低了因气压问题而造成轧件15堆钢的可能性；

当轧件15的尾端接近活套的前一机架时，活套控制系统发出降套指令，逐渐减少套量，第二控制回路上的第二二位三通换向阀7和第三控制回路上的第三二位三通换向阀8断开，第一控制回路的第一二位三通换向阀6连通，气源通过第一控制回路进入气缸11的有杆腔，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀10的气阀排出，单向节流阀10的气阀处有阻力，使起套辊16以较慢的速度下降，由此，完成一个起套和落套的过程。

在本发明的活套气动控制系统中，第一控制回路，第二控制回路和第三控制回路均与蓄能器12连通，气源进入任一个控制回路，蓄能器12都能发挥作用，实现起套辊16的平稳调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.活套气动控制系统，其特征在于，与起套辊(16)连接，包括气缸(11)及与气缸(11)连接的三个控制回路，三个控制回路均与气源管路连接，分别是第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路；

所述第一控制回路与气缸(11)的有杆腔连通，所述第一控制回路上设置有第一二位三通换向阀(6)，所述第二控制回路与第三控制回路均通过切换阀(9)与无杆腔管路连通，所述无杆腔管路与气缸(11)的无杆腔连通，所述无杆腔管路上设置有单向节流阀(10)，所述第二控制回路上设置有第二二位三通换向阀(7)，所述第三控制回路上依次设置有第一减压阀(5)、蓄能器(12)和第三二位三通换向阀(8)。

2.如权利要求1所述的活套气动控制系统，其特征在于，所述气源管路上设置有第一截止阀(1)和第二减压阀(3)。

3.如权利要求2所述的活套气动控制系统，其特征在于，所述气源管路上还设置有过滤器(2)，所述过滤器(2)位于第一截止阀(1)和第二减压阀(3)之间。

4.如权利要求3所述的活套气动控制系统，其特征在于，所述气源管路上还设置有油雾器(4)，所述油雾器(4)位于第二减压阀(3)与三个控制回路之间。

5.如权利要求4所述的活套气动控制系统，其特征在于，所述第三控制回路上还设置有第二截止阀，所述第二截止阀处于第一减压阀(5)和蓄能器(12)之间。

6.可自动调节张力的活套控制方法，使用如权利要求5所述的活套气动控制系统，其特征在于，与级联调速系统配合，构成闭环活套控制系统；

轧件(15)头部从上游轧机(13)进入活套的下游轧机(14)咬入时，第一二位三通换向阀(6)启动使第一控制回路断开，第二二位三通换向阀(7)启动使第二控制回路连通，第三二位三通换向阀(8)启动使第三控制回路连通，切换阀(9)启动使第二控制回路与无杆腔管路连通，气源通过第二控制回路进入气缸(11)的无杆腔内，同时气缸(11)有杆腔内的气体通过第一控制回路的第一二位三通换向阀(6)排出，气缸(11)的活塞杆伸出顶起起套辊(16)，起套辊(16)将轧件(15)抬起形成弧线；

在活套完成初始套量时起套辊(16)达到套量极限位置后，第二二位三通换向阀(7)断开，并控制切换阀(9)使第三控制回路与无杆腔管路连通，气源从进入第三控制回路，为气缸(11)提供稳定的恒压气源，当活套扫描器检测到活套高度不同于设定值时，活套控制系统根据活套扫描器检测到的偏差，通过级联调速系统按比例修正机架的速度维持活套套量；

当轧件(15)的尾端接近活套的前一机架时，活套控制系统发出降套指令，逐渐减少套量，第二控制回路上和第三控制回路上断开，第一二位三通换向阀(6)连通，气源通过第一控制回路进入气缸(11)的有杆腔，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀(10)的气阀排出，起套辊(16)下降。

7.如权利要求6所述的活套控制方法，其特征在于，在调节起套辊(16)高度的全过程，部分的气源进入第三控制回路，高压的气源通过第一减压阀(5)进入蓄能器(12)内。

8.如权利要求7所述的活套控制方法，其特征在于，当活套扫描器检测到活套高度超过设定值时，通过级联调速系统按比例减小活套的上游机架的速度维持活套套量，起套辊(16)的高度保持不变；

当活套扫描器检测到活套高度低于设定值时，通过级联调速系统按比例提高活套的上游机架的速度维持活套套量，起套辊(16)的高度保持不变。

9.如权利要求6所述的活套控制方法，其特征在于，气杆无杆腔内的气体通过单向节流阀(10)的气阀缓慢排出，减小降套速度。

10.如权利要求6所述的活套控制方法，其特征在于，通过调整第一减压阀(5)和第二减压阀(3)，从而调整蓄能器(12)内的气压，以适应不同规格的轧件(15)套量。

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