CN1451496A - 轧件头部形状控制法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种中厚板四辊轧机轧件头部形状控制方法，涉及冶金行业金属压力加工过程中的自动控制方法。本发明的技术方案是在轧机上下工作辊的主电机转速调节控制系统中，在下工作辊主电机调速系统的转速调节器的入口处叠加一偏置给定，即速差给定，调节下工作辊的咬钢速度。通过这一改进，使得轧件在轧制过程中很容易矫正轧件头部上翘或下扣的现象，加快了生产节奏，提高轧机的工作效率，同时也减轻了工人的强度。
Description
一、技术领域
本发明是一种中厚板四辊轧机轧件头部形状控制方法，涉及冶金行业金属压力加工过程中的自动控制方法。
二、背景技术
中厚板用四辊轧机在轧制钢板过程中，其上、下工作辊转速是由主传动控制系统来控制的，具体的工作过程如下：预先通过PLC系统输出转速给定信号，传输给主传动控制系统，主传动控制系统得到信号后，经过给定积分器后，和转速反馈信号比较，形成转速偏差信号输入到转速调节器，经比例积分运算后，产生输出信号，即电枢电流给定信号，电枢电流给定信号和电枢电流反馈信号比较后，形成电枢电流偏差信号输入到电枢电流调节器，经比例积分运算后，产生控制信号，控制变流器，使电机转速跟随转速给定信号，从而达到控制工作辊转动速度的目的。在轧制过程中轧件头部常会出现上翘或下扣的现象，严重时影响正常生产，甚至造成事故。
三、发明内容
本发明通过调整四辊轧机咬入轧件时下辊主电机的转速来矫正轧钢过程中轧件头部的方法，即轧件头部形状控制法，从而实现本发明的目的。
发明原理：中板四辊轧机轧件头部形状控制法原理如图1所示，假设上、下工作辊辊径相等，且不存在其他导致轧件头部上翘或下扣的因素，如上辊转速n上＞下辊转速n下，设n上逆时针为正，n下顺时针为正，则线速度v上＞v下，这就使得在四辊轧机咬入轧件时，上工作辊相对下工作辊而言，摩擦力小，轧制力大，轧件与上工作辊接触面积小，从而导致轧件上表金属流量小，造成轧件头部上翘；同理，在上述同等条件下，如上辊转速n上＜下辊转速n下，则会造成轧件头部下扣。
技术方案：对于采用他励直流电机拖动的中板四辊轧机，其上下辊主电机调速系统为两套非独立控制励磁的双闭环逻辑无环流可逆调速系统，分别控制上、下辊主电机转速，为达到矫正轧件头部形状的目的，采用以下技术方案：
一种轧件头部形状控制方法，其特征在于：在轧机上、下工作辊的主电机转速调节控制系统中，预先给定转速信号，在转速反馈信号之前设置一速差系数程序，在一定时间内运算结束后将运算后的调整给定信号与转速反馈信号叠加，形成转速偏差信号输入到转速调节器，经比例积分运算后，产生输出信号为电枢电流给定信号，电枢电流给定信号和电枢电流反馈信号比较后，形成电枢电流偏差信号输入到电枢电流调节器，经比例积分运算后，产生控制信号，控制变流器，使电机转速跟随调整给定信号，从而调节上、下工作辊的咬钢速度。
对于下工作辊而言，对应于速差给定的速差系数是所需上下辊转速差与上辊咬钢转速之比，此系数对应偏置给定的大小，矫正轧件下扣时，速差系数在-0.05～-0.15之间；矫正轧件上翘时，速差系数在0.05～0.15之间。
对于上工作辊而言，对应于速差给定的速差系数是所需上下辊转速差与下辊咬钢转速之比，此系数对应偏置给定的大小，矫正轧件下扣时，速差系数在0.05～0.15之间；矫正轧件上翘时，速差系数在-0.05～-0.15之间。
本发明的第一种技术方案是在给定积分程序后改进上或下辊系统转速调节器给定信号，即在上或下工作辊转速给定信号和给定积分程序后叠加一速差给定程序，调整上辊或下工作辊系统转速调节器给定信号，原理结构如图2所示。
本发明的第二种技术方案是在上辊或下工作辊转速给定信号之后、给定积分运算程序之前叠加一速差给定运算程序，调整上或下工作辊系统转速调节器给定信号，原理结构如图5所示。
当上工作辊线速度V上＞下工作辊线速度V下时，矫正轧件头部下扣；当上工作辊线速度V上＜下工作辊线速度V下时，矫正轧件头部上翘。
有益效果：利用上述轧件头部控制方法，可以有效地控制轧件头部在轧制过程中的上翘或下扣现象，提高了轧制速度，生产节奏加快，并且减轻了工人劳动强度。
四、附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的第一种技术方案原理图。
图3是本发明所述的实施例1的软件结构图。
图4是本发明所述的实施例2的软件结构图。
图5是本发明的第二种技术方案原理图。
图6是本发明所述的实施例3的软件结构图。
图7是本发明所述的实施例4的软件结构图。
五、具体实施方式
本发明的工作过程如下：轧机正常运转，上、下工作辊开始工作，主传动控制系统开始运行检测，首先检测到咬钢信号，第二步是判断辊缝大小是否在设定的范围内，同时操作台判断钢板上翘程度给定需要该系统工作的信号，当以上三个条件同时满足时，速差给定程序开始工作。
实施例1是在第一种技术方案基础上的改进方法，图3是其软件结构图，以下工作辊的转速控制系统为例。采用西门子公司SIMADYN D全数字控制系统构成主电机调速系统，在SIMADYN D全数字控制系统所使用的各软件功能块中，X、X1、X2为输入端，数据类型为实数R；Y为输出端，数据类型为实数R；I、I1、I2、I3为输入端，数据类型为逻辑量BO；Q为输出端，数据类型为逻辑量BO；T为输入端，数据类型为时间TS，单位ms；在图3中，对应图2中的虚线部分，下辊给定积分器输出信号经过乘法功能块MUL与速差系数相乘，对应速差的给定从MUL功能块的输出端Y送到开关功能块NSW的第2个输入端X2(NSW功能块中，当I为0时，选通X1，使其输入从Y输出；当I为1时，选通X2，使其输入从Y输出)，在满足“下辊投入速差”为1、“辊缝＜20mm”为1和NOT功能块输出端Q为1的情况下，NSW的I端为1，对应速差的给定从NSW功能块的Y端输出到下辊转速调节器的第2输入端，去实现上、下辊之间的速差，如NSW的I端为0，则NSW的Y端为0.0(即不投入速差给定)；图3中，OR功能块、AND功能块和NOT功能块分别为逻辑或、与和非运算功能块，PDE为一开关延时功能块，当“咬钢信号”刚来时，PDE的输入端I为1，PDE的输出端Q为0，经过设定的下辊投入速差持续时间后，PDE的输出端Q才为1，一旦“咬钢信号”消失，PDE的I端和Q端均变为0，这样在咬钢前下辊就投入了速差给定，咬钢后持续一小段时间，就是下辊投入速差持续时间，在PDE的T输入端，以毫秒计，本例以400ms为投入时间，对轧件头部进行矫正后即撤消速差给定，此做法是为了保证在整个轧钢过程中，尽量使上、下辊主电机之间的负荷保持平衡；如要对轧件头部上翘进行矫正，则把速差系数设为正数，反之，则设为负数。
实施例2如图4所示，以下工作辊为例。在图4中使用了MFP脉冲发生器功能块，当“咬钢信号”为1时，MFP的Q端为1，并持续所设定的“下辊投入速差持续时间”后变为0，当MFP的I端为0时，其Q端则为0；只要AND的I1、I2、I3端均为1，就投入速差给定，否则不投入。
实施例3如图6所示。
实施例4如图7所示。
由于给定积分器只有一个输入端，因此图6和图7中各用了一个加法器ADD，在需要投入速差给定时，通过ADD把速差给定程序叠加到下工作辊转速给定信号上，再输入到下辊给定积分器，图6和图7的其余部分分别与图3和图4相同。
在上工作辊的主传动控制系统中叠加速差给定程序的原理和方法、具体的实施例同下工作辊的相同。
Claims (11)
1、一种轧件头部形状控制方法，其特征在于：在轧机上、下工作辊的主电机转速调节控制系统中，预先给定转速信号，在转速反馈信号之前设置一速差系数程序，在一定时间内运算结束后将运算后的调整给定信号与转速反馈信号叠加，形成转速偏差信号输入到转速调节器，经比例积分运算后，产生输出信号为电枢电流给定信号，电枢电流给定信号和电枢电流反馈信号比较后，形成电枢电流偏差信号输入到电枢电流调节器，经比例积分运算后，产生控制信号，控制变流器，使电机转速跟随调整给定信号，从而调节上、下工作辊的咬钢速度。
2、如权利要求1所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：所述的速差给定对应的速差系数是所需上下辊转速差与上辊咬钢转速之比，此系数对应偏置给定的大小，矫正轧件下扣时，速差系数在-0.05～-0.15之间；矫正轧件上翘时，速差系数在0.05～0.15之间。
3、如权利要求1所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：所述的速差给定对应的速差系数是所需上下辊转速差与下辊咬钢转速之比，此系数对应偏置给定的大小，矫正轧件下扣时，速差系数在0.05～0.15之间；矫正轧件上翘时，速差系数在-0.05～-0.15之间。
4、如权利要求1或2或3所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：在上、下工作辊转速给定信号和给定积分程序后叠加一速差给定运算程序，调整上、下工作辊系统转速调节器给定信号。
5、如权利要求1或2所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：在上、下工作辊转速给定信号之后、给定积分运算程序之前叠加一速差给定运算程序，调整上、下工作辊系统转速调节器给定信号。
6、如权利要求1至3中任一权利要求所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：当上工作辊线速度大于下工作辊线速度时，V上＞V下时，矫正轧件头部下扣；当V上＜V下时，矫正轧件头部上翘。
7、如权利要求4所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：当上工作辊线速度大于下工作辊线速度时，V上＞V下时，矫正轧件头部下扣；当V上＜V下时，矫正轧件头部上翘。
8、如权利要求5所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：当上工作辊线速度大于下工作辊线速度时，V上＞V下时，矫正轧件头部下扣；当V上＜V下时，矫正轧件头部上翘。
9、如权利要求1至3中任一权利要求所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：速差系数程序投入持续时间控制在400～1000ms之间。
10、如权利要求4所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：速差系数程序投入持续时间控制在400～1000ms之间。
11、如权利要求5所述的轧件头部形状控制方法，其特征在于：速差给定系数程序投入持续时间控制在400～1000ms之间。
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