專利名稱：粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置及方法
技術領域：
本發明涉及軋鋼自動控制技術，尤其是指一種粗軋軋制過程中自動檢測以及控制 帶鋼翹扣頭的裝置及方法。
背景技術：
熱軋帶鋼在軋制過程中受板坯上下表溫差、上下輥徑差、轉速差和變形速率等因 素的影響會造成軋制過程中板坯翹頭或扣頭現象(業內統稱翹扣頭)。所謂的翹頭和扣頭， 是指帶坯頭部被軋輥咬入后，在出口側形成向上或向下的彎曲，向上的彎曲稱為翹頭，向下 的彎曲稱為扣頭。當粗軋軋制后的帶坯翹頭和扣頭達到一定的程度時，其危害是很大的，例 如會影響后一道次的咬入，嚴重時造成堆鋼；會撞擊除鱗箱、保溫罩、輸送輥道等設備，從而 造成這些設備損壞；另外，翹扣頭嚴重時還會造成中間輥道上的一些設備如邊部加熱器等 無法使用，對產品的質量帶來影響。因此生產中控制帶坯的翹扣頭是非常必要的。隨著軋制技術的發展，軋制過程自動化程度越來越高，許多原先一定要在現場做 的事現在可以進行遠程遙控。例，有些大型鋼鐵企業把原先的粗軋、精軋、卷取三個崗位合 并成了一個崗位。崗位合并后粗軋區域沒有了操作臺，粗軋軋制過程只有通過攝像頭觀察。 由于目前的攝像頭抗高溫輻射的能力較差，操作人員從攝像頭上無法看清軋制過程中的翹 扣頭情況，還是需要到現場人工觀察翹扣頭狀況。在確定了存在翹頭或扣頭后，操作人員通 過增加或減少下輥的速度，使上下軋輥之間存在一定的速度差，帶鋼向輥速慢的一側彎曲， 以消除翹扣頭，而這些調整也只能采用人工手動操作。操作人員在處于高溫的生產現場進 行邊觀測帶鋼質量邊調整設備其工作的艱苦性及危險性之大是可想而知的，此外由于是人 工監控、人工調整設備，因此控制的準確性也大打折扣，從而也影響了鋼板的軋制質量。因 此，提供一種粗軋軋制過程中對翹扣頭自動檢測和控制的方法成為業內當務之急。目前，業 內也出現有關調整翹扣頭的技術中國專利CN2860650Y(軋機的軋制線標高調整裝置)和CN1978081A (—種防止帶 鋼在軋制過程中出現頭部彎曲的控制方法)是通過調整軋線標高來調整翹扣頭。日本專利 JP06007817A采用了對上下工作輥噴射能改變摩擦系數的顆粒，根據翹扣頭情況，動態調整 噴出的顆粒來改變上下輥的摩擦條件來實現翹扣頭的控制，這些技術與本發明采用的方法 都是不同的。日本專利JP09085318A，其針對帶坯上下表面存在的溫差造成的帶坯翹扣頭，采用 測溫儀對上下表面溫度進行測量得到上下表面的溫差，根據上下表面溫差、上下輥轉速差 對翹扣頭的影響關系，調整軋輥的上下輥速實現對翹扣頭的控制。當測溫儀測得帶鋼上表 溫度高于下表溫度時，軋制過程中由于溫度高的上表延伸比下表快，容易造成扣頭。要使帶 鋼不扣頭，必須使帶鋼的上下表延伸速度一致，需要降低上輥的軋制速度來平衡溫度高造 成的上表延伸快的現象。但是引起帶鋼翹扣頭的原因較多，帶鋼上下表溫差只是一個方面， 帶鋼翹頭或扣頭是受上下軋輥的粗糙度、軋制線標高、壓下量大小、帶鋼厚度、軋制速度等 許多因素綜合影響的結果，而且采用測溫儀測帶鋼下表的溫度受環境的影響太大，如果帶
5鋼表面積水、冬天有霧氣時測得溫度是不準的。由于此專利是軋制前測溫然后調整軋制速 度，是屬于前饋控制，因此常常會發生帶鋼已經翹頭了，此時應該通過加快上輥的軋制速度 來控制翹頭，但由于測溫儀測得的帶鋼上表溫度高于下表溫度，此專利技術會認為帶鋼容 易發生扣頭而繼續降低上輥軋制速度，造成帶鋼翹頭加劇。因此采用此專利控制翹扣頭效 果不是很好。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術存在的問題，提供一種操作安全，并能夠提高 鋼板軋制質量及減少操作人員勞動強度的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置及方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置，其特征在于包括上位機CPU，根據軋制板坯鋼種、規格輸出包括軋制速度在內的軋制規程，并通過 上位機通訊板輸出包括軋制速度、帶鋼信息及硬度組參數的控制數據；主控機CPU，與上位機通訊板的輸出端連接，接收上位機CPU下發的控制數據及現 場檢測的軋制數據后進行計算控制；翹扣頭檢測器，由設置于軋機輥道上方的上部檢測器及置于輥道間的下部檢測器 組成，當板坯為翹頭時，上部檢測器動作，當板坯為扣頭時，下部檢測器動作，所述上、下部 檢測器結構相同，分別由各自的扭桿彈簧，軸承座，回轉軸，測量桿，脈沖編碼器組成，其中 扭桿彈簧的一端與固定物固定，另一端與回轉軸相連；回轉軸另一端連接脈沖編碼器，在回 轉軸兩端安裝有軸承座；回轉軸中間安裝有測量桿，板坯翹扣頭撞擊測量桿時，帶動回轉軸 轉動，脈沖編碼器記錄偏轉角度并發出咬鋼信號，該信號為脈沖形式的位置反饋信號；翹扣頭檢測器輸入板，與所述翹扣頭檢測器的脈沖編碼器連接，將脈沖編碼器輸 出的咬鋼脈沖信號轉換數字信號后發送給所述主控機CPU，主控機CPU計算出翹扣頭檢測 器的偏轉角度θ的值，并生成報警信號，同時將θ值顯示在與主控機CPU連接的顯示器的 操作畫面上；在驅動軋機軋輥的主電機的后端安裝速度解析器，將主電機的轉子位置轉換成為 脈沖信號，用于測速；速度脈沖轉換模塊，與所述速度解析器連接，將速度解析器的脈沖信號轉換為數 字信號，形成主電機的速度反饋信號，發送至軋輥的主傳動裝置；主控機通訊板，與所述主傳動裝置連接，將上述速度反饋信號發送至所述主控機 CPU，主控機CPU根據上述偏轉角度θ值與速度反饋信號計算出板坯的翹扣頭程度，然后 調用與主控機通訊板連接的內存器中存儲的控制數據，通過硬度組信息查詢出相應補償系 數，通過補償系數與翹扣頭程度運算出速度補償量并通過主控機通訊板發送至主傳動裝 置，以調節軋機的軋輥速度，所述速度補償量也儲存于所述內存器中。另外，本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種采用如權利要求1所述翹扣頭檢測控制裝置進行粗軋軋制過程中帶鋼翹扣 頭檢測控制方法，其特征在于在粗軋機第二個機架的出口和入口分別安裝一個所述翹扣頭檢測控制裝置，在粗軋機第二個機架軋制奇道次時，出口的翹扣頭檢測控制裝置起作用，在粗軋機第二個機架 軋制偶道次時，入口翹扣頭檢測控制裝置起作用，所述翹扣頭檢測控制的方法包括S81 板坯粗軋軋制過程中，通過設置于軋機輥道上方及輥道間的翹扣頭檢測器檢 測到板坯出現翹扣頭時發出的咬鋼信號，激活翹扣頭檢測控制程序；S82 通過軋制規程中的控制數據，判斷本道次是否為奇道次；S83 若S82中為奇道次，則激活出口檢測裝置的檢測控制程序；S84 若S82中為偶道次，則激活入口檢測裝置的檢測控制程序；S85:判斷被激活檢測控制程序的翹扣頭檢測控制裝置是否進行對翹扣頭的檢測 動作；S86 如S85中翹扣頭檢測控制裝置未動作，作為未發現翹扣頭現象，則待拋鋼后 初始化程序；S87:如S85中翹扣頭檢測控制裝置已動作，翹扣頭檢測控制裝置中的翹扣頭 檢測器被板坯翹扣頭碰撞后產生偏轉角度Θ，測出θ值并生成報警信號，該θ滿足
θ I, I θ I < 3°視為無翹扣頭出現；S88 向操作畫面發送偏轉角度值及報警信號；S89 將驅動軋輥的主電機的脈沖形式的速度信號Ss轉換成數字編碼形式的速度 反饋信號SF，并反饋到主電機的傳動裝置；S810 根據θ值及主電機的速度反饋信號SF，由主控機CPU計算翹扣頭高度H ；S811 根據翹扣頭高度H，由主控機CPU計算當前的翹扣頭程度ε ε = H/(h2i_l)，式中h2i_l為本道次板坯軋后厚度；S812 將得到的當前的翹扣頭程度ε與主控機CPU存儲的控制數據中記錄的翹扣 頭程度ε'進行比較，進行自學習修正的補償，確定更新的補償系數GO;S813 利用更新的補償系數GO與當前的翹扣頭程度ε，由主控機CPU計算出翹扣 頭速度補償量Δ SDMP Δ SDMP = GO* ε ；S814 根據翹扣頭速度補償量Δ SDMP,由主控機CPU計算出主傳動速度給定值SK， 并將速度給定值Sk下發至軋機的主傳動裝置，對軋輥速度進行修正，以調節翹扣頭，其中 Se = SREF*(1+ASDMP)，式中SREF為補償道次上位機下發的主傳動設定速度。本發明的有益效果本發明是依靠設置在輥道上方和輥道間的翹扣頭檢測器，檢 測到粗軋軋制過程中帶鋼出現翹頭還是扣頭，然后由本發明的裝置自動調整上下軋輥咬鋼 時的輥速，達到控制帶鋼消除翹扣頭出現的目的。此外，由于本發明是通過檢測帶鋼實際 的翹扣頭情況調整上下軋輥的輥速，其檢測過程不受積水和霧氣、軋輥的粗糙度、軋制線標 高、壓下量大小、帶鋼厚度、軋制速度等因素的影響，因此控制翹扣頭的準確性高。本發明有 效提高了鋼板的軋制質量，并提高了操作人員的操作安全性及減少了勞動強度。為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發明進 行詳細說明。
圖1為翹扣頭檢測器示意圖；圖2為翹扣頭檢測器在軋機的位置示意圖3為板坯翹頭或扣頭撞擊翹扣頭檢測器的測量桿的示意圖；圖4為本發明的翹扣頭檢測及控制裝置的結構框圖；圖5為本發明的裝置對翹扣頭進行控制調整的原理圖；圖6為補償前后速度反饋對比波形圖；圖7為補償前后翹扣頭程度比較圖；圖8為本發明的翹扣頭檢測及控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例的附圖對本發明的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭的檢測控制裝置 及方法的具體實施方式
進行詳細說明。本發明的方法是利用設置在輥道上方和輥道間的翹扣頭檢測器檢測到帶鋼軋制 后的實際翹頭或扣頭狀況，然后在下一塊帶鋼軋制時自動調整上、下軋輥咬鋼時的輥速，達 到控制帶鋼翹扣頭的目的，屬于反饋控制。例，當檢測到正在軋制的帶鋼發生翹頭時，會加 快下一塊帶鋼軋制時的上軋輥速度，通過強制加快帶鋼上表延伸的方法使上下表帶鋼延伸 一致，從而控制了翹頭。所述翹扣頭檢測器的結構同時參見圖1-3。翹扣頭檢測器10由設置于軋機輥道 6上方的上部檢測器11及置于輥道間的下部檢測器12組成，上、下部檢測器11、12結構相 同，分別由上、下扭桿彈簧1、1'，上、下軸承座2、2'，上、下回轉軸3、3'，上、下測量桿4、 4'，上、下PLG(編碼器)5、5'組成(由于該檢測器另案申請專利，在此不詳述其中每個部 件的結構)，圖2中標記7為軋制中的帶鋼(以下簡稱板坯7)，14為上下軋機工作輥(簡稱 軋輥)，15為上下軋機支撐輥，13為輥道間的花架。另外，由于組成上、下部檢測器的各部 件結構相同，可以不用“上、下”之區分，將其統稱，例“上、下扭桿彈簧，，統稱“扭桿彈簧”， “上、下軸承座”統稱“軸承座”等。當板坯7為翹頭時，板坯7的翹頭撞擊上部檢測器11的上測量桿4，此時上部檢測 器11起作用；當板坯7為扣頭時，板坯7的扣頭撞擊下部檢測器12的下測量桿4'，此時 下部檢測器12起作用。上述上、下扭桿彈簧1、1'，是由彈簧鋼制成的、是扭曲彈性的桿。如果用手擰一根 橡皮棒，使它扭曲，它會扭轉一定角度，并能感到它的彈力；當放松時，它就會恢復原狀。上、 下扭桿彈簧1、1'就是用這個原理起到儲能、緩沖作用的構件，只是在作用形式上不同于普 通彈簧的伸縮起效，而是承受扭矩發生扭轉變形起效。本實施例選用的是截斷面為園形的 扭桿，呈長桿狀，將其一端分別與固定物G、G'固定后另一端與上、下回轉軸3、3'相連，在 上、下回轉軸3、3'受外力作用需要轉動時隨之發生扭轉變形。上、下扭桿彈簧1、Γ的端 部安裝連接部分常用的結構形式有花鍵式、細齒式和六角形式，本實施例選用了細齒式。上、下回轉軸3、3'兩端安裝了上、下軸承座2、2'，用于支撐和固定上、下回轉軸 3,3'。上、下回轉軸3、3' —端選用細齒形連接軸與上、下扭桿彈簧1、1'進行連接。上、 下回轉軸3、3'另一端與上、下PLG(脈沖編碼器)5、5'連接。上、下回轉軸3、3'中間安裝 有上、下測量桿4、4'。上、下測量桿4、4'與上、下回轉軸3、3'連接。板坯7翹頭撞擊上測量桿4或扣 頭撞擊下測量桿4'時，分別帶動上、下回轉軸3、3'轉動，上、下脈沖編碼器5、5'記錄上、
8下回轉軸3、3'的偏轉角度。本發明的裝置如圖4所示包括以下部件L2CPU 44(以下稱為上位機CPU 44)，根據軋制計劃中的板坯鋼種、規格輸出軋制 速度等的軋制規程，再通過上位機通訊板45下發輸出軋制速度、帶鋼信息及硬度組等參數 的控制數據；Ll系統CPU (Li為基礎自動化系統主控機，以下稱Ll系統CPU為主控機CPU) 46， 與上位機通訊板45的輸出端連接，接收上位機CPU44下發的控制數據及現場檢測的軋制數 據后進行計算控制；翹扣頭檢測器10 (結構如上所述)，板坯7的翹頭或扣頭撞擊檢測器10時出現咬 鋼，檢測器10的上、下測量桿4、4'帶動上、下回轉軸3、3'轉動，上、下脈沖編碼器5、5' 記錄上、下回轉軸3、3'的偏轉角度，并發出咬鋼信號(該信號為脈沖信號，是位置反饋信 號)；翹扣頭檢測器輸入板40，與翹扣頭檢測器10的上、下脈沖編碼器5、5'連接，將 上、下脈沖編碼器5、5'輸出的咬鋼脈沖信號轉換為編碼信息(數字信號)發送給主控機 CPU 46，主控機CPU 46計算出翹扣頭檢測器10的偏轉角度θ 1或θ 2的值，并生成報警信 號，同時將角度值顯示在與主控機CPU 46連接的顯示器411的操作畫面上，該偏轉角度的 大小表示板坯翹扣頭的翹扣程度；在驅動軋機上、下軋輥的上、下主電機43、43'的后端分別安裝上、下速度解析器 49,49'(本實施例采用TS2062N21E10型號的速度解析器)，分別將上、下主電機43、43' 的轉子位置轉換成為脈沖信號Ss，用于測速；上、下速度脈沖轉換模塊48、48 ‘(本實施例采用ARND-3677A型號的脈沖轉換模 塊)，分別與上、下速度解析器49、49'連接，將上、下速度解析器49、49'的脈沖信號轉換 成數字信號，形成上、下主電機43、43'的速度反饋信號發送至上、下軋輥的上、下主傳動裝 置 42、42'；主控機(Li)通訊板41，與所述上、下主傳動裝置42、42'連接，將上述速度反饋信 號發送至所述主控機CPU 46，主控機CPU 46根據上述偏轉角度θ 1或θ 2與速度反饋信號 計算出板坯7的翹扣頭程度，然后調用與主控機通訊板41連接的內存器47中存儲的控制 數據，通過硬度組信息查詢出相應補償系數，通過補償系數與翹扣頭程度運算出速度補償 量并通過主控機通訊板41發送至主傳動裝置42，以調節軋機上、下軋輥速度。由此可見，主控機傳動通訊板41 (本實施例采用SN322A型號的通訊板)用于主控 機CPU 46與上、下主傳動裝置42、42'進行通訊連接，將主控機CPU. 46計算出的需要調節 的速度差值后，通過該主控機傳動通訊板41將指令送給上、下主傳動裝置42、42'，然后對 上、下主電機43、43'的速度進行調節控制。而上述上位機通訊板45(本實施例采用TN721 型號的通訊板)是用于上位機(L2)與主控機(Li)之間的通訊連接，將上位機CPU 44提供 的板坯7的鋼種信息及硬度組信息傳送至主控機CPU 46。上述內存器47用于存儲控制數據，主要存儲對應于各硬度組板坯及不同道次時 所使用的補償系數，以及該補償系數自學習更新時對應的翹扣頭程度，主控機CPU 46所計 算出的補償數據也將儲存在內存器47中。本發明的裝置中，當板坯7翹頭或扣頭通過翹扣頭檢測器10后，上、下扭桿彈簧1、1'使上、下回轉軸3、3'回復到原來的狀態，以對下一板坯進行翹扣頭檢測。同時參見圖5，圖5為本發明的裝置對翹扣頭進行控制調整的原理圖。在粗軋機第二個機架的出口(圖2中的B處)和入口(圖2中的A處)分別安裝 一個翹扣頭檢測控制裝置。在粗軋機第二個機架軋制第1、3、5道次(奇道次)時，粗軋機 第二個機架的出口翹扣頭檢測控制裝置起作用；在粗軋機第二個機架軋制第2、4道次(偶 道次)時，粗軋機第二個機架的入口翹扣頭檢測控制裝置起作用。本實施例以翹扣頭調整為奇道次出現翹頭為例，奇道次出現扣頭及偶道次出現翹 頭或扣頭同理，不贅述。板坯7的翹頭撞擊翹扣頭檢測器10后使其發生偏轉，上、下編碼器5、5'產生的脈 沖信號通過翹扣頭檢測器通訊板40變換后，由濾波環節53 (軟件功能，由主控機CPU 46內 程序實現)將干擾信號濾除后生成偏轉角度θ 1(如果是扣頭，生成偏轉角度θ 2)；經過高度計算環節54 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)計算出翹扣頭檢 測器10的動作高度HI。同時由速度反饋部件51 (圖4中的上速度解析器49、上速度脈沖 轉換模塊48組成)將上主電機43 (在此統稱主電機)的速度Ss (脈沖形式)轉換成速度 反饋信號Sf (數字編碼形式)；然后經過沖擊補償環節55 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)將速度反饋 信號Sf與沖擊補償系數β相乘后計算出由于沖擊量造成的翹扣頭檢測器10額外彈起的 高度Hl'；之后Hl與Hl ‘經過減法環節56 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)得到 翹扣頭檢測器10的實際動作高度H，即H = Hl-Hl ’ ；然后經過第1除法環節57 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)利用翹扣頭 高度H與本道次板坯軋后厚度h2i_l計算出翹扣頭程度ε (百分比數值)，其一路輸出送 至死區濾波環節58 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)，濾除干擾后用于計算補償； 另一路輸出送至第2除法環節514 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)，將內存器47 的數據中記錄的補償值與實際效果進行比較，即將內存器47的數據中記錄的翹扣頭程度 ε ‘與當前翹扣頭程度ε進行比較，如果差異過大，輸出自學習系數α，對內存器47中的 內存數據513的補償系數進行自學習修正的補償；同時，根據主控機L2下發的硬度組信息512，經過查表環節511 (軟件功能，由主控 機CPU 46內程序實現)從內存數據513中獲取更新的補償系數GO (510)，更新的補償系數 GO與死區濾波環節58輸出的翹扣頭程度經過乘法環節59 (軟件功能，由主控機CPU 46內 程序實現)后計算出一個速度調節量；將速度調節量送至限幅環節516 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)，對計 算出的速度調節量進行上下限的限幅，避免速度差調節過大，得到最終翹扣頭速度補償量 Δ SDMP ；將速度補償量Δ SDMP與補償道次上位機下發的主傳動設定速度SREF 515 一起經 過加法環節517 (軟件功能，由主控機CPU 46內程序實現)相加后得到主傳動速度給定值 Sr ；最終將速度給定值Sk下發至軋機的主傳動裝置52 (即圖4中的上主傳動裝置42) 執行。
下面根據上述提到的以下符號的含義，對本發明的方法進行進一步說明。各符號的含義θ (上述θ 1或θ 2，統稱θ )翹扣頭檢測器的偏轉角度；Hl 翹扣頭檢測器的動作高度；Hl'由于沖擊量造成的翹扣頭檢測器額外彈起高度；H 翹扣頭檢測器的實際動作高度；β :沖擊補償系數；h2i-l 本道次板坯軋后厚度； GO 補償系數；Δ SDMP 翹扣頭速度補償量；SREF 補償道次上位機下發的主傳動設定速度；Se 主傳動速度給定值；SF 主電機速度反饋信號；α 自學習系數；ε 翹扣頭程度(百分比數值)(也是上一次補償后的翹扣頭程度)；ε ‘內存器紀錄的翹扣頭程度(是內存器紀錄上一次補償前的翹扣頭程度)；L 翹扣頭檢測器的測量桿長度；HO(如是扣頭為HO')翹扣頭檢測器回轉軸距離軋輥輥道面高度(由機械設備 安裝尺寸決定，測量獲得)。圖8為本發明的翹扣頭檢測及控制方法的流程圖。本發明在粗軋機第二個機架的出口和入口分別安裝一個翹扣頭檢測控制裝置，在 粗軋機第二個機架軋制第1、3、5道次(奇道次)時，出口翹扣頭檢測控制裝置起作用；在粗 軋機第二個機架軋制第2、4道次(偶道次)時，入口翹扣頭檢測控制裝置起作用。本實施 例以翹扣頭調整為奇道次出現翹頭為例，奇道次出現扣頭及偶道次出現翹頭或扣頭同理， 不贅述。S81 板坯粗軋軋制過程中，通過設置于軋機輥道上方及輥道間的翹扣頭檢測器檢 測到板坯出現翹扣頭時發出的咬鋼信號，激活翹扣頭檢測控制程序；S82 通過軋制規程中的控制數據，判斷本道次是否為奇道次；S83 若S82中為奇道次，則激活出口檢測裝置的檢測控制程序；S84 若S82中為偶道次，則激活入口檢測裝置的檢測控制程序；S85:判斷被激活檢測控制程序的翹扣頭檢測控制裝置是否進行對翹扣頭的檢測 動作；S86 如S85中翹扣頭檢測控制裝置未動作，作為未發現翹扣頭現象，則待拋鋼后 初始化程序；S87:如S85中翹扣頭檢測控制裝置已動作，翹扣頭檢測控制裝置中的翹扣頭 檢測器被板坯翹扣頭碰撞后產生偏轉角度Θ，測出θ值并生成報警信號，該θ滿足
θ I, I θ I < 3°視為無翹扣頭出現；S88 向操作畫面發送偏轉角度值及報警信號；S89 將驅動軋輥的主電機的脈沖形式的速度信號Ss轉換成數字編碼形式的速度 反饋信號SF，并反饋到主電機的傳動裝置；S810 根據θ值及主電機的速度反饋信號SF，由主控機CPU計算翹扣頭高度H，H 的計算過程S8101 計算翹扣頭檢測器的動作高度Hl Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ式 1
11
其中，Hl為檢測器的動作高度，HO為翹扣頭檢測器的回轉軸距離軋輥輥道面高 度，L為翹扣頭檢測器的測量桿長度；S8102 計算翹扣頭檢測器額外彈起高度Hl' =Hl' = β *SF 式2其中，β為沖擊補償系數，本實施例取值0.00159 ；S8103 計算翹扣頭高度(相當翹扣頭檢測器的實際動作高度)H = Hl-Hl' 式3;S811 根據翹扣頭高度H，由主控機CPU計算當前的翹扣頭程度ε ε = H/(h2i-l)式4，其中，h2i_l為本道次板坯軋后厚度；S812 將上述得到的當前的翹扣頭程度ε與主控機CPU存儲的控制數據中記錄的 翹扣頭程度ε'進行比較，進行自學習修正的補償，確定更新的補償系數G0，步驟如下S8121，調用與主控機通訊板連接的內存器中存儲的控制數據，通過硬度組信息查 詢出相應的原補償系數GO'，所述硬度組信息如表一所示表一 S8122:比較當前的翹扣頭程度ε及記錄的翹扣頭程度ε ‘，根據兩者差異情況， 判斷能否完全補償翹扣頭程度；S8123:在S8122中判定無法完全補償翹扣頭程度時，輸出自學習系數α，α = ε ‘ /ε式5，將原補償系數GO'與α相乘后得到的數值為經自學習修正補償后的更新的 補償系數GO ；S8124:在S8122中判定能夠完全補償翹扣頭程度時(α = 1)，更新的補償系數GO 為原補償系數GO'；S813 利用更新的補償系數GO與當前的翹扣頭程度ε，由主控機CPU計算出翹扣 頭速度補償量Δ SDMP (速度百分比)ASDMP = GO* ε = G0*(H0-L*cos θ-β *SF)/(h2i_l) 式 6;S814 根據翹扣頭速度補償量ASDMP，由主控機CPU計算出主傳動速度給定值Sk ； Se =Se = SREF* (1+ Δ SDMP) 式 7其中SREF為補償道次上位機下發的主傳動設定速度，最終將速度給定值Sk下發 至軋機的主傳動裝置，對軋輥速度進行修正，以調節翹扣頭。舉一個實施例將翹扣頭檢測器安裝在精軋機入口處，能檢測到粗軋機第二個機
12架的出口翹扣頭情況。本發明的裝置動作時，軋機上下輥無速差，咬鋼速度給定(補償道次 上位機下發的主傳動設定速度)SREF = 2. 127m/s，軋制后帶鋼厚度h2i-l = 180mm，硬度組 4，翹扣頭檢測器的偏轉角度θ = 44. 59度，撞擊時主電機速度反饋信號Sf = 2. 7m/s，則由式1，翹扣頭檢測器的動作高度Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ = 757_667*cos 44. 59 = 281. 996 (mm)；由式2，翹扣頭檢測器額外彈起高度Hl' = β *SF = 0. 00159*2. 7*1000 = 4. 293 (mm)；由式3，翹扣頭檢測器的實際動作高度H = Hl-Hl' = 281. 996-4. 293 = 277. 703 (mm)；由式4，當前的翹扣頭程度ε = H/(h2i-l) = 277. 703/180 = 1.54；查表得GO = 0.032，則由式6，翹扣頭速度補償量Δ SDMP = GO* ε = 0. 032*1. 54 = 5% ；由式7，最終主傳動速度給定值(最終補償道次的上輥咬鋼速度給定Se = SREF* (1+ Δ SDMP) = 2. 127* (1+0. 05) = 2. 233 (m/s)。圖6為補償前后速度反饋對比波形圖。其中Sa為補償后速度反饋波形圖，Sa'為 補償前速度反饋波形圖，圖中顯示了經過補償后，上輥速度進行了加速，由2. 127m/s調整 至 2.233m/s。圖7為補償前后翹扣頭程度比較圖。其中ε 1為補償前翹扣頭程度，ε 2為補償 后翹扣頭程度，圖中顯示了翹扣頭程度由補償前的1. 54( ε 1)降低到補償后的1. 09( ε 2)。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明的 目的，而并非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質范圍內，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發明的權利要求的范圍內。
權利要求
一種粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置，其特征在于包括上位機CPU，根據軋制板坯鋼種、規格輸出包括軋制速度在內的軋制規程，并通過上位機通訊板輸出包括軋制速度、帶鋼信息及硬度組參數的控制數據；主控機CPU，與上位機通訊板的輸出端連接，接收上位機CPU下發的控制數據及現場檢測的軋制數據后進行計算控制；翹扣頭檢測器，由設置于軋機輥道上方的上部檢測器及置于輥道間的下部檢測器組成，當板坯為翹頭時，上部檢測器動作，當板坯為扣頭時，下部檢測器動作，所述上、下部檢測器結構相同，分別由各自的扭桿彈簧，軸承座，回轉軸，測量桿，脈沖編碼器組成，其中扭桿彈簧的一端與固定物固定，另一端與回轉軸相連；回轉軸另一端連接脈沖編碼器，在回轉軸兩端安裝有軸承座；回轉軸中間安裝有測量桿，板坯翹扣頭撞擊測量桿時，帶動回轉軸轉動，脈沖編碼器記錄偏轉角度并發出咬鋼信號，該信號為脈沖形式的位置反饋信號；翹扣頭檢測器輸入板，與所述翹扣頭檢測器的脈沖編碼器連接，將脈沖編碼器輸出的咬鋼脈沖信號轉換數字信號后發送給所述主控機CPU，主控機CPU計算出翹扣頭檢測器的偏轉角度θ的值，并生成報警信號，同時將θ值顯示在與主控機CPU連接的顯示器的操作畫面上；在驅動軋機軋輥的主電機的后端安裝速度解析器，將主電機的轉子位置轉換成為脈沖信號，用于測速；速度脈沖轉換模塊，與所述速度解析器連接，將速度解析器的脈沖信號轉換為數字信號，形成主電機的速度反饋信號，發送至軋輥的主傳動裝置；主控機通訊板，與所述主傳動裝置連接，將上述速度反饋信號發送至所述主控機CPU，主控機CPU根據上述偏轉角度θ值與速度反饋信號計算出板坯的翹扣頭程度，然后調用與主控機通訊板連接的內存器中存儲的控制數據，通過硬度組信息查詢出相應補償系數，通過補償系數與翹扣頭程度運算出速度補償量并通過主控機通訊板發送至主傳動裝置，以調節軋機的軋輥速度，所述速度補償量也儲存于所述內存器中。
2.如權利要求1所述的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置，其特征在于所述 速度解析器采用TS2062N21E10型號。
3.如權利要求1所述的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置，其特征在于所述 脈沖轉換模塊采用ARND-3677A型號。
4.一種采用如權利要求1所述翹扣頭檢測控制裝置進行粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭 檢測控制方法，其特征在于在粗軋機第二個機架的出口和入口分別安裝一個所述翹扣頭檢測控制裝置，在粗軋機 第二個機架軋制奇道次時，出口的翹扣頭檢測控制裝置起作用，在粗軋機第二個機架軋制 偶道次時，入口翹扣頭檢測控制裝置起作用，所述翹扣頭檢測控制的方法包括581板坯粗軋軋制過程中，通過設置于軋機輥道上方及輥道間的翹扣頭檢測器檢測到 板坯出現翹扣頭時發出的咬鋼信號，激活翹扣頭檢測控制程序；582通過軋制規程中的控制數據，判斷本道次是否為奇道次；583若S82中為奇道次，則激活出口檢測裝置的檢測控制程序；584若S82中為偶道次，則激活入口檢測裝置的檢測控制程序；585判斷被激活檢測控制程序的翹扣頭檢測控制裝置是否進行對翹扣頭的檢測動作；586如S85中翹扣頭檢測控制裝置未動作，作為未發現翹扣頭現象，則待拋鋼后初始 化程序；587如S85中翹扣頭檢測控制裝置已動作，翹扣頭檢測控制裝置中的翹扣頭檢測器被 板坯翹扣頭碰撞后產生偏轉角度θ，測出θ值并生成報警信號，該θ滿足I θ I彡;T，θ I < 3°視為無翹扣頭出現；588向操作畫面發送偏轉角度值及報警信號；589將驅動軋輥的主電機的脈沖形式的速度信號Ss轉換成數字編碼形式的速度反饋 信號SF，并反饋到主電機的傳動裝置；5810根據θ值及主電機的速度反饋信號SF，由主控機CPU計算翹扣頭高度H ；5811根據翹扣頭高度H，由主控機CPU計算當前的翹扣頭程度ε ε = H/(h2i_l)，式中h2i_l為本道次板坯軋后厚度；5812將得到的當前的翹扣頭程度ε與主控機CPU存儲的控制數據中記錄的翹扣頭程 度ε'進行比較，進行自學習修正的補償，確定更新的補償系數GO;5813利用更新的補償系數GO與當前的翹扣頭程度ε，由主控機CPU計算出翹扣頭速 度補償量 Δ SDMP Δ SDMP = GO* ε ；5814根據翹扣頭速度補償量Δ SDMP,由主控機CPU計算出主傳動速度給定值SK，并將 速度給定值Sk下發至軋機的主傳動裝置，對軋輥速度進行修正，以調節翹扣頭，其中SK = SREF* (1+ Δ SDMP)，式中SREF為補償道次上位機下發的主傳動設定速度。
5.如權利要求4所述的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制方法，其特征在于所述 步驟S810中H的計算過程如下58101計算翹扣頭檢測器的動作高度Hl Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ其中，Hl為檢測器的動作高度，HO為翹扣頭檢測器的回轉軸距離軋輥輥道面高度，L為 翹扣頭檢測器的測量桿長度；58102計算翹扣頭檢測器額外彈起高度Hl ‘ =Hl' = β *SF其中，β為沖擊補償系數；58103計算翹扣頭高度(相當翹扣頭檢測器的實際動作高度)H = Hl-Hl'。
6.如權利要求5所述的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制方法，其特征在于所述 β 取值 0.00159。
7.如權利要求4所述的粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制方法，其特征在于所述 步驟S812中確定更新的補償系數GO的步驟如下S8121，調用與主控機通訊板連接的內存器中存儲的控制數據，通過硬度組信息查詢出 相應的原補償系數GO'；S8122:比較當前的翹扣頭程度ε及記錄的翹扣頭程度ε ‘，根據兩者差異情況，判斷 能否完全補償翹扣頭程度；S8123 在S8122中判定無法完全補償翹扣頭程度時，輸出自學習系數α，α = ε ‘ / ε，將原補償系數GO'與α相乘后得到的數值為經自學習修正補償后的更新的補償系數GO ；S8124:在S8122中判定能夠完全補償翹扣頭程度時(α = 1)，更新的補償系數GO為 原補償系數GO'。
全文摘要
一種粗軋軋制過程中帶鋼翹扣頭檢測控制裝置及方法，利用設置在輥道上方和輥道間的翹扣頭檢測器檢測到帶鋼軋制后的實際翹頭或扣頭狀況，然后在下一塊帶鋼軋制時自動調整上、下軋輥咬鋼時的輥速，使上下表帶鋼延伸一致，達到控制帶鋼翹扣頭的目的，屬于反饋控制。由于本發明是通過檢測帶鋼實際的翹扣頭情況調整上下軋輥的輥速，其檢測過程不受積水和霧氣、軋輥的粗糙度、軋制線標高、壓下量大小、帶鋼厚度、軋制速度等因素的影響，因此控制翹扣頭的準確性高，有效提高了鋼板的軋制質量，并提高了操作人員的操作安全性及減少了勞動強度。
文檔編號B21B38/00GK101920270SQ20091005297
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者幸利軍, 張仁其, 陳琪 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司