專利名稱：精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活套自動控制技術(shù)，尤其涉及一種精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法。

背景技術(shù)：
在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)，活套是熱軋精軋連軋過程中用于支持帶鋼、形成一定的套量、保持機架間的流量與張力恒定的裝置。寶鋼2050熱軋精軋活套采用的是恒張力控制的電動活套?；钐讛[動臂角度的變化通過角度發(fā)生器檢測出，經(jīng)力矩計算設(shè)定力矩馬達電流，并同時進行套量計算調(diào)整主傳動，實現(xiàn)控制機架間張力和帶鋼流量。套量就是指機架間帶鋼超出機架間距的帶鋼長度。在軋制過程中，活套基本功能有恒定機架間的張力(即帶鋼套量變化時，帶鋼所受的張力基本不變)、存儲一定的帶鋼長度(以消除速度偏差)、能夠快速起套(使前后機架間在瞬時建立一定的張力，防止帶鋼出現(xiàn)迭軋；落套時有人迅速下降，避免帶尾翹起而損傷入口導(dǎo)板或軋輥)。因此，在軋制過程中，活套的作用主要包括兩個方面，一是保證機架間的流量平衡，二是調(diào)節(jié)機架間的張力平衡。
一般，寶鋼2050熱軋工作輥輥面與理論軋制中心線允許有正/負15mm的偏差，特別在每次更換輥系后，活套輥面與實際軋制線存在較大偏差。現(xiàn)有技術(shù)活套初始角度的標定采用機械標定法，活套上端位置為一固定位置，活套下端位置為一角度可以調(diào)節(jié)(通過調(diào)節(jié)墊塊)，一般調(diào)節(jié)角度為4°～11°。通過配合軋輥輥系尺寸，可以保證精確獲得活套器在各個工作角度的帶鋼套量，但由于下端為受到摩擦造成尺寸變化、活套輥輥徑變化、前后支承輥及工作輥輥徑變化等原因，導(dǎo)致活套支持器的底部位置不能始終低于實際軋制線，且活套支持器初始角度不容易精確標定。
現(xiàn)有的熱軋帶鋼穿帶控制系統(tǒng)，著重于帶鋼進入后軋機工作輥時對套量和張力的控制一方面通過機架間套量的變化調(diào)節(jié)前后機架的主傳動的速度，維持機架間的套量，保證機架間的帶鋼秒流量相等；另一方面，通過活套自身的電流調(diào)節(jié)(力矩)維持機架間的張力不變。
但是，現(xiàn)有的熱軋帶鋼穿帶控制系統(tǒng)，沒有涉及精軋機架間帶鋼穿帶時關(guān)于活套的精確控制，就不能保證活套器在穿帶過程中低于理論軋制線，而在實際操作中，為解決現(xiàn)有精軋機架間帶鋼存在的下表面劃傷的缺陷，操作工只能通過人工增加墊塊抬高活套輥高度，結(jié)果常常導(dǎo)致帶鋼在穿帶過程中撞擊活套輥面輥面而造成活套輥輥面損傷、帶鋼頭部折疊和帶鋼頭部折疊嚴重時的廢鋼。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是解決現(xiàn)有精軋機架間帶鋼存在的下表面劃傷缺陷，避免操作工采用增加墊塊抬高活套輥高度來人工控制活套輥初始角的方法，實現(xiàn)精軋機架間帶鋼穿帶時的活套的精確控制和自動控制。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于，包括以下步驟1、活套輥處于初始角度；2、當帶鋼進入前機架，活套進入預(yù)備角度，該預(yù)備角度需保證活套輥上母線與前機架出口導(dǎo)板相切；3、當帶鋼頭部吸入前機架，并過了前后機架間的活套輥位置，活套輥進入穿帶角度，該穿帶角度需保證活套輥上母線與實際軋制線相切；4、當帶鋼頭部進入后機架，活套起套；5、起套結(jié)束，活套落套，回到初始角度。
其中，所述的活套輥初始角度通過角度發(fā)生器自動標定，標定方法為首先將活套支持器手動抬到上端位置，用銷子銷住，過程控制計算機通過活套角度發(fā)生器固有角度位置進行角度標定，放下活套器就完成活套的角度標定。在活套落套至接近軋制水平線附近切換到用一角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器進行角度閉環(huán)控制，在過程計算機的軋輥參數(shù)輸入終端上輸入本次上機的上下工作輥、上下支撐輥、墊板的尺寸數(shù)據(jù)，過程控制計算機將這些軋輥參數(shù)電文發(fā)送給基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)收到后分發(fā)到各個邏輯功能單元，活套邏輯控制功能單元接收到電文后計算出該機輥系參數(shù)所對應(yīng)的活套穿帶角度，并保存該數(shù)據(jù)一直到下一次有有效的新軋輥數(shù)據(jù)電文。所述角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)根據(jù)角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的響應(yīng)特性進行設(shè)置。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果應(yīng)用本精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，無須活套器初始角度的人工固定位置控制，在控制方法上實現(xiàn)了自動定量控制和自動動態(tài)控制，有效避免精軋機架間帶鋼存在的下表面劃傷缺陷、帶鋼頭部折疊和廢鋼，同時減少機架間穿帶時帶鋼頭部導(dǎo)致活套輥輥面損傷，延長活套輥使用壽命，降低設(shè)備的維護修復(fù)和備件成本，為提高帶鋼表面質(zhì)量提供了設(shè)備保證。



通過以下對本發(fā)明的實施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體方法特征和優(yōu)點。其中，附圖為 圖1為本發(fā)明前后機架軋制高度示意圖。
圖2為本發(fā)明活套輥面接觸實際軋制線的角度示意圖。
圖3為本發(fā)明的電氣控制器功能控制框圖。
圖4為本發(fā)明的機架間帶鋼控制時序圖。
圖5為本發(fā)明的活套控制的主要數(shù)據(jù)框圖。
圖6為本發(fā)明的活套控制方法流程圖。

具體實施例方式 精軋活套控制方法的機電實施條件和本發(fā)明控制方法 1、機械條件上述技術(shù)方案實現(xiàn)的前提，是在相關(guān)機械設(shè)備上對下端位進行改進，重新設(shè)計活套輥下端位置，確?；钐纵伾夏妇€始終低于實際軋制線，以保證活套支持器下端位置能夠按照不同的角度要求進行靈活控制。
原有技術(shù)的活套支持器下端位為活套輥等待位置，一般調(diào)節(jié)角度為4°～11°。由于下端為受到摩擦等原因，活套支持器初始角度不容易精確標定，且活套輥下端位置與套輥初始角度位置為同一位置，無法確?；钐纵伾夏妇€始終低于實際軋制線，更無法保證活套支持器下端位置能夠按照不同的角度要求進行靈活控制。
本發(fā)明技術(shù)取消活套輥下端位置決定活套初始角度的機械設(shè)定(角度調(diào)節(jié)墊塊)，給活套輥下端位置留下足夠的位置空間，使其活套輥下端位置的機械設(shè)定能夠確?；钐纵伾夏妇€始終低于實際軋制線。
2、電氣條件重新設(shè)定活套輥下端位置與活套輥初始角度位置的控制。
原有技術(shù)的活套支持器下端位為類似于開環(huán)控制的思想，保證活套支持器在有鋼下降或無鋼時在下端位等待位置，此時控制指令撤掉，由活套器自重將活套器落到機械的下端位置。
本發(fā)明技術(shù)取消活套輥下端位置的角度調(diào)節(jié)通過角度調(diào)節(jié)墊塊實現(xiàn)的方法，不采用角度調(diào)節(jié)墊塊控制活套初始角度的精度。其活套輥下端位置可靈活確定活套輥初始角度位置。
3、本發(fā)明技術(shù)精軋活套初始角度的自動標定方法 1)角度發(fā)生器標定通過上端位標定方法對角度發(fā)生器進行實際關(guān)聯(lián)標定。
具體標定過程為首先將活套支持器手動抬到上端位置，用機械銷子(銷子必須與機械活套圖紙中表示的空的大小相一致，減少標定誤差)銷住，電氣通過活套角度發(fā)生器專用編程軟件將活套此時的位置標定成60度，放下活套器確認活套工作角度，標定結(jié)束。這種標定方法避開了下端位置角度不容易精確確定的弊端。
2)活套輥初始角度的自動標定通過電氣控制器在活套器下端位采用位置閉環(huán)控制。
根據(jù)圖1分別計算FX及FX+1軋機的實際軋制高度 y和y1分別為前后機架的軋線高度。軋線高度的計算公式如下 式中y為軋線高度，d為工作輥直徑，D為支撐輥直徑，h為墊板厚度，y0為活套位置對參照點的距離。
由根據(jù)實際軋輥數(shù)據(jù)計算得到的FX及FX+1軋機的實際軋制高度，反推算活套支持器輥面接觸實際軋制線的接觸角度，如圖2所示 x＝R0sinα0+D/2-y 解上述方程 令R0＝C0，C1＝D/2-y那么 上式兩邊除以 令 那么有 sinβsina0-cosβcosa0＝Z 則 -cos(a0+β)＝Z 故角度得解 a0＝arccos(-Z)-β 上面-各式中，C1＝D/2-y； 電氣控制器功能控制框圖如圖3所示 θi為位置實測值，θe為位置設(shè)定值，θ1活套底部等待位置角度設(shè)定值，θ2活套穿帶過程中的預(yù)控制位置角度設(shè)定值，ni為速度實測值，ne為速度設(shè)定值，ie為電流設(shè)定值。Nek為進行底部位置控制時得活套速度設(shè)定值，該值為角度調(diào)節(jié)器輸出值。Ner為軋制時得活套速度設(shè)定，該值為常數(shù)。
功能改進部分邏輯控制描述 如圖5、圖6所示，精軋機更換工作輥或支撐輥時，在過程計算機的軋輥參數(shù)輸入終端上輸入本次上機的上下工作輥(WR)、上下支撐輥(BUR)、墊板(SHIM)的尺寸數(shù)據(jù)。由過程計算機通過電文(軋輥參數(shù)電文)發(fā)送給基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)。基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)收到軋輥參數(shù)電文后(SDH設(shè)定值分配器))分別分發(fā)到各個需要使用軋輥參數(shù)的功能單元(LFE邏輯功能單元)?；钐走壿嬁刂乒δ軉卧邮盏杰堓亝?shù)電文后根據(jù)上面描述的啟始角度計算公式計算得到該上機輥系參數(shù)所對應(yīng)的活套啟始角度θe，保存該數(shù)據(jù)一直到下一次有有效的新軋輥數(shù)據(jù)電文。
活套啟始角度θe的使用 活套啟始角度θe的使用1、操作工在沒有帶鋼在軋機里時的手動下降活套。2、有帶鋼在軋機中但帶鋼已經(jīng)開始拋鋼，要求啟動活套的拋鋼過程。兩種狀態(tài)下控制過程相同。分兩個階段活套器落到接近軋制水平線前的控制及從軋制水平線附近開始切換到角度閉環(huán)的控制?；钐灼髀涞浇咏堉扑骄€前的控制為現(xiàn)有功能，不進行修改。從軋制水平線附近開始切換到角度閉環(huán)的控制階段首先根據(jù)活套的實際角度θi與設(shè)定的門坎角度(此門坎角度一般設(shè)定為等于起始角度θe)比較，如果實際角度θi小于設(shè)定的門坎角度則投入角度閉環(huán)控制功能。
角度閉環(huán)控制功能為一角度比例調(diào)節(jié)器，其工作原理可以用下列公式表示 nek＝kp×(θe-θist) 其中kp為比例調(diào)節(jié)器系數(shù)，可以根據(jù)角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的響應(yīng)特性進行設(shè)置。
角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出作為活套傳動系統(tǒng)的控制目標nek由活套傳動系統(tǒng)進行控制。該部分功能為原有功能不進行修改。
如圖4所示，角度θ1與θ2的切換邏輯如下 θ1的切換邏輯如上描述，切換到θ2。
帶鋼咬入FX機架后進行帶鋼頭部位置跟蹤， S為帶鋼頭部距離FX的長度。
VFX為FX機架軋輥的圓周線速度。
f為FX機架前滑。
T為距離FX機架咬鋼的時間。
當S≥L0+L1活套的角度設(shè)定值切換到θ2進行控制。
上式L1為+200mm～-200mm安全余量之間。
θi為位置實測值，θe為位置設(shè)定值，ni為速度實測值，ne為速度設(shè)定值，ie為電流設(shè)定值。ia為電流預(yù)補償值，該電流預(yù)補償值在起套和落套時避免位置超調(diào)，為一個微分環(huán)節(jié)。Nek為進行底部位置控制時得活套速度設(shè)定值，該值為角度調(diào)節(jié)器輸出值。Net為軋制時得活套速度設(shè)定，該值為常數(shù)。
本發(fā)明技術(shù)目前擬通過自主管理實施于寶鋼股份寶鋼分公司2050熱軋精軋，在現(xiàn)場調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對活套控制技術(shù)采用本發(fā)明技術(shù)的機械結(jié)構(gòu)、控制工藝和專用軟件程序，并在技術(shù)條件論證、準備充分的基礎(chǔ)上，對機械改進和現(xiàn)場控制安裝后進行跟蹤。
本發(fā)明技術(shù)對以往的活套工藝進行了有效突破，改變了活套人工設(shè)定活套輥初始角度的工藝，通過機械電氣條件的滿足提供一種新的活套控制工藝，能夠杜絕帶鋼對活套輥面的撞擊，延長活套輥使用壽命，降低設(shè)備的維護修復(fù)和備件成本；同時實現(xiàn)活套初始角度的精確標定，確?；钐壮跏冀嵌鹊陀趯嶋H軋制線，有效避免導(dǎo)致帶鋼在穿帶過程中撞擊活套輥面而造成活套輥輥面損傷、帶鋼頭部折疊和帶鋼頭部折疊嚴重時廢鋼。
活套工藝是熱軋精軋連軋過程中用于支持帶鋼、形成一定的套量、保持機架間的流量與張力恒定的裝置，是軋鋼設(shè)備的關(guān)鍵工藝技術(shù)，具有較廣的推廣應(yīng)用價值和前景。
權(quán)利要求
1.一種精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于，包括以下步驟
1)活套輥處于預(yù)備角度；
2)當帶鋼進入前機架，活套進入預(yù)備角度，該預(yù)備角度需保證活套輥上母線與前機架出口導(dǎo)板相切；
3)當帶鋼頭部吸入前機架，并過了前后機架間的活套輥位置，活套輥進入穿帶角度，該穿帶角度需保證活套輥上母線與實際軋制線相切；
4)當帶鋼頭部進入后機架后，進入活套起套控制，待活套落套時回到初始角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于步驟1)之前還包括以下步驟
活套輥處于初始角度，帶鋼進入前機架后，活套輥進入預(yù)備角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于所述的活套輥初始角度通過角度發(fā)生器自動標定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于所述活套輥初始角度自動標定方法為，首先將活套支持器抬到上端位置，用銷子銷住，過程控制計算機通過活套角度發(fā)生器固有角度位置進行角度標定，放下活套器就完成活套的角度標定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于在活套落套至接近軋制水平線附近切換到用一角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器進行角度閉環(huán)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于在過程計算機的軋輥參數(shù)輸入終端上輸入本次上機的上下工作輥、上下支撐輥、墊板的尺寸數(shù)據(jù)，過程控制計算機將這些軋輥參數(shù)電文發(fā)送給基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)收到后分發(fā)到各個邏輯功能單元，活套邏輯控制功能單元接收到電文后計算出該機輥系參數(shù)所對應(yīng)的穿帶角度，并保存該數(shù)據(jù)一直到下一次有有效的新軋輥數(shù)據(jù)電文。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于所述角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)根據(jù)角度閉環(huán)調(diào)節(jié)器的響應(yīng)特性進行設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，其特征在于，包括以下步驟活套輥處于初始角度；當帶鋼進入前機架，活套進入預(yù)備角度；當帶鋼頭部吸入前機架，過了活套輥位置，活套輥進入穿帶角度；當帶鋼頭部進入后機架，活套起套，保證活套輥上母線低于實際軋制最低線；起套結(jié)束，活套落套，進入預(yù)備位置。其中，所述的活套輥初始角度通過角度發(fā)生器自動標定。應(yīng)用本精軋機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，無須活套器初始角度的人工固定位置控制，在控制方法上實現(xiàn)了自動定量控制和自動動態(tài)控制，有效避免精軋機架間帶鋼存在的下表面劃傷缺陷、帶鋼頭部折疊和廢鋼。
文檔編號B21B41/00GK101099977SQ20061002869
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者楊春平, 軍 王, 陳志榮, 苗潤濤, 陳占福 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司