本發(fā)明屬于鋼帶冷軋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動可逆冷軋軋制力控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，不銹鋼帶的需求量急劇上升，用途不斷擴大，廣泛用于電子工業(yè)、家用電器、汽車工業(yè)、機械工業(yè)、輕工機械等各行各業(yè)，不僅是尖端科學、新技術(shù)開發(fā)的重要基礎(chǔ)，也是各傳統(tǒng)工業(yè)部門高技術(shù)、高水平、高要求產(chǎn)品的關(guān)鍵原材料。不銹鋼是指在大氣中不易生銹、在酸、堿、鹽中耐腐蝕的鋼。冷軋鋼帶是以熱軋鋼坯為原料，經(jīng)過酸洗、軋制、退火處理制成的。

中國專利CN104646417A公開的一種極薄鋼帶的冷軋方法，該方法在軋制力為7500～15000KN的條件下，經(jīng)7道次軋制制成厚度為0.1～0.2mm的鋼帶，在較大軋制力的條件下，提高了軋制速度和道次壓下量。中國專利CN102029290B公開的一種硬態(tài)不銹鋼帶冷軋方法，在初軋過程中，冷軋6-7道次，在精軋過程中，冷軋3-4道次，軋制張力分別為6-12KN和2-5KN,且初軋的速度采用120m/min保持不變，改善了成品的性能質(zhì)量，能滿足對成品的力學性能要求。但是上述方法的軋制力或軋制速度在軋制過程中保持不變，針對不同品質(zhì)的熱軋鋼坯原料，得到成品質(zhì)量也不相同，因此上述方法不能在不同品質(zhì)、不同剛度原料的冷軋工藝中通用，且生產(chǎn)效率依然較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，為克服不同品質(zhì)熱軋鋼坯原料經(jīng)過冷軋工藝得到成品的厚度、品質(zhì)不同，以及針對相同產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和軋制過程中鋼帶厚度的測量誤差問題，本發(fā)明提供了一種自動可逆冷軋軋制力控制裝置及控制方法。通過采用PLC控制剪切裝置自動剪切，控制電焊機自動焊接引帶和鋼坯，實現(xiàn)了軋制過程的自動化；通過在鋼帶上方設(shè)置厚度傳感器行走軌道，實現(xiàn)了厚度傳感器的橫向移動，能夠檢測鋼帶不同位置的厚度，使得檢測數(shù)據(jù)誤差較??；通過計算上一軋程得到的總壓下率，改變軋制過程中的軋制力和軋制速度，節(jié)約了工時，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能；通過PLC控制器控制軋制力和軋制速度的增減，較少了人工勞力；通過采用PLC控制剪切裝置自動剪切，控制電焊機自動焊接引帶和鋼坯，實現(xiàn)了軋制過程的自動化。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：

一種自動可逆冷軋軋制力控制裝置，包括機架(101)、開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、PLC控制器(7)、運動架(8)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道(13)，所述開卷機(1)數(shù)量安裝在機架(101)兩側(cè)；引帶卷機(3)設(shè)置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)設(shè)置在軋輥組(11)的兩側(cè)，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設(shè)置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設(shè)置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側(cè)豎直切線方向；所述運動架(8)安裝在軋輥組(11)兩側(cè)，運動架(8)下端通過行走裝置(9)與機架(101)滑動連接；行走裝置(9)上方設(shè)置有引帶夾(10),引帶夾(10)兩端與運動架(8)固定連接；距離傳感器(4)設(shè)置在引帶夾(10)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；傳感器行走軌道(13)位于運動架(8)外側(cè)，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設(shè)置在距離傳感器(4)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；所述PLC控制器(7)與開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道(13)電連接。

控制方法的步驟為：

1)原材料準備，熱軋帶鋼3.0-4.0mm厚，引帶(103)穿過引帶夾(10)，鋼坯(102)在引帶夾(10)上方穿過運動架(8)進入軋輥組(11)，電焊機(5)焊接出軋側(cè)引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器(7)電源，設(shè)置第一軋程軋制力、軋制速度，第一軋程軋制力范圍8000-10000KN，第一軋程軋制速度范圍320-330m/min；

2)第一軋程，出口側(cè)厚度傳感器(12)在傳感器行走軌道(13)上定時檢測鋼坯(102)厚度，時間范圍為1-5秒；若行走至傳感器行走軌道(13)邊緣時，則反向行走，檢測厚度為0時不記錄檢測到的數(shù)據(jù)；當待軋側(cè)距離傳感器(4)檢測到的距離數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，待軋側(cè)的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數(shù)值再次發(fā)生變化時停止，PLC控制器(7)控制電焊機(5)焊接鋼坯(102)與引帶(103)；

3)每一軋程結(jié)束后，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，并計算厚度傳感器(12)本軋程檢測的平均值和總壓下率，比對當前軋程的總壓下率和上一軋程的總壓下率：

a)若總壓下率≤上一軋程總壓下率+15％或總壓下率≥上一軋程總壓下率+25％，則PLC控制器(7)提升下一軋程軋制力和軋制速度，提升量分別為1000KN-1200KN、100-150m/min，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反轉(zhuǎn)進入下一軋程；

b)若上一軋程總壓下率+15％＜若總壓下率＜上一軋程總壓下率+25％，則PLC控制器(7)提升下一軋程軋制速度并保持軋制力不變，提升量為100-250m/min，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反轉(zhuǎn)進入下一軋程；

c)若90％≤總下壓率＜92％，則PLC控制器(7)提升下一軋程軋制速度并保持軋制力不變，提升量為50-100m/min，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反轉(zhuǎn)進入下一軋程；

d)若總下壓率≥92％，則PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，下一軋程的出軋側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，控制同側(cè)鋼帶夾夾緊鋼帶，收卷機(2)收卷，進入最后一道軋程，軋制力不變，提升軋程軋制速度30-50m/min；

4)最后一道軋程，軋制出口側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，PLC控制器(7)控制軋制出口側(cè)鋼帶夾夾緊鋼帶，控制收卷機(2)收卷；當待軋鋼坯(102)上方的距離傳感器(4)檢測數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器(7)控制收卷機(2)停車，待軋鋼坯(102)側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，PLC控制器(7)控制收卷機(2)再次啟動直至收卷完成，PLC控制器(7)計算厚度傳感器(12)本軋程檢測的平均值。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過采用PLC控制剪切裝置自動剪切，控制電焊機自動焊接引帶和鋼坯，實現(xiàn)了軋制過程的自動化。

本發(fā)明采用PLC控制器計算每軋制道次的總壓下率，控制每段軋程的軋制力和軋制速度，與軋制力或軋制速度不變的方式相比，節(jié)約了軋制時間，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明采用傳感器行走軌道及厚度傳感器，實現(xiàn)了厚度傳感器的橫向移動，使得傳感器測量鋼帶寬度上多點的厚度，得到的數(shù)據(jù)更加準確，減小了厚度測量的誤差。

本發(fā)明的控制方法通過PLC控制器控制軋制力和軋制速度的增減，實現(xiàn)了鋼帶軋制的全自動化，減少了人力消耗。

附圖說明

圖1為：本發(fā)明自動可逆冷軋軋制力控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為：本發(fā)明自動可逆冷軋軋制力控制裝置運動架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、開卷機；2、收卷機；3、引帶卷機；4、距離傳感器；5、電焊機；6、剪切裝置；7、PLC控制器；8、運動架；9、行走裝置；10、引帶夾；11、軋輥組；12、厚度傳感器；13、傳感器行走軌道；101、機架；102、鋼坯；103、引帶。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-2和對比例、實施例1-2對本發(fā)明進行說明。

對比例：

對比例采用兩端焊接引帶的方式對3毫米鋼坯進行冷軋，冷軋7道次，軋制力保持9000KN不變，軋制速度分別為325、560、670、700、780、850、1080米/分鐘。每道次的工時分別為8.3、5.9、4、6、7、9、11分鐘。軋制過程的參數(shù)如下表：

實施例1:

實施例1采用的自動可逆冷軋軋制力控制裝置，包括機架(101)、開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、PLC控制器(7)、運動架(8)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道，所述開卷機(1)數(shù)量為2個，分別安裝在機架(101)兩側(cè)；引帶卷機(3)數(shù)量為2個，分別設(shè)置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)數(shù)量為2個，分別設(shè)置在軋輥組(11)的兩側(cè)，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設(shè)置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設(shè)置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側(cè)豎直切線方向；所述運動架(8)的數(shù)量為2個，分別安裝在軋輥組(11)兩側(cè)，所述運動架(8)下端通過行走裝置(9)與機架(101)滑動連接；行走裝置(9)上方設(shè)置有引帶夾(10),引帶夾(10)兩端與運動架(8)固定連接；距離傳感器(4)設(shè)置在引帶夾(10)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；傳感器行走軌道位于運動架(8)外側(cè)，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設(shè)置在距離傳感器(4)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；所述PLC控制器(7)與開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道電連接。

其控制方法的步驟為：

1)原材料準備，熱軋帶鋼3.0mm厚，左右兩邊引帶(103)穿過引帶夾(10)，鋼坯(102)從左向右軋制，鋼坯(102)在引帶夾(10)上方穿過運動架(8)進入軋輥，焊接出軋側(cè)引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器(7)電源，設(shè)置第一軋程軋制力、軋制速度，第一軋程軋制力范圍8000KN，第一軋程軋制速度范圍320m/min；

2)第一軋程，右側(cè)厚度傳感器(12)在傳感器行走軌道(13)上行走定時檢測鋼坯(102)厚度，時間范圍為5秒；若行走至傳感器行走軌道(13)邊緣時，則反向行走，檢測厚度為0時不記錄檢測到的數(shù)據(jù)；當左側(cè)距離傳感器(4)檢測到的距離數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，左側(cè)的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數(shù)值再次發(fā)生變化時停止，行走時間為18秒，PLC控制器(7)控制電焊機(5)焊接鋼坯(102)與引帶(103)；

3)第一軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第一軋程檢測的平均值1.9mm，總壓下率37％＞上一軋程總壓下率0+25％，PLC控制器(7)提升第二軋程軋制力1000KN，提升至9000KN，提升第二軋程軋制速度100m/min，提升至420m/min；PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反向運動開始第二軋程；

4)第二軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第二軋程檢測的平均值1.35mm，上一軋程總壓下率37％+15％＜總壓下率55％＜上一軋程總壓下率37％+25％，第三軋程軋制力不變，提升第三軋程軋制速度100m/min，提升至520m/min；PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反向運動開始第三軋程；

5)第三軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第三軋程檢測的平均值1.11mm，總壓下率63％＜上一軋程總壓下率55％+15％，PLC控制器(7)提升第四軋程軋制力1000KN，提升至10000KN，提升第四軋程軋制速度100m/min，提升至620m/min；PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反向運動開始第四軋程；

6)第四軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第四軋程檢測的平均值0.8mm，總壓下率70％＜上一軋程總壓下率63％+15％，PLC控制器(7)提升第五軋程軋制力1000KN，提升至11000KN，提升第五軋程軋制速度100m/min，提升至720m/min；PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反向運動開始第五軋程；

7)第五軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第五軋程檢測的平均值0.3mm，90％≤總壓下率90％＜92％，第六軋程軋制力不變，提升第六軋程軋制速度50m/min，提升至770m/min；PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)反向運動開始第六軋程；

8)第六軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第六軋程檢測的平均值0.2mm，總壓下率93％＞92％，右側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，鋼帶通過重力作用落在收卷機(2)上，PLC控制器(7)引帶卷機(3)停車，控制右側(cè)鋼帶夾夾緊鋼帶，右側(cè)收卷機(2)收卷，進入最后一道軋程，軋制力不變，提升軋程軋制速度50m/min，提升至820m/min；

9)最后一道軋程，當左側(cè)距離傳感器(4)檢測到焊接點，即檢測數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器(7)控制收卷機(2)停車，左側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，PLC控制器(7)控制收卷機(2)再次啟動直至收卷完成，PLC控制器(7)計算厚度傳感器(12)本軋程檢測的平均值0.15mm。

軋制過程的參數(shù)如下表：

實施例2:

實施例2采用的自動可逆冷軋軋制力控制裝置，包括機架(101)、開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、PLC控制器(7)、運動架(8)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道，所述開卷機(1)數(shù)量為2個，分別安裝在機架(101)兩側(cè)；引帶卷機(3)數(shù)量為2個，分別設(shè)置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)數(shù)量為2個，分別設(shè)置在軋輥組(11)的兩側(cè)，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設(shè)置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設(shè)置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側(cè)豎直切線方向；所述運動架(8)的數(shù)量為2個，分別安裝在軋輥組(11)兩側(cè)，所述運動架(8)下端通過行走裝置(9)與機架(101)滑動連接；行走裝置(9)上方設(shè)置有引帶夾(10),引帶夾(10)兩端與運動架(8)固定連接；距離傳感器(4)設(shè)置在引帶夾(10)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；傳感器行走軌道位于運動架(8)外側(cè)，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設(shè)置在距離傳感器(4)上方，且兩端與運動架(8)固定連接；所述PLC控制器(7)與開卷機(1)、收卷機(2)、引帶卷機(3)、距離傳感器(4)、電焊機(5)、剪切裝置(6)、行走裝置(9)、引帶夾(10)、軋輥組(11)、厚度傳感器(12)、傳感器行走軌道電連接。

其控制方法的步驟為：

1)原材料準備，熱軋帶鋼3.0mm厚，左右兩邊引帶(103)穿過引帶夾(10)，鋼坯(102)從左向右軋制，鋼坯(102)在引帶夾上方穿過運動架(8)進入軋輥，焊接出軋側(cè)引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器電源，設(shè)置第一軋程軋制力、軋制速度，第一軋程軋制力范圍10000KN，第一軋程軋制速度范圍330m/min；

2)第一軋程，出口厚度傳感器在行走裝置上定時檢測鋼坯(102)厚度，時間范圍為2秒；若行走至行走軌道邊緣時，則反向行走，檢測厚度為0時不記錄檢測到的數(shù)據(jù)；當左側(cè)距離傳感器(4)檢測到的距離數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器控制引帶卷機(3)停車，左側(cè)的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數(shù)值再次發(fā)生變化時停止，行走時間為18秒，PLC控制器控制電焊機(5)焊接鋼坯(102)與引帶(103)；

3)第一軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第一軋程檢測的平均值1.8mm，總壓下率40％＞上一軋程總壓下率0+25％，PLC控制器提升第二軋程軋制力1000KN，提升至11200KN，提升第二軋程軋制速度150m/min，提升至480m/min；PLC控制器控制引帶卷機(3)反向運動開始第二軋程；

4)第二軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第二軋程檢測的平均值1.3mm，上一軋程總壓下率40+15％＜總壓下率57％＜上一軋程總壓下率40％+25％，第三軋程軋制力不變，提升第三軋程軋制速度200m/min，提升至680m/min；PLC控制器控制引帶卷機(3)反向運動開始第三軋程；

5)第三軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第三軋程檢測的平均值1.08mm，總壓下率64％＜上一軋程總壓下率57+15％，PLC控制器提升第四軋程軋制力1200KN，提升至12400KN，提升第四軋程軋制速度150m/min，提升至830m/min；PLC控制器控制引帶卷機(3)反向運動開始第四軋程；

6)第四軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第四軋程檢測的平均值0.6mm，上一軋程總壓下率64％+15％＜總壓下率80％＜上一軋程總壓下率64％+25％，第五軋程軋制力不變，PLC控制器提升第五軋程軋制速度200m/min，提升至1030m/min；PLC控制器控制引帶卷機(3)反向運動開始第五軋程；

7)第五軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第五軋程檢測的平均值0.35mm，總壓下率88％＜上一軋程總壓下率80％+15％，PLC控制器提升第六軋程軋制力1200KN，提升至13600KN，提升第六軋程軋制速度150m/min，提升至1180m/min；PLC控制器控制引帶卷機(3)反向運動開始第六軋程；

8)第六軋程結(jié)束，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，計算出厚度傳感器(12)第六軋程檢測的平均值0.2mm，總壓下率93％＞92％；PLC控制器(7)右側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，鋼帶通過重力作用落在收卷機(2)上，PLC控制器(7)控制右側(cè)鋼帶夾夾緊鋼帶，控制右側(cè)收卷機(2)收卷，進入最后一道軋程，軋制力不變，提升軋程軋制速度50m/min，提升至1230m/min；

9)最后一道軋程，當左側(cè)距離傳感器(4)檢測到焊接點，即檢測數(shù)值發(fā)生變化時，PLC控制器控制收卷機(2)停車，左側(cè)剪切裝置(6)剪切鋼帶，PLC控制器控制收卷機(2)再次啟動直至收卷完成，PLC控制器計算厚度傳感器本軋程檢測的平均值0.14mm。

軋制過程的參數(shù)如下表：

本發(fā)明的技術(shù)方案與對比例相比，節(jié)約了軋制時間，提高了生產(chǎn)效率；減小了厚度測量的誤差，實現(xiàn)了鋼帶軋制的全自動化，減少了人力消耗。