粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置及方法

专利名称：粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及轧钢自动控制技术，尤其是指一种粗轧轧制过程中自动检测以及控制 带钢翘扣头的装置及方法。
背景技术：
热轧带钢在轧制过程中受板坯上下表温差、上下辊径差、转速差和变形速率等因 素的影响会造成轧制过程中板坯翘头或扣头现象(业内统称翘扣头)。所谓的翘头和扣头， 是指带坯头部被轧辊咬入后，在出口侧形成向上或向下的弯曲，向上的弯曲称为翘头，向下 的弯曲称为扣头。当粗轧轧制后的带坯翘头和扣头达到一定的程度时，其危害是很大的，例 如会影响后一道次的咬入，严重时造成堆钢；会撞击除鳞箱、保温罩、输送辊道等设备，从而 造成这些设备损坏；另外，翘扣头严重时还会造成中间辊道上的一些设备如边部加热器等 无法使用，对产品的质量带来影响。因此生产中控制带坯的翘扣头是非常必要的。随着轧制技术的发展，轧制过程自动化程度越来越高，许多原先一定要在现场做 的事现在可以进行远程遥控。例，有些大型钢铁企业把原先的粗轧、精轧、卷取三个岗位合 并成了一个岗位。岗位合并后粗轧区域没有了操作台，粗轧轧制过程只有通过摄像头观察。 由于目前的摄像头抗高温辐射的能力较差，操作人员从摄像头上无法看清轧制过程中的翘 扣头情况，还是需要到现场人工观察翘扣头状况。在确定了存在翘头或扣头后，操作人员通 过增加或减少下辊的速度，使上下轧辊之间存在一定的速度差，带钢向辊速慢的一侧弯曲， 以消除翘扣头，而这些调整也只能采用人工手动操作。操作人员在处于高温的生产现场进 行边观测带钢质量边调整设备其工作的艰苦性及危险性之大是可想而知的，此外由于是人 工监控、人工调整设备，因此控制的准确性也大打折扣，从而也影响了钢板的轧制质量。因 此，提供一种粗轧轧制过程中对翘扣头自动检测和控制的方法成为业内当务之急。目前，业 内也出现有关调整翘扣头的技术中国专利CN2860650Y(轧机的轧制线标高调整装置)和CN1978081A (—种防止带 钢在轧制过程中出现头部弯曲的控制方法)是通过调整轧线标高来调整翘扣头。日本专利 JP06007817A采用了对上下工作辊喷射能改变摩擦系数的颗粒，根据翘扣头情况，动态调整 喷出的颗粒来改变上下辊的摩擦条件来实现翘扣头的控制，这些技术与本发明采用的方法 都是不同的。日本专利JP09085318A，其针对带坯上下表面存在的温差造成的带坯翘扣头，采用 测温仪对上下表面温度进行测量得到上下表面的温差，根据上下表面温差、上下辊转速差 对翘扣头的影响关系，调整轧辊的上下辊速实现对翘扣头的控制。当测温仪测得带钢上表 温度高于下表温度时，轧制过程中由于温度高的上表延伸比下表快，容易造成扣头。要使带 钢不扣头，必须使带钢的上下表延伸速度一致，需要降低上辊的轧制速度来平衡温度高造 成的上表延伸快的现象。但是引起带钢翘扣头的原因较多，带钢上下表温差只是一个方面， 带钢翘头或扣头是受上下轧辊的粗糙度、轧制线标高、压下量大小、带钢厚度、轧制速度等 许多因素综合影响的结果，而且采用测温仪测带钢下表的温度受环境的影响太大，如果带
5钢表面积水、冬天有雾气时测得温度是不准的。由于此专利是轧制前测温然后调整轧制速 度，是属于前馈控制，因此常常会发生带钢已经翘头了，此时应该通过加快上辊的轧制速度 来控制翘头，但由于测温仪测得的带钢上表温度高于下表温度，此专利技术会认为带钢容 易发生扣头而继续降低上辊轧制速度，造成带钢翘头加剧。因此采用此专利控制翘扣头效 果不是很好。

发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种操作安全，并能够提高 钢板轧制质量及减少操作人员劳动强度的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置及方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置，其特征在于包括上位机CPU，根据轧制板坯钢种、规格输出包括轧制速度在内的轧制规程，并通过 上位机通讯板输出包括轧制速度、带钢信息及硬度组参数的控制数据；主控机CPU，与上位机通讯板的输出端连接，接收上位机CPU下发的控制数据及现 场检测的轧制数据后进行计算控制；翘扣头检测器，由设置于轧机辊道上方的上部检测器及置于辊道间的下部检测器 组成，当板坯为翘头时，上部检测器动作，当板坯为扣头时，下部检测器动作，所述上、下部 检测器结构相同，分别由各自的扭杆弹簧，轴承座，回转轴，测量杆，脉冲编码器组成，其中 扭杆弹簧的一端与固定物固定，另一端与回转轴相连；回转轴另一端连接脉冲编码器，在回 转轴两端安装有轴承座；回转轴中间安装有测量杆，板坯翘扣头撞击测量杆时，带动回转轴 转动，脉冲编码器记录偏转角度并发出咬钢信号，该信号为脉冲形式的位置反馈信号；翘扣头检测器输入板，与所述翘扣头检测器的脉冲编码器连接，将脉冲编码器输 出的咬钢脉冲信号转换数字信号后发送给所述主控机CPU，主控机CPU计算出翘扣头检测 器的偏转角度θ的值，并生成报警信号，同时将θ值显示在与主控机CPU连接的显示器的 操作画面上；在驱动轧机轧辊的主电机的后端安装速度解析器，将主电机的转子位置转换成为 脉冲信号，用于测速；速度脉冲转换模块，与所述速度解析器连接，将速度解析器的脉冲信号转换为数 字信号，形成主电机的速度反馈信号，发送至轧辊的主传动装置；主控机通讯板，与所述主传动装置连接，将上述速度反馈信号发送至所述主控机 CPU，主控机CPU根据上述偏转角度θ值与速度反馈信号计算出板坯的翘扣头程度，然后 调用与主控机通讯板连接的内存器中存储的控制数据，通过硬度组信息查询出相应补偿系 数，通过补偿系数与翘扣头程度运算出速度补偿量并通过主控机通讯板发送至主传动装 置，以调节轧机的轧辊速度，所述速度补偿量也储存于所述内存器中。另外，本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种采用如权利要求1所述翘扣头检测控制装置进行粗轧轧制过程中带钢翘扣 头检测控制方法，其特征在于在粗轧机第二个机架的出口和入口分别安装一个所述翘扣头检测控制装置，在粗轧机第二个机架轧制奇道次时，出口的翘扣头检测控制装置起作用，在粗轧机第二个机架 轧制偶道次时，入口翘扣头检测控制装置起作用，所述翘扣头检测控制的方法包括S81 板坯粗轧轧制过程中，通过设置于轧机辊道上方及辊道间的翘扣头检测器检 测到板坯出现翘扣头时发出的咬钢信号，激活翘扣头检测控制程序；S82 通过轧制规程中的控制数据，判断本道次是否为奇道次；S83 若S82中为奇道次，则激活出口检测装置的检测控制程序；S84 若S82中为偶道次，则激活入口检测装置的检测控制程序；S85:判断被激活检测控制程序的翘扣头检测控制装置是否进行对翘扣头的检测 动作；S86 如S85中翘扣头检测控制装置未动作，作为未发现翘扣头现象，则待抛钢后 初始化程序；S87:如S85中翘扣头检测控制装置已动作，翘扣头检测控制装置中的翘扣头 检测器被板坯翘扣头碰撞后产生偏转角度Θ，测出θ值并生成报警信号，该θ满足
θ I, I θ I < 3°视为无翘扣头出现；S88 向操作画面发送偏转角度值及报警信号；S89 将驱动轧辊的主电机的脉冲形式的速度信号Ss转换成数字编码形式的速度 反馈信号SF，并反馈到主电机的传动装置；S810 根据θ值及主电机的速度反馈信号SF，由主控机CPU计算翘扣头高度H ；S811 根据翘扣头高度H，由主控机CPU计算当前的翘扣头程度ε ε = H/(h2i_l)，式中h2i_l为本道次板坯轧后厚度；S812 将得到的当前的翘扣头程度ε与主控机CPU存储的控制数据中记录的翘扣 头程度ε'进行比较，进行自学习修正的补偿，确定更新的补偿系数GO;S813 利用更新的补偿系数GO与当前的翘扣头程度ε，由主控机CPU计算出翘扣 头速度补偿量Δ SDMP Δ SDMP = GO* ε ；S814 根据翘扣头速度补偿量Δ SDMP,由主控机CPU计算出主传动速度给定值SK， 并将速度给定值Sk下发至轧机的主传动装置，对轧辊速度进行修正，以调节翘扣头，其中 Se = SREF*(1+ASDMP)，式中SREF为补偿道次上位机下发的主传动设定速度。本发明的有益效果本发明是依靠设置在辊道上方和辊道间的翘扣头检测器，检 测到粗轧轧制过程中带钢出现翘头还是扣头，然后由本发明的装置自动调整上下轧辊咬钢 时的辊速，达到控制带钢消除翘扣头出现的目的。此外，由于本发明是通过检测带钢实际 的翘扣头情况调整上下轧辊的辊速，其检测过程不受积水和雾气、轧辊的粗糙度、轧制线标 高、压下量大小、带钢厚度、轧制速度等因素的影响，因此控制翘扣头的准确性高。本发明有 效提高了钢板的轧制质量，并提高了操作人员的操作安全性及减少了劳动强度。为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进 行详细说明。


图1为翘扣头检测器示意图；图2为翘扣头检测器在轧机的位置示意图3为板坯翘头或扣头撞击翘扣头检测器的测量杆的示意图；图4为本发明的翘扣头检测及控制装置的结构框图；图5为本发明的装置对翘扣头进行控制调整的原理图；图6为补偿前后速度反馈对比波形图；图7为补偿前后翘扣头程度比较图；图8为本发明的翘扣头检测及控制方法的流程图。
具体实施例方式下面结合实施例的附图对本发明的粗轧轧制过程中带钢翘扣头的检测控制装置 及方法的具体实施方式
进行详细说明。本发明的方法是利用设置在辊道上方和辊道间的翘扣头检测器检测到带钢轧制 后的实际翘头或扣头状况，然后在下一块带钢轧制时自动调整上、下轧辊咬钢时的辊速，达 到控制带钢翘扣头的目的，属于反馈控制。例，当检测到正在轧制的带钢发生翘头时，会加 快下一块带钢轧制时的上轧辊速度，通过强制加快带钢上表延伸的方法使上下表带钢延伸 一致，从而控制了翘头。所述翘扣头检测器的结构同时参见图1-3。翘扣头检测器10由设置于轧机辊道 6上方的上部检测器11及置于辊道间的下部检测器12组成，上、下部检测器11、12结构相 同，分别由上、下扭杆弹簧1、1'，上、下轴承座2、2'，上、下回转轴3、3'，上、下测量杆4、 4'，上、下PLG(编码器)5、5'组成(由于该检测器另案申请专利，在此不详述其中每个部 件的结构)，图2中标记7为轧制中的带钢(以下简称板坯7)，14为上下轧机工作辊(简称 轧辊)，15为上下轧机支撑辊，13为辊道间的花架。另外，由于组成上、下部检测器的各部 件结构相同，可以不用“上、下”之区分，将其统称，例“上、下扭杆弹簧，，统称“扭杆弹簧”， “上、下轴承座”统称“轴承座”等。当板坯7为翘头时，板坯7的翘头撞击上部检测器11的上测量杆4，此时上部检测 器11起作用；当板坯7为扣头时，板坯7的扣头撞击下部检测器12的下测量杆4'，此时 下部检测器12起作用。上述上、下扭杆弹簧1、1'，是由弹簧钢制成的、是扭曲弹性的杆。如果用手拧一根 橡皮棒，使它扭曲，它会扭转一定角度，并能感到它的弹力；当放松时，它就会恢复原状。上、 下扭杆弹簧1、1'就是用这个原理起到储能、缓冲作用的构件，只是在作用形式上不同于普 通弹簧的伸缩起效，而是承受扭矩发生扭转变形起效。本实施例选用的是截断面为园形的 扭杆，呈长杆状，将其一端分别与固定物G、G'固定后另一端与上、下回转轴3、3'相连，在 上、下回转轴3、3'受外力作用需要转动时随之发生扭转变形。上、下扭杆弹簧1、Γ的端 部安装连接部分常用的结构形式有花键式、细齿式和六角形式，本实施例选用了细齿式。上、下回转轴3、3'两端安装了上、下轴承座2、2'，用于支撑和固定上、下回转轴 3,3'。上、下回转轴3、3' —端选用细齿形连接轴与上、下扭杆弹簧1、1'进行连接。上、 下回转轴3、3'另一端与上、下PLG(脉冲编码器)5、5'连接。上、下回转轴3、3'中间安装 有上、下测量杆4、4'。上、下测量杆4、4'与上、下回转轴3、3'连接。板坯7翘头撞击上测量杆4或扣 头撞击下测量杆4'时，分别带动上、下回转轴3、3'转动，上、下脉冲编码器5、5'记录上、
8下回转轴3、3'的偏转角度。本发明的装置如图4所示包括以下部件L2CPU 44(以下称为上位机CPU 44)，根据轧制计划中的板坯钢种、规格输出轧制 速度等的轧制规程，再通过上位机通讯板45下发输出轧制速度、带钢信息及硬度组等参数 的控制数据；Ll系统CPU (Li为基础自动化系统主控机，以下称Ll系统CPU为主控机CPU) 46， 与上位机通讯板45的输出端连接，接收上位机CPU44下发的控制数据及现场检测的轧制数 据后进行计算控制；翘扣头检测器10 (结构如上所述)，板坯7的翘头或扣头撞击检测器10时出现咬 钢，检测器10的上、下测量杆4、4'带动上、下回转轴3、3'转动，上、下脉冲编码器5、5' 记录上、下回转轴3、3'的偏转角度，并发出咬钢信号(该信号为脉冲信号，是位置反馈信 号)；翘扣头检测器输入板40，与翘扣头检测器10的上、下脉冲编码器5、5'连接，将 上、下脉冲编码器5、5'输出的咬钢脉冲信号转换为编码信息(数字信号)发送给主控机 CPU 46，主控机CPU 46计算出翘扣头检测器10的偏转角度θ 1或θ 2的值，并生成报警信 号，同时将角度值显示在与主控机CPU 46连接的显示器411的操作画面上，该偏转角度的 大小表示板坯翘扣头的翘扣程度；在驱动轧机上、下轧辊的上、下主电机43、43'的后端分别安装上、下速度解析器 49,49'(本实施例采用TS2062N21E10型号的速度解析器)，分别将上、下主电机43、43' 的转子位置转换成为脉冲信号Ss，用于测速；上、下速度脉冲转换模块48、48 ‘(本实施例采用ARND-3677A型号的脉冲转换模 块)，分别与上、下速度解析器49、49'连接，将上、下速度解析器49、49'的脉冲信号转换 成数字信号，形成上、下主电机43、43'的速度反馈信号发送至上、下轧辊的上、下主传动装 置 42、42'；主控机(Li)通讯板41，与所述上、下主传动装置42、42'连接，将上述速度反馈信 号发送至所述主控机CPU 46，主控机CPU 46根据上述偏转角度θ 1或θ 2与速度反馈信号 计算出板坯7的翘扣头程度，然后调用与主控机通讯板41连接的内存器47中存储的控制 数据，通过硬度组信息查询出相应补偿系数，通过补偿系数与翘扣头程度运算出速度补偿 量并通过主控机通讯板41发送至主传动装置42，以调节轧机上、下轧辊速度。由此可见，主控机传动通讯板41 (本实施例采用SN322A型号的通讯板)用于主控 机CPU 46与上、下主传动装置42、42'进行通讯连接，将主控机CPU. 46计算出的需要调节 的速度差值后，通过该主控机传动通讯板41将指令送给上、下主传动装置42、42'，然后对 上、下主电机43、43'的速度进行调节控制。而上述上位机通讯板45(本实施例采用TN721 型号的通讯板)是用于上位机(L2)与主控机(Li)之间的通讯连接，将上位机CPU 44提供 的板坯7的钢种信息及硬度组信息传送至主控机CPU 46。上述内存器47用于存储控制数据，主要存储对应于各硬度组板坯及不同道次时 所使用的补偿系数，以及该补偿系数自学习更新时对应的翘扣头程度，主控机CPU 46所计 算出的补偿数据也将储存在内存器47中。本发明的装置中，当板坯7翘头或扣头通过翘扣头检测器10后，上、下扭杆弹簧1、1'使上、下回转轴3、3'回复到原来的状态，以对下一板坯进行翘扣头检测。同时参见图5，图5为本发明的装置对翘扣头进行控制调整的原理图。在粗轧机第二个机架的出口(图2中的B处)和入口(图2中的A处)分别安装 一个翘扣头检测控制装置。在粗轧机第二个机架轧制第1、3、5道次(奇道次)时，粗轧机 第二个机架的出口翘扣头检测控制装置起作用；在粗轧机第二个机架轧制第2、4道次(偶 道次)时，粗轧机第二个机架的入口翘扣头检测控制装置起作用。本实施例以翘扣头调整为奇道次出现翘头为例，奇道次出现扣头及偶道次出现翘 头或扣头同理，不赘述。板坯7的翘头撞击翘扣头检测器10后使其发生偏转，上、下编码器5、5'产生的脉 冲信号通过翘扣头检测器通讯板40变换后，由滤波环节53 (软件功能，由主控机CPU 46内 程序实现)将干扰信号滤除后生成偏转角度θ 1(如果是扣头，生成偏转角度θ 2)；经过高度计算环节54 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)计算出翘扣头检 测器10的动作高度HI。同时由速度反馈部件51 (图4中的上速度解析器49、上速度脉冲 转换模块48组成)将上主电机43 (在此统称主电机)的速度Ss (脉冲形式)转换成速度 反馈信号Sf (数字编码形式)；然后经过冲击补偿环节55 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)将速度反馈 信号Sf与冲击补偿系数β相乘后计算出由于冲击量造成的翘扣头检测器10额外弹起的 高度Hl'；之后Hl与Hl ‘经过减法环节56 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)得到 翘扣头检测器10的实际动作高度H，即H = Hl-Hl ’ ；然后经过第1除法环节57 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)利用翘扣头 高度H与本道次板坯轧后厚度h2i_l计算出翘扣头程度ε (百分比数值)，其一路输出送 至死区滤波环节58 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)，滤除干扰后用于计算补偿； 另一路输出送至第2除法环节514 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)，将内存器47 的数据中记录的补偿值与实际效果进行比较，即将内存器47的数据中记录的翘扣头程度 ε ‘与当前翘扣头程度ε进行比较，如果差异过大，输出自学习系数α，对内存器47中的 内存数据513的补偿系数进行自学习修正的补偿；同时，根据主控机L2下发的硬度组信息512，经过查表环节511 (软件功能，由主控 机CPU 46内程序实现)从内存数据513中获取更新的补偿系数GO (510)，更新的补偿系数 GO与死区滤波环节58输出的翘扣头程度经过乘法环节59 (软件功能，由主控机CPU 46内 程序实现)后计算出一个速度调节量；将速度调节量送至限幅环节516 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)，对计 算出的速度调节量进行上下限的限幅，避免速度差调节过大，得到最终翘扣头速度补偿量 Δ SDMP ；将速度补偿量Δ SDMP与补偿道次上位机下发的主传动设定速度SREF 515 一起经 过加法环节517 (软件功能，由主控机CPU 46内程序实现)相加后得到主传动速度给定值 Sr ；最终将速度给定值Sk下发至轧机的主传动装置52 (即图4中的上主传动装置42) 执行。
下面根据上述提到的以下符号的含义，对本发明的方法进行进一步说明。各符号的含义θ (上述θ 1或θ 2，统称θ )翘扣头检测器的偏转角度；Hl 翘扣头检测器的动作高度；Hl'由于冲击量造成的翘扣头检测器额外弹起高度；H 翘扣头检测器的实际动作高度；β :冲击补偿系数；h2i-l 本道次板坯轧后厚度； GO 补偿系数；Δ SDMP 翘扣头速度补偿量；SREF 补偿道次上位机下发的主传动设定速度；Se 主传动速度给定值；SF 主电机速度反馈信号；α 自学习系数；ε 翘扣头程度(百分比数值)(也是上一次补偿后的翘扣头程度)；ε ‘内存器纪录的翘扣头程度(是内存器纪录上一次补偿前的翘扣头程度)；L 翘扣头检测器的测量杆长度；HO(如是扣头为HO')翘扣头检测器回转轴距离轧辊辊道面高度(由机械设备 安装尺寸决定，测量获得)。图8为本发明的翘扣头检测及控制方法的流程图。本发明在粗轧机第二个机架的出口和入口分别安装一个翘扣头检测控制装置，在 粗轧机第二个机架轧制第1、3、5道次(奇道次)时，出口翘扣头检测控制装置起作用；在粗 轧机第二个机架轧制第2、4道次(偶道次)时，入口翘扣头检测控制装置起作用。本实施 例以翘扣头调整为奇道次出现翘头为例，奇道次出现扣头及偶道次出现翘头或扣头同理， 不赘述。S81 板坯粗轧轧制过程中，通过设置于轧机辊道上方及辊道间的翘扣头检测器检 测到板坯出现翘扣头时发出的咬钢信号，激活翘扣头检测控制程序；S82 通过轧制规程中的控制数据，判断本道次是否为奇道次；S83 若S82中为奇道次，则激活出口检测装置的检测控制程序；S84 若S82中为偶道次，则激活入口检测装置的检测控制程序；S85:判断被激活检测控制程序的翘扣头检测控制装置是否进行对翘扣头的检测 动作；S86 如S85中翘扣头检测控制装置未动作，作为未发现翘扣头现象，则待抛钢后 初始化程序；S87:如S85中翘扣头检测控制装置已动作，翘扣头检测控制装置中的翘扣头 检测器被板坯翘扣头碰撞后产生偏转角度Θ，测出θ值并生成报警信号，该θ满足
θ I, I θ I < 3°视为无翘扣头出现；S88 向操作画面发送偏转角度值及报警信号；S89 将驱动轧辊的主电机的脉冲形式的速度信号Ss转换成数字编码形式的速度 反馈信号SF，并反馈到主电机的传动装置；S810 根据θ值及主电机的速度反馈信号SF，由主控机CPU计算翘扣头高度H，H 的计算过程S8101 计算翘扣头检测器的动作高度Hl Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ式 1
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其中，Hl为检测器的动作高度，HO为翘扣头检测器的回转轴距离轧辊辊道面高 度，L为翘扣头检测器的测量杆长度；S8102 计算翘扣头检测器额外弹起高度Hl' =Hl' = β *SF 式2其中，β为冲击补偿系数，本实施例取值0.00159 ；S8103 计算翘扣头高度(相当翘扣头检测器的实际动作高度)H = Hl-Hl' 式3;S811 根据翘扣头高度H，由主控机CPU计算当前的翘扣头程度ε ε = H/(h2i-l)式4，其中，h2i_l为本道次板坯轧后厚度；S812 将上述得到的当前的翘扣头程度ε与主控机CPU存储的控制数据中记录的 翘扣头程度ε'进行比较，进行自学习修正的补偿，确定更新的补偿系数G0，步骤如下S8121，调用与主控机通讯板连接的内存器中存储的控制数据，通过硬度组信息查 询出相应的原补偿系数GO'，所述硬度组信息如表一所示表一 S8122:比较当前的翘扣头程度ε及记录的翘扣头程度ε ‘，根据两者差异情况， 判断能否完全补偿翘扣头程度；S8123:在S8122中判定无法完全补偿翘扣头程度时，输出自学习系数α，α = ε ‘ /ε式5，将原补偿系数GO'与α相乘后得到的数值为经自学习修正补偿后的更新的 补偿系数GO ；S8124:在S8122中判定能够完全补偿翘扣头程度时(α = 1)，更新的补偿系数GO 为原补偿系数GO'；S813 利用更新的补偿系数GO与当前的翘扣头程度ε，由主控机CPU计算出翘扣 头速度补偿量Δ SDMP (速度百分比)ASDMP = GO* ε = G0*(H0-L*cos θ-β *SF)/(h2i_l) 式 6;S814 根据翘扣头速度补偿量ASDMP，由主控机CPU计算出主传动速度给定值Sk ； Se =Se = SREF* (1+ Δ SDMP) 式 7其中SREF为补偿道次上位机下发的主传动设定速度，最终将速度给定值Sk下发 至轧机的主传动装置，对轧辊速度进行修正，以调节翘扣头。举一个实施例将翘扣头检测器安装在精轧机入口处，能检测到粗轧机第二个机
12架的出口翘扣头情况。本发明的装置动作时，轧机上下辊无速差，咬钢速度给定(补偿道次 上位机下发的主传动设定速度)SREF = 2. 127m/s，轧制后带钢厚度h2i-l = 180mm，硬度组 4，翘扣头检测器的偏转角度θ = 44. 59度，撞击时主电机速度反馈信号Sf = 2. 7m/s，则由式1，翘扣头检测器的动作高度Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ = 757_667*cos 44. 59 = 281. 996 (mm)；由式2，翘扣头检测器额外弹起高度Hl' = β *SF = 0. 00159*2. 7*1000 = 4. 293 (mm)；由式3，翘扣头检测器的实际动作高度H = Hl-Hl' = 281. 996-4. 293 = 277. 703 (mm)；由式4，当前的翘扣头程度ε = H/(h2i-l) = 277. 703/180 = 1.54；查表得GO = 0.032，则由式6，翘扣头速度补偿量Δ SDMP = GO* ε = 0. 032*1. 54 = 5% ；由式7，最终主传动速度给定值(最终补偿道次的上辊咬钢速度给定Se = SREF* (1+ Δ SDMP) = 2. 127* (1+0. 05) = 2. 233 (m/s)。图6为补偿前后速度反馈对比波形图。其中Sa为补偿后速度反馈波形图，Sa'为 补偿前速度反馈波形图，图中显示了经过补偿后，上辊速度进行了加速，由2. 127m/s调整 至 2.233m/s。图7为补偿前后翘扣头程度比较图。其中ε 1为补偿前翘扣头程度，ε 2为补偿 后翘扣头程度，图中显示了翘扣头程度由补偿前的1. 54( ε 1)降低到补偿后的1. 09( ε 2)。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的 目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
权利要求
一种粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置，其特征在于包括上位机CPU，根据轧制板坯钢种、规格输出包括轧制速度在内的轧制规程，并通过上位机通讯板输出包括轧制速度、带钢信息及硬度组参数的控制数据；主控机CPU，与上位机通讯板的输出端连接，接收上位机CPU下发的控制数据及现场检测的轧制数据后进行计算控制；翘扣头检测器，由设置于轧机辊道上方的上部检测器及置于辊道间的下部检测器组成，当板坯为翘头时，上部检测器动作，当板坯为扣头时，下部检测器动作，所述上、下部检测器结构相同，分别由各自的扭杆弹簧，轴承座，回转轴，测量杆，脉冲编码器组成，其中扭杆弹簧的一端与固定物固定，另一端与回转轴相连；回转轴另一端连接脉冲编码器，在回转轴两端安装有轴承座；回转轴中间安装有测量杆，板坯翘扣头撞击测量杆时，带动回转轴转动，脉冲编码器记录偏转角度并发出咬钢信号，该信号为脉冲形式的位置反馈信号；翘扣头检测器输入板，与所述翘扣头检测器的脉冲编码器连接，将脉冲编码器输出的咬钢脉冲信号转换数字信号后发送给所述主控机CPU，主控机CPU计算出翘扣头检测器的偏转角度θ的值，并生成报警信号，同时将θ值显示在与主控机CPU连接的显示器的操作画面上；在驱动轧机轧辊的主电机的后端安装速度解析器，将主电机的转子位置转换成为脉冲信号，用于测速；速度脉冲转换模块，与所述速度解析器连接，将速度解析器的脉冲信号转换为数字信号，形成主电机的速度反馈信号，发送至轧辊的主传动装置；主控机通讯板，与所述主传动装置连接，将上述速度反馈信号发送至所述主控机CPU，主控机CPU根据上述偏转角度θ值与速度反馈信号计算出板坯的翘扣头程度，然后调用与主控机通讯板连接的内存器中存储的控制数据，通过硬度组信息查询出相应补偿系数，通过补偿系数与翘扣头程度运算出速度补偿量并通过主控机通讯板发送至主传动装置，以调节轧机的轧辊速度，所述速度补偿量也储存于所述内存器中。
2.如权利要求1所述的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置，其特征在于所述 速度解析器采用TS2062N21E10型号。
3.如权利要求1所述的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置，其特征在于所述 脉冲转换模块采用ARND-3677A型号。
4.一种采用如权利要求1所述翘扣头检测控制装置进行粗轧轧制过程中带钢翘扣头 检测控制方法，其特征在于在粗轧机第二个机架的出口和入口分别安装一个所述翘扣头检测控制装置，在粗轧机 第二个机架轧制奇道次时，出口的翘扣头检测控制装置起作用，在粗轧机第二个机架轧制 偶道次时，入口翘扣头检测控制装置起作用，所述翘扣头检测控制的方法包括581板坯粗轧轧制过程中，通过设置于轧机辊道上方及辊道间的翘扣头检测器检测到 板坯出现翘扣头时发出的咬钢信号，激活翘扣头检测控制程序；582通过轧制规程中的控制数据，判断本道次是否为奇道次；583若S82中为奇道次，则激活出口检测装置的检测控制程序；584若S82中为偶道次，则激活入口检测装置的检测控制程序；585判断被激活检测控制程序的翘扣头检测控制装置是否进行对翘扣头的检测动作；586如S85中翘扣头检测控制装置未动作，作为未发现翘扣头现象，则待抛钢后初始 化程序；587如S85中翘扣头检测控制装置已动作，翘扣头检测控制装置中的翘扣头检测器被 板坯翘扣头碰撞后产生偏转角度θ，测出θ值并生成报警信号，该θ满足I θ I彡;T，θ I < 3°视为无翘扣头出现；588向操作画面发送偏转角度值及报警信号；589将驱动轧辊的主电机的脉冲形式的速度信号Ss转换成数字编码形式的速度反馈 信号SF，并反馈到主电机的传动装置；5810根据θ值及主电机的速度反馈信号SF，由主控机CPU计算翘扣头高度H ；5811根据翘扣头高度H，由主控机CPU计算当前的翘扣头程度ε ε = H/(h2i_l)，式中h2i_l为本道次板坯轧后厚度；5812将得到的当前的翘扣头程度ε与主控机CPU存储的控制数据中记录的翘扣头程 度ε'进行比较，进行自学习修正的补偿，确定更新的补偿系数GO;5813利用更新的补偿系数GO与当前的翘扣头程度ε，由主控机CPU计算出翘扣头速 度补偿量 Δ SDMP Δ SDMP = GO* ε ；5814根据翘扣头速度补偿量Δ SDMP,由主控机CPU计算出主传动速度给定值SK，并将 速度给定值Sk下发至轧机的主传动装置，对轧辊速度进行修正，以调节翘扣头，其中SK = SREF* (1+ Δ SDMP)，式中SREF为补偿道次上位机下发的主传动设定速度。
5.如权利要求4所述的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制方法，其特征在于所述 步骤S810中H的计算过程如下58101计算翘扣头检测器的动作高度Hl Hl = G( θ ) = H0-L*cos θ其中，Hl为检测器的动作高度，HO为翘扣头检测器的回转轴距离轧辊辊道面高度，L为 翘扣头检测器的测量杆长度；58102计算翘扣头检测器额外弹起高度Hl ‘ =Hl' = β *SF其中，β为冲击补偿系数；58103计算翘扣头高度(相当翘扣头检测器的实际动作高度)H = Hl-Hl'。
6.如权利要求5所述的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制方法，其特征在于所述 β 取值 0.00159。
7.如权利要求4所述的粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制方法，其特征在于所述 步骤S812中确定更新的补偿系数GO的步骤如下S8121，调用与主控机通讯板连接的内存器中存储的控制数据，通过硬度组信息查询出 相应的原补偿系数GO'；S8122:比较当前的翘扣头程度ε及记录的翘扣头程度ε ‘，根据两者差异情况，判断 能否完全补偿翘扣头程度；S8123 在S8122中判定无法完全补偿翘扣头程度时，输出自学习系数α，α = ε ‘ / ε，将原补偿系数GO'与α相乘后得到的数值为经自学习修正补偿后的更新的补偿系数GO ；S8124:在S8122中判定能够完全补偿翘扣头程度时(α = 1)，更新的补偿系数GO为 原补偿系数GO'。
全文摘要
一种粗轧轧制过程中带钢翘扣头检测控制装置及方法，利用设置在辊道上方和辊道间的翘扣头检测器检测到带钢轧制后的实际翘头或扣头状况，然后在下一块带钢轧制时自动调整上、下轧辊咬钢时的辊速，使上下表带钢延伸一致，达到控制带钢翘扣头的目的，属于反馈控制。由于本发明是通过检测带钢实际的翘扣头情况调整上下轧辊的辊速，其检测过程不受积水和雾气、轧辊的粗糙度、轧制线标高、压下量大小、带钢厚度、轧制速度等因素的影响，因此控制翘扣头的准确性高，有效提高了钢板的轧制质量，并提高了操作人员的操作安全性及减少了劳动强度。
文档编号B21B38/00GK101920270SQ20091005297
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者幸利军, 张仁其, 陈琪 申请人:宝山钢铁股份有限公司