專利名稱：一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法
技術領域：
本發明屬于冷軋帶鋼板形控制技術領域，尤其涉及一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法。
背景技術：
隨著我國國民經濟的發展，對于冷軋帶鋼產品的需求量和質量要求都在顯著提高。冷軋企業為了自身的經濟效益和市場競爭力，都投入了大量人力和物力進行軋制過程質量控制技術的研發。在冷軋帶鋼產品的質量考核指標中，板形質量是一個非常重要的方面。為了提高帶鋼產品的板形質量，先進的冷軋生產機組一般會配備板形控制系統來實現板形在線控制功能。要實現板形在線控制，就必須配備板形檢測設備來進行板形的在線測量。目前為止在實際生產中得到廣泛應用的板形檢測設備是接觸式板形儀，它的工作原理
是將安裝有若干個傳感器件的板形輥安裝于軋機出口的板帶下方，實時檢測帶鋼對不同部位傳感器的徑向壓力，依據帶鋼內部張應力與帶鋼對板形輥的徑向壓力之間的物理關系換算出帶鋼橫向不同部位的內部張應力大小，進而得到出口帶鋼的板形分布值，最終將測量的板形分布值送入板形控制單元計算出軋機板形調控機構的調節量，完成冷軋帶鋼板形閉環反饋控制。值得指出的是，在進行徑向壓力到內部張應力轉換時，需要涉及到冷軋帶鋼對板形輥的包角大小。對于在板形輥與卷取機之間安裝有導向輥的生產機組，板形輥包角值是恒定不變的，只需要在現場測量各個機械設備之間的距離后即可通過幾何公式計算板形輥包角值。由于現場空間的限制，很多冷軋機組的板形輥和卷取機之間并沒有配備導向輥，因而板形輥包角值會隨著帶鋼的卷取直徑變化而不斷變化。對于這種情況，就必須能夠在線獲得帶鋼的卷取直徑，進而計算出實時的板形輥包角值。工程中可以利用理論的帶鋼卷取直徑計算方法來進行帶鋼卷取直徑的在線計算，其優點是不需要借助任何外部設備即能實現卷徑計算，但是也存在顯著的缺點它忽略了帶鋼厚度的不均勻性、實際軋制速度波動、帶鋼間隙存在等影響卷徑計算值精度的外部因素，導致它的卷徑計算誤差過大，并不能滿足高精度的板形測量需求。工程中另外一種帶鋼卷取直徑獲取方法是基于外部測量元件的卷徑計算方法，通過對軋制機組新增激光測量儀、聲納測量儀等設備，可以很容易的在線獲取帶鋼的卷取直徑值。但是，由于這種外部測量設備往往成本過高，一般在冷軋生產線上很少使用；此外，由于現場環境比較復雜，比如可能出現轉向輥打滑、卷取的鋼卷重心可能偏心、灰塵水汽可能影響超聲波測量的精度等等，另外測量設備也有可能出現故障，因而基于外部測量元件的卷徑計算方法常常也不能滿足測量精度要求。另一方面，現有冷軋機組通常配備一些測量裝置，例如軋機出口處激光測速儀用來測量軋機出口帶鋼線速度，與卷取電機相連接的脈沖發生器用來測量卷取機轉速等。因此，如果能充分發揮已有測量裝置的擴展功能，在不增加機組任何新增測量設備投資的條件下，研發出一種精度高并且抗干擾能力強的冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，是提高冷軋帶鋼板形檢測和控制質量的必要條件和現實需求，進而有效解決冷軋帶鋼生產過程中由于帶鋼對板形輥的包角計算不準確而造成板形檢測結果失真，導致出口帶鋼板形控制效果變壞的技術問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，以解決冷軋帶鋼生產過程中由于帶鋼對板形輥的包角計算不準確而造成板形檢測結果失真，導致出口帶鋼板形控制效果變壞的技術問題。本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于它包括以下步驟
1)帶鋼穿帶并在卷取機上開始卷取后，通過安裝在軋機出口處的激光測速儀連續性測量出口帶鋼實時線速度V，并且利用積分器同步計算出帶鋼實時通過長度L1 ；
2)在板形輥投入在線板形檢測時，采用等面積法根據帶鋼實時通過長度L1計算出鋼卷初始直徑值D1，并將D1作為板形輥投入在線板形檢測后鋼卷直徑輸出值D2的初始值；
3)計算實時鋼卷直徑D3:
在板形輥線板形檢測過程中，周期性讀取安裝在軋機出口處的激光測速儀實時測量出口帶鋼線速度V和與卷取機傳動電機相連接的脈沖發生器測量的卷取電機轉速n，這里的周期為板形輥正常工作時旋轉一周所用的最少時間，然后利用如下公式計算出實時鋼卷直徑D3:
權利要求
1.一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于它包括以下步驟 1)帶鋼穿帶并在卷取機上開始卷取后，通過安裝在軋機出口處的激光測速儀連續性測量出口帶鋼實時線速度V，并且利用積分器同步計算出帶鋼實時通過長度L1 ； 2)在板形輥投入在線板形檢測時，采用等面積法根據帶鋼實時通過長度L1計算出鋼卷初始直徑值D1，并將D1作為板形輥投入在線板形檢測后鋼卷直徑輸出值D2的初始值； 3)計算實時鋼卷直徑D3: 在板形輥線板形檢測過程中，周期性讀取安裝在軋機出口處的激光測速儀實時測量出口帶鋼線速度V和與卷取機傳動電機相連接的脈沖發生器測量的卷取電機轉速n，這里的周期為板形輥正常工作時旋轉一周所用的最少時間，然后利用如下公式計算出實時鋼卷直徑D3: 式中，i為卷取機齒輪箱傳動比； 帶鋼相對測量輥滑動或者卷取機電機編碼器突發故障時，利用如下公式計算出實時鋼卷直徑D3 D3 = 2Xj^ +〔,)， 式中，L1為利用積分器同步計算出帶鋼實時通過長度，h為出口鋼卷厚度值，D0為卷取機的卷筒外徑； 4)對實時鋼卷直徑D3進行有效性校驗，得到鋼卷直徑輸出值D2，校驗原則為 若D3大于上一周期鋼卷直徑輸出值D2,則認為本次計算值有效，并且用D3來更新鋼卷直徑輸出值D2 ； 若D3小于或等于上一周期的鋼卷直徑輸出值D2,則認為本次計算值無效，此時利用Y XiJ1D2+2xhxgo^^D來更新鋼卷直徑輸出值D2，式中T為板形輥正常工作時旋轉一周所用的最少時間； 5)根據帶鋼的卷取方式和鋼卷直徑輸出值計算包角。
2.根據權利要求I所述的冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于所述的步驟5)若帶鋼卷取為上卷取方式，則包角計算公式為Tl{e、 'fd、fa、 . ( D2 - d '& =—- arccos - + arcsrn — - arctan — — arcsm -嚴=:==7 . 2、cj {2cJ{2x-Ja2 +b2) 若帶鋼卷取下卷取方式，則包角計算公式為 n 71f eI { d){a) . 1 D3 +d 、 & =—- arccos - + arcsm — - arctan — + arcsm -,....................................................................； d為板形輥直徑，a為板形輥軸向中心線到卷取機軸向中心線的水平距離，b為板形輥軸向中心線到卷取機軸向中心線的垂直距離，c為工作輥輥縫中心與板形輥軸向中心線的直線距離，e為工作輥輥縫中心與板形輥軸向中心線的水平距離。
3.根據權利要求I所述的冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于所述板形輥正常工作時旋轉一周所用的最少時間T為 了— 60 X TTX d =V- ' 式中，d為板形輥直徑，Vfflax為冷軋機組最大軋制速度。
4.根據權利要求I所述的冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于采用等面積法計算鋼卷初始直徑值D1的公式為
5.根據權利要求I至4中任意一項所述的冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，其特征在于它還包括步驟6)將計算得到的包角從弧度制單位轉化成度單位，再發送給板形控制系統的板形測量值處理單元以及操作站HMI服務器上，進行在線板形的精確測量及顯示。
全文摘要
本發明提供一種冷軋帶鋼板形輥包角在線計算方法，包括以下步驟1)開始卷取后使用激光測速儀在線測量出口帶鋼實時線速度，并計算帶鋼實時通過長度；2)板形輥投入在線檢測后利用等面積法計算出鋼卷初始直徑；3)周期性讀取激光測速儀和脈沖發生器的測量值，計算出實時鋼卷直徑；4)對上述實時鋼卷直徑進行有效性校驗，得到鋼卷直徑輸出值；5)根據實際鋼卷卷取方式和鋼卷直徑輸出值，計算實時包角值。本發明充分發揮冷軋板形控制系統已有硬件設備的擴展功能，有效利用帶鋼線速度和卷取機轉速直接的物理關系間接計算出高精度和實時連續的帶鋼卷取直徑；并且具有對帶鋼卷徑計算值的在線校驗環節，保證了計算值的合理性。
文檔編號B21B37/28GK102806235SQ201210292700
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者解相朋, 褚學征, 趙菁, 任朝暉, 李永, 單秉仁, 趙昊裔 申請人:中冶南方工程技術有限公司