一種自動可逆冷軋軋制力控制裝置及控制方法與流程

本發明屬于鋼帶冷軋技術領域，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：

隨著經濟的發展，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、家用電器、汽車工業、機械工業、輕工機械等各行各業，不僅是尖端科學、新技術開發的重要基礎，也是各傳統工業部門高技術、高水平、高要求產品的關鍵原材料。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，針對不同品質的熱軋鋼坯原料，得到成品質量也不相同，因此上述方法不能在不同品質、不同剛度原料的冷軋工藝中通用，且生產效率依然較低。

技術實現要素：

針對上述問題，為克服不同品質熱軋鋼坯原料經過冷軋工藝得到成品的厚度、品質不同，以及針對相同產品的生產效率和軋制過程中鋼帶厚度的測量誤差問題，本發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，實現了軋制過程的自動化；通過在鋼帶上方設置厚度傳感器行走軌道，實現了厚度傳感器的橫向移動，能夠檢測鋼帶不同位置的厚度，使得檢測數據誤差較小；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，節約了工時，提高了生產效率和產能；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，實現了軋制過程的自動化。

本發明采取以下技術方案實現上述目的：

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)數量安裝在機架(101)兩側；引帶卷機(3)設置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)設置在軋輥組(11)的兩側，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側豎直切線方向；所述運動架(8)安裝在軋輥組(11)兩側，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，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設置在距離傳感器(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)焊接出軋側引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器(7)電源，設置第一軋程軋制力、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據；當待軋側距離傳感器(4)檢測到的距離數值發生變化時，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，待軋側的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數值再次發生變化時停止，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，下一軋程的出軋側剪切裝置(6)剪切鋼帶，控制同側鋼帶夾夾緊鋼帶，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，軋制出口側剪切裝置(6)剪切鋼帶，PLC控制器(7)控制軋制出口側鋼帶夾夾緊鋼帶，控制收卷機(2)收卷；當待軋鋼坯(102)上方的距離傳感器(4)檢測數值發生變化時，PLC控制器(7)控制收卷機(2)停車，待軋鋼坯(102)側剪切裝置(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。

本發明的有益效果是：

本發明通過采用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，實現了軋制過程的自動化。

本發明采用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，節約了軋制時間，提高了生產效率。

本發明采用傳感器行走軌道及厚度傳感器，實現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，得到的數據更加準確，減小了厚度測量的誤差。

本發明的控制方法通過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：本發明自動可逆冷軋軋制力控制裝置結構示意圖。

圖2為：本發明自動可逆冷軋軋制力控制裝置運動架結構示意圖。

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

下面結合附圖1-2和對比例、實施例1-2對本發明進行說明。

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)數量為2個，分別安裝在機架(101)兩側；引帶卷機(3)數量為2個，分別設置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)數量為2個，分別設置在軋輥組(11)的兩側，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側豎直切線方向；所述運動架(8)的數量為2個，分別安裝在軋輥組(11)兩側，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，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設置在距離傳感器(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，焊接出軋側引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器(7)電源，設置第一軋程軋制力、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據；當左側距離傳感器(4)檢測到的距離數值發生變化時，PLC控制器(7)控制引帶卷機(3)停車，左側的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數值再次發生變化時停止，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，控制右側鋼帶夾夾緊鋼帶，右側收卷機(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，當左側距離傳感器(4)檢測到焊接點，即檢測數值發生變化時，PLC控制器(7)控制收卷機(2)停車，左側剪切裝置(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)數量為2個，分別安裝在機架(101)兩側；引帶卷機(3)數量為2個，分別設置在開卷機(1)與機架(101)之間；收卷機(2)數量為2個，分別設置在軋輥組(11)的兩側，且位于鋼坯(102)下方；所述收卷機(2)兩端固定設置有鋼帶夾；所述剪切裝置(6)設置在機架(101)上方，剪切方向是收卷機(2)的外側豎直切線方向；所述運動架(8)的數量為2個，分別安裝在軋輥組(11)兩側，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，且與運動架(8)固定連接，與距離傳感器(4)平行；電焊機(5)設置在距離傳感器(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，焊接出軋側引帶(103)與鋼坯(102)；啟動PLC控制器電源，設置第一軋程軋制力、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據；當左側距離傳感器(4)檢測到的距離數值發生變化時，PLC控制器控制引帶卷機(3)停車，左側的行走裝置(9)沿著鋼坯(102)運動方向行走直至檢測數值再次發生變化時停止，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)控制右側鋼帶夾夾緊鋼帶，控制右側收卷機(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，當左側距離傳感器(4)檢測到焊接點，即檢測數值發生變化時，PLC控制器控制收卷機(2)停車，左側剪切裝置(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。

軋制過程的參數如下表：

本發明的技術方案與對比例相比，節約了軋制時間，提高了生產效率；減小了厚度測量的誤差，實現了鋼帶軋制的全自動化，減少了人力消耗。