專利名稱：周期變厚度帶材軋制速度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法。
背景技術(shù)：
用軋制方法生產(chǎn)周期變厚度帶材，經(jīng)橫切后成為差厚板，用以代替激光拼焊板；用 作汽車沖壓件以減輕車重，實(shí)現(xiàn)汽車的節(jié)能減排，是二十一世紀(jì)出現(xiàn)的一項(xiàng)軋制新技術(shù)。目 前，現(xiàn)有的軋制速度的控制方法尚不能滿足周期變厚度帶材軋制過程中對(duì)厚度、長(zhǎng)度控制 精度的要求，難以實(shí)現(xiàn)變厚度條件下的厚度、長(zhǎng)度自動(dòng)控制。軋制周期變厚度帶材時(shí)，軋制速度的控制對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的 影響。軋制速度過高，則過渡區(qū)的長(zhǎng)度變得太長(zhǎng)達(dá)不到要求；軋制速度過低，則小時(shí)產(chǎn)量下 降，生產(chǎn)成本高、效率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的軋制速度的控制方法尚不能滿足周期變厚度帶材軋制過程中對(duì)厚度、 長(zhǎng)度控制精度的要求的問題，本發(fā)明提供一種可滿足周期變厚度帶材軋制過程中對(duì)厚度、 長(zhǎng)度控制精度要求的周期變厚度帶材軋制速度的控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種周期變厚度帶材軋制速度的 控制方法，包括水平軋制速度控制和軋輥垂直軋制速度控制；所述水平軋制速度控制，包括如下步驟步驟一以厚區(qū)軋制速度Vh軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)；步驟二在第一過渡區(qū)之前的第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)開始降低軋制速度，到第一過渡區(qū)起點(diǎn) B點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度Vb ；步驟三在軋制第一過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第一過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等 原理計(jì)算出第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx(X)；步驟四出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)后，開始升速軋制，到第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻 速上升到薄區(qū)軋制速度vh，開始軋制薄區(qū)；步驟五以薄區(qū)軋制速度Vh軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)；步驟六在第二過渡區(qū)之前的第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)開始降低軋制速度，到第二過渡區(qū)起點(diǎn) F點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度Vf ；
步驟七在軋制第二過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第二過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等 原理計(jì)算出第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(X)；步驟八出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)后，開始升速軋制，到第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻 速上升到厚區(qū)軋制速度VH，開始軋制厚區(qū)；周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制。步驟二中所述的在第一過渡區(qū)之前的第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)開始降低軋制速度，到 第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度VB，其具體 計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值A(chǔ)V1 = Vb-Vh計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間
AV1 .tx =-
ax計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起 點(diǎn)B點(diǎn)之間的距離 式中ai-降低軋制速度過程中的加速度，AV1-第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值，Vb-第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度，由軋制規(guī)程決定，Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，tr降低軋制速度所需的時(shí)間，Iab-降低軋制速度過程中的軋制距離。步驟三中所述的第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx (χ)，其具體計(jì)算過程如下第一過渡區(qū)曲線的曲線方程為 式中H-厚區(qū)厚度，h-薄區(qū)厚度，I"過渡區(qū)長(zhǎng)度，軋制第一過渡區(qū)的水平軋制速度為 式中M-秒流量常數(shù)，M= Vb · H = Vc · h,Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度。步驟四中所述的出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)后，開始升速軋制，到第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn) 時(shí)把軋制速度勻速上升到薄區(qū)軋制速度\，開始軋制薄區(qū)，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值A(chǔ)V2 = Vh-Vc
計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間
計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終 點(diǎn)C點(diǎn)之間的距離
式中a2-升高軋制速度過程中的加速度，AV2-第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值，Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度，Vh-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t2-升高軋制速度所需的時(shí)間，Icd-升高軋制速度過程中的軋制距離。步驟六中所述的在第二過渡區(qū)之前的第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)開始降低軋制速度，到 第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度VF，其具體 計(jì)算過程如下計(jì)算第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值 計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間
計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起 點(diǎn)F點(diǎn)之間的距離
式中a3-降低軋制速度過程中的加速度，a3 = _a2，AV3-第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值，Vf-第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度，Vf = Vc,Vh-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t3-降低軋制速度所需的時(shí)間，Ief-降低軋制速度過程中的軋制距離。步驟七中所述的第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(X),其具體計(jì)算過程如下第二過 渡區(qū)曲線的曲線方程為
軋制第二過渡區(qū)的水平軋制速度為Vux(X) = ^—
2fM) + h步驟八中所述的出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)后，開始升速軋制，到第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)
8時(shí)把軋制速度勻速上升到厚區(qū)軋制速度Vh，開始軋制厚區(qū)，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值 計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間 t 計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終 點(diǎn)G點(diǎn)之間的距離式中a4-升高軋制速度過程中的加速度，a4 = -B1,AV4-第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值，Vg-第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的軋制速度，Vg = Vb,Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t4-升高軋制速度所需的時(shí)間，Igk-升高軋制速度過程中的軋制距離。所述軋輥垂直軋制速度控制，包括如下步驟步驟一在軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0 ；步驟二當(dāng)軋制完厚區(qū)，軋件到達(dá)第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，軋輥開始?jí)合?，軋輥的第一過渡 區(qū)垂直軋制速度為Vdy(X)；步驟三當(dāng)軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)到達(dá)最大點(diǎn)Q1點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件 到達(dá)第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)減到零；步驟四在軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0 ；步驟五當(dāng)軋制完薄區(qū)，軋件到達(dá)第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，軋輥開始抬起，軋輥的第二過渡 區(qū)垂直軋制速度為Vuy(X)；步驟六當(dāng)軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)到達(dá)最大點(diǎn)Q2點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件 到達(dá)第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)時(shí)，軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)減到零；周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制。步驟二、步驟三中所述的軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)為 步驟五、步驟六中所述的軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vw(X)為
式中，M-秒流量常數(shù)。本發(fā)明的有益效果1)給出軋件水平軋制速度與軋輥垂直軋制速度的匹配關(guān)系，以保證過渡區(qū)的形狀 和尺寸；2)不同區(qū)域采用不同的水平軋制速度，在滿足過渡區(qū)控制要求的前提下獲得理想 的生產(chǎn)效率；3)本發(fā)明的速度控制方法在周期軋制的條件下，可保證生產(chǎn)的差厚板的厚區(qū)、薄 區(qū)和過渡區(qū)有足夠的長(zhǎng)度等尺寸控制精度，其厚區(qū)、薄區(qū)的長(zhǎng)度偏差可控制在士 1.0%之 內(nèi)，過渡區(qū)的長(zhǎng)度偏差可達(dá)到士2.0% ；并可實(shí)現(xiàn)變厚度條件下的厚度、長(zhǎng)度自動(dòng)控制。


圖1為軋制過渡區(qū)相對(duì)運(yùn)動(dòng)示意圖；圖2為周期變厚度軋制示意圖；圖3為在采用本發(fā)明的控制方法下軋件水平軋制速度的變化示意圖；圖4為在采用本發(fā)明的控制方法下軋輥垂直軋制速度的變化示意圖；圖5為本發(fā)明采用的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為水平軋制速度控制的程序流程圖；圖7為軋輥垂直軋制速度控制的程序流程圖；圖5中，1-過程控制計(jì)算機(jī)，2-人機(jī)界面計(jì)算機(jī)，3-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，4-液壓缸， 5-卷徑測(cè)量?jī)x，6-右卷取機(jī)，7-脈沖編碼器，8-右測(cè)長(zhǎng)棍，9-右測(cè)厚儀，10-左測(cè)厚儀， 11-張力計(jì)，12-軋機(jī)，13-軋制力傳感器，14-左測(cè)長(zhǎng)輥，15-卷取機(jī)編碼器，16-左卷取機(jī)。
具體實(shí)施例方式一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，包括水平軋制速度控制和軋輥垂直軋 制速度控制；如圖2、圖6所示，所述水平軋制速度控制，包括如下步驟步驟一以厚區(qū)軋制速度Vh軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)；步驟二在第一過渡區(qū)之前的第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)開始降低軋制速度，到第一過渡區(qū)起點(diǎn) B點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度VB，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值Δ V1 = Vb-Vh計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)之間的距離 式中ai-降低軋制速度過程中的加速度，AV1-第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值，Vb-第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度，由軋制規(guī)程決定，Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，tr降低軋制速度所需的時(shí)間，Iab-降低軋制速度過程中的軋制距離。步驟三在軋制第一過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第一過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等 原理計(jì)算出第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx(X)，其具體計(jì)算過程如下第一過渡區(qū)曲線的曲線方程為 式中H-厚區(qū)厚度，h-薄區(qū)厚度，1-過渡區(qū)長(zhǎng)度，軋制第一過渡區(qū)的水平軋制速度為
式中M-秒流量常數(shù)，M= Vb · H = Vc · h,Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度。步驟四出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)后，開始升速軋制，到第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻 速上升到薄區(qū)軋制速度Vh，開始軋制薄區(qū)，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值A(chǔ)V2 = Vh-Vc計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終 點(diǎn)C點(diǎn)之間的距離 式中a2-升高軋制速度過程中的加速度，AV2-第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值，Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度，Vb-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t2-升高軋制速度所需的時(shí)間，Icd-升高軋制速度過程中的軋制距離。
步驟五以薄區(qū)軋制速度Vh軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)；步驟六在第二過渡區(qū)之前的第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)開始降低軋制速度，到第二過渡區(qū)起點(diǎn) F點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度VF，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值Δ V3 = VF-Vh計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起 點(diǎn)F點(diǎn)之間的距離 式中a3-降低軋制速度過程中的加速度，a3 = _a2，AV3-第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值，Vf-第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度，Vf = Vc,Vh-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t3"降低軋制速度所需的時(shí)間，Ief-降低軋制速度過程中的軋制距離。步驟七在軋制第二過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第二過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等 原理計(jì)算出第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(X)，其具體計(jì)算過程如下第二過渡區(qū)曲線的曲線方程為 軋制第二過渡區(qū)的水平軋制速度為 步驟八出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)后，開始升速軋制，到第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻 速上升到厚區(qū)軋制速度Vh，開始軋制厚區(qū)，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值A(chǔ)V4 = Vh-Cg計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間 t 計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終 點(diǎn)G點(diǎn)之間的距離
式中a4-升高軋制速度過程中的加速度，a4 = -B1,AV4-第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值，Vg-第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的軋制速度，Vg = Vb,Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t4-升高軋制速度所需的時(shí)間，Igk-升高軋制速度過程中的軋制距離。周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制。如圖2、圖7所示，所述軋輥垂直軋制速度控制，包括如下步驟步驟一在軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0 ；步驟二當(dāng)軋制完厚區(qū)，軋件到達(dá)第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，軋輥開始?jí)合?，軋輥的第一過渡 區(qū)垂直軋制速度為Vdy(X)；步驟三當(dāng)軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)到達(dá)最大點(diǎn)Q1點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件 到達(dá)第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)減到零；所述的軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy (χ)，其具體計(jì)算過程如下軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X)與第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx(X)的關(guān)系 為Vdy(x) = Vdx(x) · f/ (χ)軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy (χ)為 步驟四在軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0 ；步驟五當(dāng)軋制完薄區(qū)，軋件到達(dá)第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，軋輥開始抬起，軋輥的第二過渡 區(qū)垂直軋制速度為Vuy(X)；步驟六當(dāng)軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)到達(dá)最大點(diǎn)Q2點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件 到達(dá)第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)時(shí)，軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)減到零；所述的軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)，其具體計(jì)算過程如下軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)與第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(X)的關(guān)系 為Vuy(x) = Vux(x) · fu' (χ)軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X)為
式中，M-秒流量常數(shù)。周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制。如圖5所示，本發(fā)明的周期變厚度帶材軋制速度的控制方法所采用的控制系統(tǒng)， 包括軋機(jī)12，在軋機(jī)12的兩側(cè)分別設(shè)置有左卷取機(jī)16、右卷取機(jī)6，在左卷取機(jī)16與軋機(jī) 12之間設(shè)置有左測(cè)長(zhǎng)輥14，在右卷取機(jī)6與軋機(jī)12之間設(shè)置有右測(cè)長(zhǎng)輥8 ；在軋機(jī)12的 左、右兩側(cè)分別設(shè)置有用于測(cè)量帶材厚度的左測(cè)厚儀10、右測(cè)厚儀9 ；在左卷取機(jī)16、右卷 取機(jī)6上分別設(shè)置有用于測(cè)量軋制過程中卷取機(jī)上帶卷直徑的卷徑測(cè)量?jī)x5 ；在軋機(jī)12上 設(shè)置有用于測(cè)量周期軋制時(shí)軋制力的軋制力傳感器13、內(nèi)置位移傳感器的液壓缸4，所述 的液壓缸4的位移傳感器用于測(cè)量軋機(jī)12的輥縫；在左測(cè)長(zhǎng)輥14、右測(cè)長(zhǎng)輥8的下面分別 設(shè)置有用于檢測(cè)軋制過程中帶材實(shí)際張力的張力計(jì)11 ；在左測(cè)長(zhǎng)輥14、右測(cè)長(zhǎng)輥8的軸頭 上分別設(shè)置有用于測(cè)量測(cè)長(zhǎng)輥轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖編碼器7 ；所述的左測(cè)厚儀10、右測(cè)厚儀9、卷徑 測(cè)量?jī)x5、軋制力傳感器13、液壓缸4的位移傳感器、張力計(jì)11及脈沖編碼器7分別與計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)3相連。為了在卷徑測(cè)量?jī)x5出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，仍能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在本 發(fā)明的系統(tǒng)中還設(shè)置有兩個(gè)卷取機(jī)編碼器15，兩個(gè)卷取機(jī)編碼器15分別設(shè)置在卷取機(jī)的 電機(jī)端，用于參與卷取機(jī)的卷徑計(jì)算。所述的軋機(jī)12采用四輥可逆軋機(jī)，它由機(jī)架、輥系、傳動(dòng)軸、齒輪機(jī)座、電機(jī)及減 速機(jī)等部分組成。為了減少軋制力，增加道次壓下量，本發(fā)明使用較小的工作輥直徑，根據(jù) 軋機(jī)寬度的不同，工作輥直徑可取為120 300mm。所述的卷取機(jī)由電機(jī)、減速機(jī)、卷筒等部分組成，在實(shí)施可逆軋制時(shí)，軋機(jī)入口一 側(cè)的卷取機(jī)作為開卷機(jī)，出口一側(cè)的作為卷取機(jī)。為了提高壓上速度，本發(fā)明采用快速響應(yīng)液壓缸4，液壓缸4的響應(yīng)頻率大于 20Hz，以保證軋制過程中軋件運(yùn)行速度與壓上速度有合理的匹配關(guān)系。液壓缸4內(nèi)置位移 傳感器，用來測(cè)量軋機(jī)的輥縫，其分辨率優(yōu)于0. 002mm。所述的軋制力傳感器13用于測(cè)量周期軋制時(shí)的軋制力，通過實(shí)測(cè)軋制力計(jì)算軋 機(jī)的彈性變形。由于厚區(qū)、薄區(qū)、過渡區(qū)的軋制力相差很大，可根據(jù)軋制力傳感器13發(fā)出的 軋制力信號(hào)判定各個(gè)區(qū)域的范圍。根據(jù)軋機(jī)12工作輥寬度的不同，軋制力傳感器13的最 大測(cè)量值可在3 30麗之間選擇。所述的測(cè)厚儀可選用X射線測(cè)厚儀或Y放射性測(cè)厚儀；其測(cè)量范圍為 0. 1-5. 0mm，分辨率優(yōu)于0. 002mm。當(dāng)軋制方向?yàn)閺淖蟮接視r(shí)，左測(cè)厚儀10用于前饋控制，右 測(cè)厚儀9用于反饋控制。當(dāng)軋制方向?yàn)閺挠业阶髸r(shí)，左測(cè)厚儀10用于反饋控制，右測(cè)厚儀 9用于前饋控制。所述的卷徑測(cè)量?jī)x5的測(cè)量范圍為500 2000_，分辨率優(yōu)于0. 2mm。所述的用于測(cè)量測(cè)長(zhǎng)輥轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖編碼器7為高分辨率的脈沖編碼器，用于測(cè)量 軋件的速度以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶材的微跟蹤。通過記錄測(cè)長(zhǎng)輥的轉(zhuǎn)數(shù)來計(jì)算軋機(jī)12入口和出口帶 材軋過的長(zhǎng)度，用作帶材各段區(qū)起點(diǎn)和長(zhǎng)度的跟蹤。所述的卷取機(jī)編碼器15用于當(dāng)卷徑測(cè)量?jī)x5出現(xiàn)故障時(shí)，結(jié)合脈沖編碼器7進(jìn)行卷徑計(jì)算，并對(duì)直接卷徑檢測(cè)進(jìn)行在線監(jiān)控。所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3由過程控制計(jì)算機(jī)1、人機(jī)界面計(jì)算機(jī)2和PLC控制系統(tǒng) 組成。過程控制計(jì)算機(jī)1用于模型和軋制參數(shù)的設(shè)定；人機(jī)界面計(jì)算機(jī)2用于軋制過程監(jiān) 控及原始數(shù)據(jù)的輸入；PLC控制系統(tǒng)根據(jù)過程控制計(jì)算機(jī)1的設(shè)定值和以及人機(jī)界面計(jì)算 機(jī)2的操作指令，對(duì)液壓缸4等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)各傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)行讀取和 計(jì)算，完成相應(yīng)的閉環(huán)和開環(huán)控制功能。實(shí)施例現(xiàn)以一周期為例，軋制過渡區(qū)長(zhǎng)度1 = 200mm，厚區(qū)厚度H = 2mm，薄區(qū)厚度h = Imm ；則第一過渡區(qū)曲線的曲線方程為/,(X) = -^-(200-χ)2—^(200-χ)3 ”80000 8000000第二過渡區(qū)曲線的曲線方程為 根據(jù)軋制規(guī)程確定，厚區(qū)軋制速度Vh = 0. lm/s,到達(dá)第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)開始 均勻降速，加速度為-lm/s2，到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)軋制速度降為Vb = 0. 025m/s, Iab為
2. 8125mm ；開始軋制過渡區(qū)，出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，
，軋制速度開
始勻速上升，加速度為lm/s2，Icd為0. 45mm,到第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)，速度上升到薄區(qū)軋制 速度 Vh = 0. 08m/s。
第一過渡區(qū)水平軋制速度為 在第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，軋輥開始?jí)合?，軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度為
軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度最大點(diǎn)Q1點(diǎn)，即為函數(shù)Vdy(χ)的峰值。到達(dá)第一 過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，軋輥壓下完畢，軋輥的垂直軋制速度為零。 同樣，根據(jù)軋制規(guī)程確定，薄區(qū)軋制速度Vh = 0. 08m/s,到達(dá)第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn) 時(shí)開始均勻降速，加速度為-lm/s2，到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)軋制速度降為Vf = 0. 05m/s, Ief為0. 45mm,開始軋制第二過渡區(qū)；出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)時(shí)，Ve = 0. 025m/s,軋制速度開 始勻速上升，加速度為lm/S2，leK為2. 8125mm，到第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)時(shí)，速度上升到厚區(qū)軋 制速度 Vh = 0. lm/s。
/EFJ0.05-0.08)2=00QQ45m
2x(~l) (0.1-0.025)2
GK-ι
2x1
=0.0028125m 第二過渡區(qū)水平軋制速度為
0.025x2
χ2----x3) + \
80000 8000000
在第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，軋輥開始抬起，軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度為
v (、_0.025x2 v y 一2
2(-χ2--χ ) + 1
80000 8000000
3 ι -χ
40000 8000000
軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度最大點(diǎn)Q2點(diǎn)，即為函數(shù)Vuy(X)的峰值。到達(dá)第
過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)時(shí)，軋輥抬起完畢，軋輥的垂直軋制速度為零t
權(quán)利要求
一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于，包括水平軋制速度控制和軋輥垂直軋制速度控制；所述水平軋制速度控制，包括如下步驟步驟一以厚區(qū)軋制速度VH軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)；步驟二在第一過渡區(qū)之前的第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)開始降低軋制速度，到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度VB；步驟三在軋制第一過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第一過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等原理計(jì)算出第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx(x)；步驟四出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)后，開始升速軋制，到第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速上升到薄區(qū)軋制速度Vh，開始軋制薄區(qū)；步驟五以薄區(qū)軋制速度Vh軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)；步驟六在第二過渡區(qū)之前的第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)開始降低軋制速度，到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度VF；步驟七在軋制第二過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)第二過渡區(qū)曲線的曲線方程和軋制變形區(qū)秒流量相等原理計(jì)算出第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(x)；步驟八出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)后，開始升速軋制，到第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速上升到厚區(qū)軋制速度VH，開始軋制厚區(qū)；周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制；所述軋輥垂直軋制速度控制，包括如下步驟步驟一在軋制周期變厚度帶材的厚區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0；步驟二當(dāng)軋制完厚區(qū)，軋件到達(dá)第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，軋輥開始?jí)合拢堓伒牡谝贿^渡區(qū)垂直軋制速度為Vdy(x)；步驟三當(dāng)軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(x)到達(dá)最大點(diǎn)Q1點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件到達(dá)第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(x)減到零；步驟四在軋制周期變厚度帶材的薄區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0；步驟五當(dāng)軋制完薄區(qū)，軋件到達(dá)第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，軋輥開始抬起，軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度為Vuy(x)；步驟六當(dāng)軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(x)到達(dá)最大點(diǎn)Q2點(diǎn)后，開始減速，當(dāng)軋件到達(dá)第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)時(shí)，軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(x)減到零；周期性重復(fù)上述步驟，完成周期變厚度帶材的軋制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟二中所述的在第一過渡區(qū)之前的第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)開始降低 軋制速度，到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速 度Vb，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值 AV1 = VB-VH計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B 點(diǎn)之間的距離 式中A1-降低軋制速度過程中的加速度，AV1-第一過渡區(qū)近點(diǎn)A點(diǎn)與第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的速度差值，Vb-第一過渡區(qū)起點(diǎn)B點(diǎn)的軋制速度，由軋制規(guī)程決定，Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，tr降低軋制速度所需的時(shí)間，Iab-降低軋制速度過程中的軋制距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟三中所述的第一過渡區(qū)水平軋制速度Vdx(x)，其具體計(jì)算過程如 下第一過渡區(qū)曲線的曲線方程為 式中Η-厚區(qū)厚度，h-薄區(qū)厚度，1-過渡區(qū)長(zhǎng)度， 軋制第一過渡區(qū)的水平軋制速度為 式中M-秒流量常數(shù)，M = Vb · H = Vc · h, Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟四中所述的出第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)后，開始升速軋制，到第一過 渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速上升到薄區(qū)軋制速度Vh，開始軋制薄區(qū)，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值 Δ V2 = Vh-Vc計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C 點(diǎn)之間的距離 式中a2-升高軋制速度過程中的加速度，AV2-第一過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D點(diǎn)與第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的速度差值，Vc-第一過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)的軋制速度，Vh-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t2-升高軋制速度所需的時(shí)間，Icd-升高軋制速度過程中的軋制距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟六中所述的在第二過渡區(qū)之前的第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)開始降低 軋制速度，到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速降低到第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速 度Vf，其具體計(jì)算過程如下計(jì)算第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值 Δ V3 = Vp-Vh計(jì)算降低軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在降低軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F 點(diǎn)之間的距離 式中a3_降低軋制速度過程中的加速度，a3 = -a2,AV3-第二過渡區(qū)近點(diǎn)E點(diǎn)與第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的速度差值，Vf-第二過渡區(qū)起點(diǎn)F點(diǎn)的軋制速度，Vf = Vc,Vh-薄區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t3-降低軋制速度所需的時(shí)間，Ief-降低軋制速度過程中的軋制距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟七中所述的第二過渡區(qū)水平軋制速度Vux(x)，其具體計(jì)算過程如 下第二過渡區(qū)曲線的曲線方程為 軋制第二過渡區(qū)的水平軋制速度為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 水平軋制速度控制的步驟八中所述的出第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)后，開始升速軋制，到第二過 渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)時(shí)把軋制速度勻速上升到厚區(qū)軋制速度VH，開始軋制厚區(qū)，其具體計(jì)算過程如 下計(jì)算第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值 Δ V4 = Vh-Vg計(jì)算升高軋制速度所需的時(shí)間 計(jì)算在升高軋制速度過程中的軋制距離，即第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G 點(diǎn)之間的距離GK 2 4 4 2a,式中a4_升高軋制速度過程中的加速度， AV4-第二過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)K點(diǎn)與第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的速度差值，Vg-第二過渡區(qū)終點(diǎn)G點(diǎn)的軋制速度， Vh-厚區(qū)軋制速度，由軋制規(guī)程決定，t4-升高軋制速度所需的時(shí)間，Igk-升高軋制速度過程中的軋制距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 軋輥垂直軋制速度控制的步驟二、步驟三中所述的軋輥的第一過渡區(qū)垂直軋制速度Vdy(X) 為
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種周期變厚度帶材軋制速度的控制方法，其特征在于所述 軋輥垂直軋制速度控制的步驟五、步驟六中所述的軋輥的第二過渡區(qū)垂直軋制速度Vuy(X) 為 式中，M-秒流量常數(shù)。
全文摘要
周期變厚度帶材軋制速度的控制方法屬于軋制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括水平軋制速度控制和軋輥垂直軋制速度控制；水平軋制速度控制以厚區(qū)軋制速度軋制帶材的厚區(qū)；在過渡區(qū)近點(diǎn)A開始降低軋制速度，到過渡區(qū)起點(diǎn)B時(shí)把軋制速度降低到VB；在過渡區(qū)時(shí)，根據(jù)過渡區(qū)曲線方程和秒流量相等原理計(jì)算出過渡區(qū)水平軋制速度；出過渡區(qū)終點(diǎn)C后，開始升速軋制，到過渡區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)D時(shí)把軋制速度上升到薄區(qū)軋制速度，開始軋制薄區(qū)。軋輥垂直軋制速度控制在軋制帶材的厚區(qū)時(shí)，軋輥的垂直軋制速度為0；當(dāng)軋制完厚區(qū)，軋件到達(dá)過渡區(qū)起點(diǎn)B時(shí)，軋輥開始?jí)合?，過渡區(qū)垂直軋制速度為Vdy(x)；當(dāng)Vdy(x)到達(dá)最大點(diǎn)Q1后開始減速，當(dāng)?shù)竭_(dá)過渡區(qū)終點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)，Vdy(x)減到零，周期性重復(fù)上述步驟。
文檔編號(hào)B21B37/46GK101890434SQ20101021797
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者劉相華, 吳志強(qiáng), 孫濤, 孫長(zhǎng)杰, 張殿華, 方智, 韓繼征 申請(qǐng)人:東北大學(xué)