[发明专利]棒线材飞剪剪尾控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气控制领域，特别是涉及棒线材飞剪剪尾的控制方法。

背景技术

在热连轧棒材生产线以及高速线材生产线中，飞剪是提高棒线材生产线生产率及成材率的关键设备。目前棒线材生产线上的飞剪均采用全数字化电气控制的启停式飞剪（包括回转式、曲柄连杆式、曲柄连杆飞轮式）。飞剪主要的工艺功能有：剪头、剪尾、倍尺剪切、碎断等，在轧制过程中，轧件尾部容易开裂，影响产品质量，因此剪尾是棒线材生产线中提高产品质量的关键工艺功能。

在实际的项目应用中，为了节省厂房占地面积，机组的布置比较紧凑，导致热金属检测仪到飞剪剪切中心线的距离过短，飞剪追不上轧件的尾部，无法完成剪尾功能。如果将上游轧机或者飞剪的位置进行搬移，成本较高；如果缩短飞剪的加速时间，机械冲击巨大，影响飞剪的寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种棒线材飞剪剪尾控制方法，该方法仅在上游轧机前面增加一个热金属检测仪，通过一种新型的控制策略即解决了棒线材生产线中，上游轧机与飞剪布局过于紧凑，热金属检测仪到飞剪剪切中心线之间距离过短，无法正常完成剪尾的问题，不仅节省了成本，而且缩短了工期。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：当上游轧机与飞剪布局过于紧凑导致第一热金属检测仪到飞剪距离过短无法正常完成剪尾时，在上游轧机前面增加一个第二热金属检测仪，再通过精确的剪刃位置控制、精确的剪尾长度控制、第二热金属检测仪到飞剪剪切中心线等效距离的折算、上游轧机延伸率的实测及补偿四种手段综合起来，实现棒线材飞剪到第一热金属检测仪距离过短时的剪尾控制。

所述的精确的剪刃位置控制的方法是：通过安装在剪刃轴上的绝对值编码器读取到精确的位置信息值，反馈到位置控制器，通过PI调节器，使剪刃实现快速而精确的位置闭环控制；如剪刃轴上没有安装绝对值编码器，则通过飞剪电机轴上的增量型编码器进行折算得到剪刃的位置信息值，以实现剪刃的位置闭环控制。

本发明可以采用包括以下步骤的方法实现精确的位置闭环控制：

（1）剪刃轴端装有绝对值编码器：

通过飞剪控制器，直接读取位置信息值，并转化为角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置闭环控制；

（2）剪刃轴端没有安装绝对值编码器：

通过飞剪控制器读取飞剪电机轴端增量型编码器的值，考虑减速比，转化为剪刃轴的角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置闭环控制。

所述的精确的剪尾长度控制的方法是：当轧件的尾部到达第二热金属检测仪时，飞剪根据设定的剪切长度，自动调整飞剪启动的时机，按照设定剪切长度精确的完成剪尾任务。

在所述剪尾长度控制过程中，是以第二热金属检测仪检测到轧件尾部为起点，对上游轧机的电机轴端编码器脉冲数进行计数，当达到目标计数值时，启动飞剪，实现设定长度的剪切，预设的目标计数值与设定剪切长度有关，其计算公式如下：

上述公式中：i为上游轧机的减速比；D_f为上游轧机轧辊工作辊径；X为第二热金属检测仪到飞剪剪切中心线的等效距离；L为设定剪尾长度；R为剪刃回转半径；D为剪刃回转直径；为剪刃起始位置角；为入切角。

所述的第二热金属检测仪到飞剪等效距离需要进行折算；由于剪尾时脉冲计数器通过第二热金属检测仪触发，从第二热金属检测仪到上游轧机的这段轧件经过轧制后会产生延伸，为了精确的控制剪尾长度，需要根据上游轧机的延伸率折算第二热金属检测仪到飞剪剪切中心线的有效距离。

在所述折算的过程中，可以通过上游轧机的延伸率折算出第二热金属检测仪到飞剪剪切中心线的等效距离，

其计算公式如下：

式中：X为第二热金属检测仪到飞剪剪切中心线的等效距离；为上游轧机的延伸率；L₁为第一热金属检测仪到飞剪剪切中心线的距离；L₂为第二热金属检测仪到上游轧机的轧制中心线的距离；L₃为第一热金属检测仪到上游轧机的轧制中心线的距离。

所述的上游轧机延伸率的实测及补偿方法是：当轧件头部到达第二热金属检测仪时，通过此热检上升沿信号触发脉冲计数功能块开始记录上游轧机电机轴端编码器脉冲数，当轧件头部到达第一热金属检测仪时，通过此热检上升沿信号停止脉冲计数，则得到脉冲计数值N_x，设实测到的上游轧机延伸率为，则得到以下计算公式：

 

可以求得：