專利名稱：擴(kuò)大熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板溫度范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直過程中物料跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種擴(kuò)大熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板溫度范圍的方法，可以適用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣情況。
背景技術(shù)：
目前，熱矯直機(jī)在自動(dòng)化矯直過程中，由于鋼板溫度低，跟蹤傳感器檢測(cè)不到信 號(hào)，無發(fā)啟動(dòng)自動(dòng)化矯直順序，使得熱矯直機(jī)在初期使用過程中一直存在著低溫鋼板 無法自動(dòng)化矯直的劣勢(shì)，同時(shí)溫度較低的鋼板在自動(dòng)化矯直過程中由于丟失數(shù)據(jù)會(huì)停 止動(dòng)作卡在設(shè)備里無法退出，既影響了生產(chǎn)又對(duì)設(shè)備造成了損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種擴(kuò)大熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板溫度范圍的方法，熱矯 直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板的矯直溫度在450度到900度，通過對(duì)矯直機(jī)的硬件和軟件的改 進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板的矯直溫度在100度到900度。
本發(fā)明的工藝為
1. 在鋼板進(jìn)入矯直機(jī)前,調(diào)整矯直機(jī)入口處熱檢傳感器的安裝支架位置，使其熱檢 傳感器準(zhǔn)確照射在輥道間的蓋板上，角度控制在30度到60度之間.同時(shí)，減小熱檢傳 感器本身前端的開口端的縫隙到(lmm 3畫)，并將傳感器后面的旋轉(zhuǎn)按鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 其靈敏度指示值從3調(diào)整到7.
2. 在鋼板進(jìn)入矯直機(jī)前，對(duì)矯直機(jī)前的高溫計(jì)的溫度檢測(cè)值在自動(dòng)化程序中進(jìn)行 了邏輯處理，原自動(dòng)化程序的邏輯思想為檢測(cè)值低于450度時(shí)，輸出信號(hào)為0，大于 450度時(shí)顯示溫度檢測(cè)的真實(shí)值。變更后為高溫計(jì)檢測(cè)信號(hào)低于100度時(shí)，輸出信號(hào)為 0，大于100度時(shí)顯示溫度檢測(cè)的真實(shí)值。使高溫計(jì)的溫度檢測(cè)范圍，從450度下降到 100度，初期熱軋鋼板的位置是通過高溫計(jì)檢測(cè)到100度以上的物體或跟蹤傳感器檢測(cè) 到信號(hào)時(shí)來確定的。但是由于環(huán)境空氣溫度過高，導(dǎo)致高溫計(jì)經(jīng)常會(huì)檢測(cè)到100度以 上的物體而影響鋼板位置的準(zhǔn)確性。因此，取消了高溫計(jì)檢測(cè)到大于IOO度上物體做 為鋼板位置檢查的確認(rèn)信號(hào)，只保留跟蹤傳感器的信號(hào)來檢測(cè)鋼板位置，這樣避免了 由于環(huán)境溫度過高而使得高溫計(jì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的鋼板位置信號(hào)影響到物料跟蹤系統(tǒng)的精準(zhǔn) 性。
3. 在矯直機(jī)入口和出口熱檢傳感器同位置處增加光柵傳感器用于檢測(cè)低溫鋼板。 為了增強(qiáng)抗干擾能力，這次選用的是對(duì)射式激光光柵傳感器。由于在實(shí)踐過程中輥道 冷卻水霧的影響，對(duì)輥道的冷卻方式和輥道間的蓋板進(jìn)行了改進(jìn)，把輥身冷卻水改為 輥道軸承冷卻方式，即輥身中間沒有冷卻水，僅在輥道連接的軸承處增加冷卻水。在 輥道間蓋板底部增加水箱避免鋼板過熱導(dǎo)致蓋板彎曲變形。進(jìn)而避免了大量冷卻水霧的產(chǎn)生，光柵傳感器的鋼板檢測(cè)準(zhǔn)確性大大提高，在低溫鋼板的檢測(cè)上發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)。
4. 通過人機(jī)界面上的一個(gè)選擇按鈕來決定采用熱檢傳感器或光柵傳感器兩者之一 的采集信號(hào)為鋼板位置的跟蹤信號(hào)使用，無視另外一種傳感器的檢測(cè)信號(hào)。即當(dāng)矯直 500度以上鋼板時(shí)，使用熱檢傳感器做為物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用，如圖3. 1。當(dāng)矯 直500度以下鋼板時(shí)，我們使用光柵傳感器做為物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用。如圖3. 2。 而兩者的切換僅依靠操作工在操作界面點(diǎn)擊一個(gè)選擇按鈕即可實(shí)現(xiàn)。其中畫面上"HmdOn"代表熱檢工作按鈕，"BlsOn"代表光柵按鈕。即使是其中一種傳感器意外 損壞，我們也可以人工切換為另一種傳感器來檢測(cè)鋼板矯直，避免耽誤生產(chǎn)。
5. 與矯直機(jī)熱檢傳感器同位置的光柵傳感器在其照射方向上增加了管路用于抵抗 水汽，以及對(duì)光柵電纜路由增加了屏蔽電纜槽，消除了水霧干擾和電磁干擾的因素， 信號(hào)能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，被矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)采用。
本發(fā)明使用的熱矯直機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為三部分，工程師站，用于存放一級(jí) 自動(dòng)化控制程序。二級(jí)模型計(jì)算機(jī)，根據(jù)鋼板的工藝要求，用于計(jì)算矯直機(jī)設(shè)定的各 個(gè)參數(shù)值并進(jìn)行模型程序的存放。人機(jī)界面計(jì)算機(jī)，用于操作工進(jìn)行矯直機(jī)矯直時(shí)對(duì) 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作，同時(shí)可以做一些簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定。
熱矯直機(jī)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分為熱矯直機(jī)本體，跟蹤傳感器和高溫計(jì)。熱矯直機(jī)用于矯直 鋼板，跟蹤傳感器用于定位鋼板，按照邏輯順序進(jìn)行自動(dòng)化矯直，高溫計(jì)用于檢測(cè)鋼 板溫度反饋到模型計(jì)算機(jī)中設(shè)定各個(gè)參數(shù)值。
自動(dòng)化矯直的順序是當(dāng)鋼板頭部到達(dá)第一個(gè)跟蹤信號(hào)時(shí)，即矯直機(jī)入口熱檢或 光柵時(shí)，啟動(dòng)矯直順序控制，同時(shí)當(dāng)鋼板到達(dá)矯直機(jī)入口高溫計(jì)時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)把高溫計(jì) 測(cè)的當(dāng)前鋼板溫度發(fā)給二級(jí)模型計(jì)算機(jī)，請(qǐng)求模型計(jì)算矯直機(jī)輥縫設(shè)定值，然后將設(shè) 定值傳給工程師站的一級(jí)自動(dòng)化程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算和判斷后，使現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作，鋼 板進(jìn)行自動(dòng)化矯直。
熱矯直機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化矯直在控制系統(tǒng)里需要進(jìn)行10步，順序迸行，每一步的結(jié)束 是下一步開始的條件。自動(dòng)化矯直過程中不需要人工干預(yù)，只是通過現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集 的信號(hào)通過控制系統(tǒng)的邏輯判斷后進(jìn)行自動(dòng)化矯直，而鋼板位置檢測(cè)信號(hào)和鋼板溫度 測(cè)量信號(hào)是自動(dòng)化矯直得以實(shí)現(xiàn)的重要步驟之一。因此我們要想提高矯直機(jī)自動(dòng)化矯 直鋼板的溫度范圍，我們需要通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的信號(hào)和控制系統(tǒng)的判斷邏輯兩 方面共同進(jìn)行改進(jìn)才可以實(shí)現(xiàn)。
熱矯直機(jī)本體在整個(gè)矯直區(qū)域的中心，鋼板進(jìn)行矯直時(shí)需要從矯直機(jī)入口進(jìn)入， 出口離開，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)矯直道次。為了使得整個(gè)自動(dòng)化矯直過程得以實(shí)現(xiàn)。在入口處 安裝2臺(tái)熱檢傳感器和2臺(tái)高溫計(jì)，出口處與入口處相對(duì)應(yīng)的擺放同樣數(shù)量和類型熱 檢傳感器和高溫計(jì)，其擺放位置如圖l。
在自動(dòng)化矯直機(jī)過程由于鋼板溫度低，熱檢傳感器無法檢測(cè)到低于400度的信號(hào)
無法進(jìn)行鋼板的位置檢測(cè)。同時(shí)光柵傳感器由于受到周圍輥道水汽和矯直機(jī)主電機(jī)電
磁干擾的影響信號(hào)不準(zhǔn)確，使得自動(dòng)化矯直機(jī)低溫鋼板無法實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明效果
針對(duì)熱矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)對(duì)跟蹤信號(hào)穩(wěn)定的敏感性，通過使用2個(gè)不同工作原 理的傳感器來進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)相互結(jié)合的方式進(jìn)行信號(hào)采集，把熱矯直機(jī)的矯直鋼板溫 度范圍從450_900度擴(kuò)大到100度一900度，同時(shí)由于2個(gè)傳感器的可替代性也增加 了矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為熱檢工作狀態(tài)下的矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)。
圖2為光柵工作狀態(tài)下的矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
1. 矯直機(jī)在矯直鋼板長(zhǎng)度超過35米，溫度超過800度的薄規(guī)格鋼板時(shí)，由于現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境溫度高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的熱金屬檢測(cè)儀傳感器和高溫計(jì)都會(huì)產(chǎn)生誤信號(hào)。原因是鋼板 溫度高在矯直機(jī)區(qū)域停留時(shí)間過長(zhǎng)，對(duì)矯直機(jī)輥道和鋼板都帶來極高的溫度，使得現(xiàn) 場(chǎng)依據(jù)溫度檢測(cè)的熱檢傳感器和高溫計(jì)都會(huì)出現(xiàn)誤信號(hào)，影響到自動(dòng)化矯直順序，通 過在硬件和軟件兩方面同時(shí)做工作才能滿足現(xiàn)狀。
通過調(diào)整矯直機(jī)區(qū)域熱檢傳感器的安裝支架位置，使其熱檢傳感器準(zhǔn)確照射在輥道 間的蓋板上，避免了由于環(huán)境溫度高而產(chǎn)生的干擾信號(hào)。同時(shí)，減小熱檢傳感器本身 的前端的開口端的縫隙到(lmm, 3mm)，減小熱檢傳感器的開口度和并將傳感器后面的 旋轉(zhuǎn)按鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其靈敏度指示值從3調(diào)整到7，既擴(kuò)大矯直機(jī)熱檢傳感器的檢測(cè) 溫度范圍又提高了精度，
2. 矯直機(jī)在矯直低溫鋼板時(shí)，即溫度低于500度。例如X80，熱檢傳感器檢測(cè)不 到鋼板，無法啟動(dòng)矯直。由于鋼板溫度較低，低于矯直機(jī)熱檢傳感器和高溫計(jì)所能檢 測(cè)的最低鋼板溫度，導(dǎo)致自動(dòng)化順序無法啟動(dòng)，模型無在線溫度測(cè)量值，無法啟動(dòng)自 動(dòng)化矯直順序，物料跟蹤系統(tǒng)失去作用。
首先，我們對(duì)高溫計(jì)的溫度檢測(cè)值在自動(dòng)化程序中進(jìn)行了邏輯處理，原自動(dòng)化程 序的邏輯思想為檢測(cè)值低于450度時(shí)，輸出信號(hào)為O，大于450度時(shí)顯示溫度檢測(cè)的真 實(shí)值。變更后為高溫計(jì)檢測(cè)信號(hào)低于100度時(shí)，輸出信號(hào)為O，大于100度時(shí)顯示溫度 檢測(cè)的真實(shí)值。使高溫計(jì)的溫度檢測(cè)范圍，從450度下降到100度，為矯直機(jī)矯直低 溫鋼板奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)在擴(kuò)大溫度范圍的同時(shí)，為了避免影響矯直機(jī)物料跟蹤 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)控制系統(tǒng)中鋼板檢測(cè)信號(hào)的程序進(jìn)行了修改，初期熱軋鋼板的位置 是通過高溫計(jì)檢測(cè)到100度上上的物體或跟蹤傳感器檢測(cè)到信號(hào)時(shí)來確定的。但是由 于環(huán)境空氣溫度過高，導(dǎo)致高溫計(jì)經(jīng)常會(huì)檢測(cè)到100度以上的物體而影響鋼板位置的 準(zhǔn)確性。因此我們?nèi)∠烁邷赜?jì)檢測(cè)到大于100度上物體做為鋼板位置檢査的確認(rèn)信號(hào)，只保留跟蹤傳感器的信號(hào)來檢測(cè)鋼板位置，這樣避免了由于環(huán)境溫度過高而使得 高溫計(jì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的鋼板位置信號(hào)影響到物料跟蹤系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。
其次，在矯直機(jī)熱檢傳感器同位置處增加光柵傳感器用于檢測(cè)低溫鋼板。為了增 強(qiáng)抗干擾能力，這次選用的是對(duì)射式激光光柵傳感器。由于在實(shí)踐過程中輥道冷卻水 霧的影響，我們對(duì)輥道的冷卻方式和輥道間的蓋板進(jìn)行了改進(jìn)，把輥身冷卻水改為輥 道軸承冷卻方式，即輥身中間沒有冷卻水，僅在輥道連接的軸承處增加冷卻水。在輥 道間蓋板底部增加水箱避免鋼板過熱導(dǎo)致蓋板彎曲變形。進(jìn)而避免了大量冷卻水霧的 產(chǎn)生，光柵傳感器的鋼板檢測(cè)準(zhǔn)確性大大提高，在低溫鋼板的檢測(cè)上發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)。
3. 光柵傳感器依據(jù)遮擋原理進(jìn)行檢測(cè)鋼板位置，熱檢傳感器依據(jù)鋼板溫度進(jìn)行檢測(cè)鋼板位置。前者的優(yōu)勢(shì)在于不依靠溫度，但穿透能力和照射方向上光線路徑的穩(wěn)定 性和范圍受到了限制。后者的優(yōu)勢(shì)在于穿透力和照射范圍大大提高，但是由于依靠溫 度檢測(cè)，受到鋼板溫度范圍的限制。為了發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，我們對(duì)這兩種 傳感器釆取互備互用的方案進(jìn)行了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改進(jìn)。設(shè)計(jì)思想為通過人機(jī)界面 上的一個(gè)選擇按鈕來決定采用兩者之一的采集信號(hào)為鋼板位置的跟蹤信號(hào)使用，無視另外一種傳感器的檢測(cè)信號(hào)。即當(dāng)矯直500度以上鋼板時(shí)，我們使用熱檢傳感器做為 物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用，如圖3. 1。當(dāng)矯直500度以下鋼板時(shí)，我們使用光柵傳感 器做為物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用。如圖3.2。而兩者的切換僅依靠操作工在操作界面 點(diǎn)擊一個(gè)選擇按鈕即可實(shí)現(xiàn)。其中畫面上"HmdOn"代表熱檢工作按鈕，"BlsOn"代 表光柵按鈕。即使是其中一種傳感器意外損壞，我們也可以人工切換為另一種傳感器 來檢測(cè)鋼板矯直，避免耽誤生產(chǎn)。
4. 與矯直機(jī)熱檢傳感器同位置的光柵傳感器由于現(xiàn)場(chǎng)輥道冷卻水遇熱鋼板產(chǎn)生的 水霧阻擋以及矯直機(jī)主電機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾因素，信號(hào)長(zhǎng)期不能穩(wěn)定，也不能完全替 代熱檢進(jìn)行物料跟蹤。我們?cè)诠鈻耪丈浞较蛏显黾恿斯苈酚糜诘挚顾?，以及?duì)光柵 電纜路由增加了屏蔽電纜槽，解決了水霧干擾和電磁干擾的因素，信號(hào)能夠長(zhǎng)期保持 穩(wěn)定，被矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)采用。
權(quán)利要求
1、一種擴(kuò)大熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板溫度范圍的方法，其特征在于工藝為(1)在鋼板進(jìn)入矯直機(jī)前，調(diào)整矯直機(jī)入口處熱檢傳感器的安裝支架位置，使其熱檢傳感器準(zhǔn)確照射在輥道間的蓋板上，角度控制在30度到60度之間.減小熱檢傳感器本身前端的開口端的縫隙到1mm～3mm，并將傳感器后面的旋轉(zhuǎn)按鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其靈敏度指示值從3調(diào)整到7；(2)在鋼板進(jìn)入矯直機(jī)前，對(duì)矯直機(jī)前的高溫計(jì)的溫度檢測(cè)值在自動(dòng)化程序中進(jìn)行邏輯處理，使高溫計(jì)檢測(cè)信號(hào)低于100度時(shí)，輸出信號(hào)為0，大于100度時(shí)顯示溫度檢測(cè)的真實(shí)值；(3)在矯直機(jī)入口和出口熱檢傳感器同位置處增加光柵傳感器用于檢測(cè)低溫鋼板；選用的光柵傳感器為對(duì)射式激光光柵傳感器。(4)通過人機(jī)界面上的一個(gè)選擇按鈕來決定采用熱檢傳感器或光柵傳感器兩者之一的采集信號(hào)為鋼板位置的跟蹤信號(hào)使用，無視另外一種傳感器的檢測(cè)信號(hào)；當(dāng)矯直500度以上鋼板時(shí)，使用熱檢傳感器做為物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用，當(dāng)矯直500度以下鋼板時(shí)，使用光柵傳感器做為物料跟蹤系統(tǒng)的傳感器使用；兩者的切換依靠操作工在操作界面點(diǎn)擊一個(gè)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)；其中“HmdOn”代表熱檢工作按鈕，“BlsOn”代表光柵按鈕；當(dāng)其中一種傳感器意外損壞，人工切換為另一種傳感器來檢測(cè)鋼板矯直，避免耽誤生產(chǎn)；(5)與矯直機(jī)熱檢傳感器同位置的光柵傳感器在其照射方向上增加了管路用于抵抗水汽，以及對(duì)光柵電纜路由增加了屏蔽電纜槽，消除了水霧干擾和電磁干擾的因素，信號(hào)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，被矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)采用。
全文摘要
一種擴(kuò)大熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直鋼板溫度范圍的方法，熱矯直機(jī)自動(dòng)化矯直過程中物料跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)熱矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)對(duì)跟蹤信號(hào)穩(wěn)定的敏感性，通過使用2個(gè)不同工作原理的傳感器來進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)相互結(jié)合的方式進(jìn)行信號(hào)采集，把熱矯直機(jī)的矯直鋼板溫度范圍從450-900度擴(kuò)大到100度-900度，同時(shí)由于2個(gè)傳感器的可替代性也增加了矯直機(jī)物料跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B21D1/00GK101342550SQ200810118718
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者丁志勇, 侯文立, 劉彥川, 孫偉明, 普 王, 鵬 田, 田士平, 斌 肖, 邱志宏, 閆志平 申請(qǐng)人:秦皇島首秦金屬材料有限公司;首鋼總公司