一种方坯轧钢节奏自动控制方法及系统与流程

1.本发明涉及金属棒线材轧钢自动控制的技术领域，尤其涉及一种方坯轧钢节奏自动控制方法及系统。


背景技术：

2.棒线轧钢节奏紧凑稳定一直是个难点，目前钢坯的长度有时不一样，操作工不清楚每根钢的轧钢用时，如果出钢时间间隔过短会引起轧钢轧机之间有钢信号分不开，形成堆钢；如果出钢时间间隔过长会影响轧钢产量，生产效率降低，成本增加。目前人工把握出钢时间间隔，原来操作工主要通过观察出炉辊道上的钢坯尾部到某一个地方就开始出钢，操作工需要注意力高度集中。为了提高生产部门人员的工作效率，减少生产部门人员劳动强度，使设备稳定运行又发挥最大的效率，探索出一种新的控制方式非常必要。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明目的是提供一种方坯轧钢节奏自动控制方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种方坯轧钢节奏自动控制方法，包括：
8.建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间；
9.采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制；
10.通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号；
11.比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。
12.作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制包括加热炉接到要钢命令，加热炉炉内出钢辊道和出炉辊道启动，将钢坯从加热炉输送到出炉辊道上。
13.作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：当钢坯的尾部通过第一热金属检测器时，则加热炉炉内出钢辊道停止包括，
14.出炉辊道线速度计算公式如下：
[0015]v1
＝π*d*n/60i
[0016]
其中，d为辊道辊径，n为电机额定转速，i为减速箱比；
[0017]
出炉辊道加速度计算公式如下：
[0018]
a＝δv/δt＝(v
1-v0)/(t
1-t0)＝v1/t1[0019]
其中，v1为出炉辊道线速度即辊道正常运行速度，t1为减速时间并由变频器设置秒数为准，δv为速度变化，δt为时间间隔。
[0020]
作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制包括，
[0021]
若第一号轧机发出抛钢信号，则出炉辊道上的钢坯继续前进，咬入第一号轧机；
[0022]
若第一号轧机发出有钢信号，则钢坯将自动停在第一号轧机前等待包括：
[0023]
钢坯头部到达第二号金属检测器经过延时再减速停止走过的距离如下：
[0024]
s1＝v1t2+1/2at
22
[0025]
其中，t2为程序设定延时时间，根据上式s1计算结果以及热金属检测器到第一号轧机之间的距离s2，则钢坯在出炉辊道上停在距离第一号轧机x＝s
2-s1处等待。
[0026]
作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：还包括，
[0027]
若第一号轧机发出上一根钢抛钢信号，则停在第一号轧机前等待钢坯将再次启动，前进直到咬入第一号轧机；
[0028]
计算匀速咬入轧机时间如下：
[0029]
t3＝(s3)/v1＝(x-1/2at
22
)/v1[0030]
根据上述公式可得钢坯启动运行到咬入轧机总时间t4＝t1+t3，并实际应用情况调整。
[0031]
作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号包括若钢坯咬入第一号轧机，并当尾部通过出炉辊道上的第二热金属检测器时，则延时时间给加热炉发出要钢信号。
[0032]
作为本发明所述一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其中：通过比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制包括，
[0033]
通过设定轧钢间隔时间计算出出炉辊道的线速度；
[0034]
若设定轧钢间隔时间＜两根钢坯轧制间隔时间，则提高出炉辊道的线速度；
[0035]
若设定轧钢间隔时间＞两根钢坯轧制间隔时间，则减小出炉辊道的线速度。
[0036]
第二方面，本发明实施例提供了一种方坯轧钢节奏自动控制系统，包括，
[0037]
设定读取模块，用于建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间；
[0038]
控制模块，采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制，通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号；
[0039]
测量模块，用于比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。
[0040]
第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：
[0041]
存储器和处理器；
[0042]
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的方坯轧钢节奏自动控制方法。
[0043]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述方坯轧钢节奏自动控制方法。
[0044]
本发明的有益效果：通过设定轧钢间隔时间，探索发挥轧机最大的工作效率，降低生产成本；稳定的轧钢节奏，减少设备故障；提高生产部门人员的工作效率，减小操作工的劳动强度；提高生产线的自动控制水平。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0046]
图1为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制方法的整体结构示意图。
[0047]
图2为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制方法出钢时间设置程序段图。
[0048]
图3为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制方法的加热炉出钢控制程序段图。
[0049]
图4为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制方法的出炉辊道控制程序段图。
[0050]
图5为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制系统的设备控制系统图。
[0051]
图6为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制系统的现场控制工艺布局图。
[0052]
图7为本发明一种方坯轧钢节奏自动控制方法及系统的pda实际监控图。
具体实施方式
[0053]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0054]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0055]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0056]
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0057]
实施例1
[0058]
参照图1～图6，为本发明的一个实施例，提供了一种方坯轧钢节奏自动控制方法，包括：
[0059]
如图1所示，本发明的具体流程如下：
[0060]
s1：建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间。应说明的是：
[0061]
目前在高线和棒材线都有使用，间隔时间可以稳定在2.5秒以上，通过调整出炉辊道传动加减速时间和第一号轧机有钢信号，波动范围可控制在0.2秒左右，各线可以根据实
际情况设定间隔时间。
[0062]
本程序设计了两种控制方式同时运行，一种是钢坯自动喂钢控制，根据1#轧机有钢信号变化启动程序控制；一种是钢坯自动出炉控制，保证出钢节奏跟上自动喂钢要钢信号。
[0063]
s2：通过热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制。应说明的是：
[0064]
加热炉接到要钢命令，加热炉炉内出钢辊道和出炉辊道启动，将钢坯从加热炉输送到出炉辊道上。
[0065]
当钢坯的尾部通过热金属检测器hmd1时，则加热炉炉内出钢辊道停止。
[0066]
优选的，钢坯减速停止在辊道上过程如下：
[0067]
出炉辊道线速度计算公式如下：
[0068]v1
＝π*d*n/60i
[0069]
＝3.14159*300mm*678转/分/(60s*10.37)
[0070]
＝1.03m/s
[0071]
其中，d为辊道辊径，n为电机额定转速，i为减速箱比；
[0072]
出炉辊道加速度计算公式如下：
[0073]
a＝δv/δt＝(v
1-v0)/(t
1-t0)＝v1/t1[0074]
其中，v1为出炉辊道线速度即辊道正常运行速度，t1为减速时间(变频器设置为1.5秒)，δv为速度变化，δt为时间间隔，设定v1＝1.03m/s，v0＝0m/s，t1＝1.5s，t0＝0s，则a＝0.69m/s2。
[0075]
s3：通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用热金属检测器向加热炉发出要钢信号。应说明的是：
[0076]
若第一号轧机发出抛钢信号，则出炉辊道上的钢坯继续前进，咬入第一号轧机；
[0077]
若第一号轧机发出有钢信号，则钢坯将自动停在第一号轧机前1.5米处等待；
[0078]
具体的，钢坯头部到达hmd2(热金属检测器到第一号轧机之间的距离为6米)经过延时再减速停止走过的距离如下：
[0079]
s1＝v1t2+1/2at
22
＝1.03*3.6+(1/2)*0.69*(1.5^2)＝3.71m+0.78m＝4.49m
[0080]
其中，t2为程序设定延时时间3.6s，根据s1＝4.49m，以及热金属检测器到第一号轧机之间的距离s2为6米，则钢坯在出炉辊道上停在距离第一号轧机x＝1.5米左右地方。
[0081]
若第一号轧机发出上一根钢抛钢信号，则停在第一号轧机前1.5米处等待的钢坯将再次启动，前进直到咬入第一号轧机；
[0082]
钢坯加速度距离、时间由上计算可以得出0.78m，用时1.5s；
[0083]
匀速咬入轧机时间计算：
[0084]
t3＝(s3)/v1＝(x-1/2at
22
)/v1＝0.72m/1.03m/s＝0.7s
[0085]
根据上述公式可得钢坯启动运行到咬入轧机总时间t4＝t1+t3＝1.5s+0.7s＝2.2s，在实际应用中，由于抛钢信号响应、程序响应和传动响应等因素，实际咬钢间隔时间为2.5秒。
[0086]
若钢坯咬入第一号轧机，并当尾部通过出炉辊道上的热金属检测器hmd2时，则延时时间给加热炉发出要钢信号；
[0087]
具体的，如图2所示，加热炉接收到要钢信号，开始出钢，加热炉设定上一根钢坯尾
部(信号下降沿)通过热金属检测器hmd2延时时间出钢，延时时间计时到时，加热炉启动出钢，具体如下：
[0088]
如图3～4所示，加热炉出钢连锁条件：操作台打到自动出钢选择位，轧线要求连续出钢，推钢机在后退位置，加热炉步进梁完成一周动作，满足条件后发出辊道运行命令。
[0089]
辊道运行出钢连锁条件：操作台打到自动出钢选择位，辊道上有钢，加热炉步进梁下降到位，加热炉出料炉门上升到位等。满足条件后辊道运行，当辊道输送钢坯尾部通过热金属检测器hmd2时，延时时间出钢，接着下一个出钢循环。
[0090]
s4：比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。应说明的是：
[0091]
通过设定轧钢间隔时间计算出出炉辊道的线速度；
[0092]
若设定轧钢间隔时间＜两根钢坯轧制间隔时间，则提高出炉辊道的线速度；
[0093]
若设定轧钢间隔时间＞两根钢坯轧制间隔时间，则减小出炉辊道的线速度。
[0094]
如图5～图6所示，本实施例还提供一种方坯轧钢节奏自动控制系统，包括：
[0095]
plc为控制中心，设定读取模块，用于建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口即人机界面hmi，设定并读取轧钢的间隔时间；
[0096]
控制模块，采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制，通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向加热炉发出要钢信号；
[0097]
其中，传动控制器通过直流电机控制1#轧机即第一号轧机的以及通过变频电机控制输送辊道。
[0098]
测量模块，用于比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。
[0099]
本实施例还提供一种计算设备，适用于方坯轧钢节奏自动控制方法的情况，包括：
[0100]
存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的方坯轧钢节奏自动控制方法。
[0101]
该计算机设备可以是终端，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0102]
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例提出的实现方坯轧钢节奏自动控制方法。
[0103]
本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的数据存储方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
[0104]
实施例2
[0105]
为本发明的另一个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种方坯轧钢节奏自动控制方法的验证测试，对本方法中采用的技术效果加以验证说明。
[0106]
以φ5.5国标钢材为例，比较未采用本发明改造前以及采用本发明改造后的出钢产量等具体效益，计算结果如下表：
[0107]
表1：改造前后具体效益计算结果表
[0108][0109]
由上表可知，改造后1号轧机咬钢时间间隔比改造前减少了44％，每小时产量提升5％，这一结果带来了吨钢电耗和燃气消耗的降低，可知对比传统方式我方发明取得了很好的效果，如图7所示，根据pda实际监控画面可知我方发明已投入使用，并带来了良好的收益。
[0110]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：包括，建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间；采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制；通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号；比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。2.如权利要求1所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制包括加热炉接到要钢命令，加热炉炉内出钢辊道和出炉辊道启动，将钢坯从加热炉输送到出炉辊道上。3.如权利要求2所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：当钢坯的尾部通过第一热金属检测器时，则加热炉炉内出钢辊道停止包括，出炉辊道线速度计算公式如下：v1＝π*d*n/60i其中，d为辊道辊径，n为电机额定转速，i为减速箱比；出炉辊道加速度计算公式如下：a＝δv/δt＝(v
1-v0)/(t
1-t0)＝v1/t1其中，v1为出炉辊道线速度即辊道正常运行速度，t1为减速时间并由变频器设置秒数为准，δv为速度变化，δt为时间间隔。4.如权利要求1所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制包括，若第一号轧机发出抛钢信号，则出炉辊道上的钢坯继续前进，咬入第一号轧机；若第一号轧机发出有钢信号，则钢坯将自动停在第一号轧机前等待包括：钢坯头部到达第二号金属检测器经过延时再减速停止走过的距离如下：s1＝v1t2+1/2at
22
其中，t2为程序设定延时时间，根据上式s1计算结果以及热金属检测器到第一号轧机之间的距离s2，则钢坯在出炉辊道上停在距离第一号轧机x＝s
2-s1处等待。5.如权利要求4所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：还包括，若第一号轧机发出上一根钢抛钢信号，则停在第一号轧机前等待钢坯将再次启动，前进直到咬入第一号轧机；计算匀速咬入轧机时间如下：t3＝(s3)/v1＝(x-1/2at
22
)/v1根据上述公式可得钢坯启动运行到咬入轧机总时间t4＝t1+t3，并实际应用情况调整。6.如权利要求1所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号包括若钢坯咬入第一号轧机，并当尾部通过出炉辊道上的第二热金属检测器时，则延时时间给加热炉发出要钢信号。7.如权利要求1所述的一种方坯轧钢节奏自动控制方法，其特征在于：通过比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制包括，
通过设定轧钢间隔时间计算出出炉辊道的线速度；若设定轧钢间隔时间＜两根钢坯轧制间隔时间，则提高出炉辊道的线速度；若设定轧钢间隔时间＞两根钢坯轧制间隔时间，则减小出炉辊道的线速度。8.一种方坯轧钢节奏自动控制系统，其特征在于，包括：设定读取模块，用于建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间；控制模块，采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制，通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向所述加热炉发出要钢信号；测量模块，用于比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。9.一种计算设备，包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方坯轧钢节奏自动控制方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方坯轧钢节奏自动控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种方坯轧钢节奏自动控制方法及系统，包括：建立控制程序，在主控制画面上设置人机对话窗口，设定并读取轧钢的间隔时间；采用第一金属检测器根据第二热金属检测器发出的要钢信号进行加热炉输送钢坯控制；通过第一号轧机发出的抛钢信号进行钢坯启动控制，并根据是否连续轧钢判断是否采用第二热金属检测器向加热炉发出要钢信号；比较两根钢坯轧制间隔时间和设定的轧钢间隔时间，进行炉辊道线速度控制，使轧钢节奏稳定在设定的轧钢间隔时间。本发明通过设定轧钢间隔时间，探索发挥轧机最大的工作效率，降低生产成本；稳定的轧钢节奏，减少设备故障；提高生产部门人员的工作效率，减小操作工的劳动强度；提高生产线的自动控制水平。自动控制水平。自动控制水平。


技术研发人员：林海东 刘士杰 潘伟程 班屹
受保护的技术使用者：柳州钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/13