平整机用高压水枪清洗方法

摘要

一种平整机用高压水枪清洗方法，包括高压水枪的移动速度控制方法：(1)建立高压水枪的移动速度控制函数模型：所述高压水枪的移动速度控制函数模型采用输入因子为平整段支撑辊和工作辊的运行速度值、输出变量为高压水枪的移动速度的函数模型，即，基于机组平整段支撑辊和工作辊的速度范围：10-220M/MIN，首先在所述速度范围内设定n-1个点，X1-Xn-1＝30-220M/MIN，对应于所述X1-Xn-1＝30-220M/MIN范围，将高压水枪的移动速度选定Y1-Yn-1范围为对应所述X1-Xn-1速度的30-100(％)范围；将高压水枪的移动速度设定值转换为4-20MA的模拟电流值，控制变频电机的速度。根据本发明，使辊面冲洗完全有效覆盖，辊面无色差产生，彻底避免了产品水枪印的质量缺陷。

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧行业热镀锌机组平整机的设备及技术应用领域，具体地，本 发明涉及一种连续处理生产线上的平整机支撑辊和工作辊清洗用高压水枪及其清 洗方法。

背景技术

众所周知，用于五冷轧热镀锌机组平整机的高压水枪清洗系统是平整机设备 的重要组成部分，其设计原理就是：平整辊面清洁设计采用高压水冲刷辊面，对 辊面进行清洁，高压水枪在移动小车上沿辊面横向移动扫描冲刷辊面，目的就是 为了清除支撑辊和工作辊上的粘锌，从而保证机组生产出高质量的热镀锌产品。

平整机的高压水枪清洗系统由安装在机架出口上表面和下表面的两套系统组 成。每套系统包括两个喷嘴，分别用于对平整机支撑辊和工作辊的清洗，同时， 载有高压水枪的小车的横向动作采用交流电机驱动，绝对值编码器用来对高压小 车进行位置控制。(见图1和图2为平整机上表面高压水枪机械结构图)。

根据以往技术，由于载有高压水枪的小车的横向移动设计为恒速控制，移动 速度为40mm/S，因此，该种控制模式存在如下问题：

1.根据五冷轧热镀锌机组实际运行效果发现，目前的小车移动速度影响辊面 冲洗的质量，移动速度过快还产生了冲洗没有完全覆盖，导致辊面产生色差，色 差最终复印到带钢表面，形成水枪印产品缺陷的质量异议。

2.高压水枪小车的恒速控制设计，导致无法和机组平整段支撑辊和工作辊的 速度进行相应的匹配连锁，由于平整段支撑辊和工作辊的速度控制范围为10- 220M/min，如此宽范围的速度控制，使得小车移动速度无法调节的弊端更加明显， 操作工往往必须通过调节高压水枪的压力，以尽量消除带钢上的水枪印。这一方 面导致操作工的劳动强度增大，另一方面也使得对水枪印缺陷的控制很不稳定。

3.高压清洗区域为全辊面区域设计，没有根据带钢宽度变化(本机组的带钢 宽度范围为：700-1630mm)进行相应的位置定位切换控制，大量浪费机组的纯水 资源，提高了机组吨钢成本。

发明内容

针对现有技术在实际应用中存在的问题，本发明提出一种平整机高压水枪装 置及其清洗方法。所述方法包括高压水枪的移动速度控制和高压水枪的位置控制， 所述高压水枪的横向移动电机采用变频矢量控制，所述高压水枪的移动速度控制 采用和平整段MRH(主控)速度相关联的控制模型方式；高压水枪的位置控制采用带 钢宽度自动切换的控制模式。

本发明的技术方案如下：

一种平整机用高压水枪清洗方法，用于对平整机支撑辊和工作辊的清洗，其 特征在于，所述平整机用高压水枪清洗方法包括高压水枪的移动速度控制方法：

建立高压水枪的移动速度控制函数模型：

所述高压水枪的移动速度控制函数模型采用输入因子为平整段支撑辊和工作 辊的运行速度值、输出变量为高压水枪的移动速度的函数模型，即，

基于机组平整段支撑辊和工作辊的速度范围：10-220M/MIN，首先在所述速 度范围内设定n-1个点，X1-Xn-1＝30-220M/MIN，对应于所述X1-Xn-1＝30- 220M/MIN范围，将高压水枪的移动速度Y1-Yn-1选定范围为，对应所述X1-Xn-1 速度的30-100％；对应于所述机组平整段支撑辊和工作辊的速度X n＝220M/MIN， 选定对应的高压水枪的移动速度Yn为所述Xn速度的100％。

根据本发明，为实现所述技术方案，将高压水枪的移动速度设定值转换为4 -20MA的模拟电流值，高压水枪的移动速度设定值采用的是变频电机额定速度的 百分比，即电机以0-100％的额定速度运行，控制变频电机的速度。

由此，通过对高压水枪小车的变频速度控制，使得高压水枪移动速度和机组 平整段支撑辊和工作辊的速度进行相应的匹配，小车移动速度调节，有助于尽量 消除带钢上的水枪印。所述范围系根据带钢水枪印形成机理和实际调试测到的数 据；Yn选为100是最大的额定速度。

根据带钢水枪印形成机理，X选择设定2-3点即可以了，点不宜设得过多， 否则程序会变得很复杂。

根据本发明的一种平整机用高压水枪清洗方法，其特征在于，对应于机组平 整段支撑辊和工作辊的速度X1-Xn-1的范围，将高压水枪的移动速度Y1-Yn-1选 定为对应X1-Xn-1速度的百分比范围为：与所述机组平整段支撑辊和工作辊的速 度X1-Xn-1成直线斜率对应的范围。

根据本发明的一种平整机用高压水枪清洗方法，其特征在于，基于机组平整 段支撑辊和工作辊的速度：n为3，且，X1＝30M/MIN，X2＝90M/MIN，X3＝220M/MIN；

将高压水枪与所述机组平整段支撑辊和工作辊的速度X1-X3范围对应的 Y1-Y3选定为：Y1＝速度X1的30％，Y2＝速度X2的50％，Y3＝速度X3的100％。

根据本发明的一种平整机用高压水枪清洗方法，其特征在于，基于机组平整 段支撑辊和工作辊的速度：n为4，且，X1＝30M/MIN，X2＝90M/MIN，X3＝170M/MIN X4＝220M/MIN；高压水枪与所述机组平整段支撑辊和工作辊的速度X1-X4的对应移 动速度Y1-Y4选定为：Y1＝速度X1的30％，Y2＝＝速度X2的50％，Y3＝速度X3 的100％，Y4＝速度X4的100％。

本机组选择设置了2-3点，分别优选范围为：X2＝(80-100)M/MIN，X3＝(160 -180)M/MIN(X4为机组平整段的最大速度220M/MIN)。

图中根据带钢水枪印形成机理和实际测试的结果X2＝(80-100)M/MIN，X3＝ (160-180)M/MIN。

高压水枪的移动速度控制采用和平整段支撑辊和工作辊(主控)速度相关联的 控制方式适用于带钢的规格为：厚度0.25-2.3mm，宽度为：700-1630mm。平整 段的速度控制范围为10-220M/min。

根据本发明的一种平整机支撑辊和工作辊清洗用高压水枪清洗方法，其特征 在于，所述高压水枪清洗方法还包括高压水枪的位置控制，其步骤如下：

高压水枪位置给定值计算：

$\mathrm{POS}\_\mathrm{REF}\_\mathrm{WS}=\frac{\mathrm{TPCAR}\_L}{2}-\frac{W\_\mathrm{STRP}\_\mathrm{SPM}}{2}+\mathrm{ZERO}\_\mathrm{OFFSET}--\left(2\right)$

$\mathrm{POS}\_\mathrm{REF}\_\mathrm{DS}=\frac{\mathrm{TPCAR}\_L}{2}+\frac{W\_\mathrm{STRP}\_\mathrm{SPM}}{2}+\mathrm{ZERO}\_\mathrm{OFFSET}--\left(3\right)$

其中：

POS_REF_WS：高压水枪操作侧的位置控制给定值，以操作侧的极限限位为参考 坐标，单位，0mm，范围为：0至1800mm；

POS_REF_DS：高压水枪传动侧的位置控制给定值，以操作侧的极限限位为参考 坐标：范围为：0至1800mm；

TPCAR_L：高压水枪总的行程，本机组为1800mm；

W_STRP_SPM：平整机区域的带钢宽度，本机组为：700-1630mm，来自于上位 机下发的数据；

ZERO_OFFSET：零位偏移调整参数，通常范围为30mm以下，取决于带钢在平 整机处的偏移量，如果没有偏移量，则取值为0mm；

ZERO_OFFSET：零位偏移调整参数(通常范围为30mm以下，取决于带钢在平 整机处的偏移量，如果没有偏移量，则取值为0mm)。本机组为：0mm。

根据本发明所述的一种平整机用高压水枪清洗方法，其特征在于，用上述公 式(2)和(3)确定了高压水枪操作侧和传动侧的位置给定值后，当高压水枪的 实际值小于操作侧的位置给定值时，发出向传动侧的动作命令，并且同时自动位 置控制的给定值设定为传动侧的位置给定值；当高压水枪的实际值大于传动侧的 位置给定值时，发出向操作侧的动作命令，并且同时自动位置控制的给定值设定 为操作侧的位置给定值；周而复始进行自动位置控制。

根据本发明所述的一种平整机用高压水枪清洗方法，其特征在于，所述方法 用于带钢的规格为：厚度0.25-2.3mm，宽度为：700-1630mm。

由此，高压清洗区域根据带钢宽度变化(本机组的带钢宽度范围为：700- 1630mm)进行相应的位置定位切换控制，避免大量浪费机组的纯水资源。

根据本发明的一种平整机支撑辊和工作辊清洗用高压水枪清洗方法，由于高 压水枪的移动采用变频电机控制，它能使辊面冲洗完全有效覆盖，辊面无色差产 生，彻底避免了产品水枪印的质量缺陷；高压水枪的移动速度和平整段的速度匹配 连锁以后，操作工不需要经常调整水枪压力，即保证了产品的质量，同时又大大 降低了操作工的劳动强度；高压水枪的位置采用带钢宽度自动切换控制模式后， 节约了机组的纯水资源，极大地降低了机组吨钢成本。

附图说明

图1和图2分别为高压水枪装置结构示意图。

图3为高压水枪的移动速度控制模型。

图中，1为操作侧牌坊，2为传动侧牌坊，3为喷嘴，4为入口轨道，5为出口 轨道，6为汽缸，7为端面筋板，8为链条，9为耳轴底座，10为汽缸固定耳轴， 11为移动台底板，12为固定接头支架，13为平衡杆，14为电机，15为齿轮盘， 16为从动齿轮盘。

具体实施方式

以下，举实施例，具体说明本发明的平整机支撑辊和工作辊清洗用高压水枪 清洗方法。

实施例

在宝钢五冷轧1730热镀锌机组实施本发明。

高压水枪的移动速度控制采用采用和平整段MRH(主控)速度相关联的控制模 型方式；高压水枪的位置控制采用带钢宽度自动切换的控制模式。这种控制方式 可以有效避免带钢上水枪印的质量缺陷，减少操作工的劳动强度，降低了机组的 吨钢成本。下面详细予以说明如下：(实施例以带钢规格为：0.392*1020mm，平整 段的速度为120M/MIN)

一、高压水枪的移动速度控制部分说明

1、高压水枪的移动速度控制模型采用输入因子为平整段运行速度值，输出变 量为高压水枪的移动速度函数模型，见图3。本机组的工艺段最大速度为： 180M/MIN；平整段的最大速度为：220M/MIN，穿带速度为：30M/MIN。

2、机组平整段的速度：10-220M/MIN范围，首先设定两端两点分别为： X1＝30M/MIN，Xn＝220M/MIN；中间可以根据带钢水枪印形成机理，选择设定2-3点， 即可以了，点不宜设得过多，否则程序会变得很复杂。本机组选择设置了2点， 分别优选范围为：X2＝(80-100)M/MIN，X3＝(160-180)M/MIN。(本实施例优 选给出X2＝90M/MIN，X3＝170M/MIN)

3、图中根据带钢水枪印形成机理和实际测试的结果，高压水枪与所述机组平 整段支撑辊和工作辊的速度X1-X4的对应移动速度Y1-Y4选定为：Y1＝速度X1的 30％，Y2＝＝速度X2的50％，Y3＝速度X3的100％，Y4＝速度X4的100％。

根据高压水枪的移动速度控制模型：计算出高压水枪速度给定值为75％。

根据下式逻辑公式(1)，将高压水枪的速度设定值转换为4-20MA的模拟电 流值，控制变频电机的速度，

$L\_604\mathrm{VF}100\_\mathrm{SRF}=\frac{S\_\mathrm{REF}*3200}{N_e}+800--------\left(1\right)$

其中：Ne：高压水枪装置移动电机的额定速度值。本机组为1360转/分钟。

S_REF：为高压水枪的速度给定值0.3Ne-Ne转/分钟(其中Ne是高压水枪 装置移动电机的额定速度值)

3200是模拟量转换用的常量(参见模拟量卡件的操作手册，2006年6月30 日TMEIC发布的V3000型模拟量卡操作手册)。

800是一个偏差值(参见模拟量卡件的操作手册)，4MA对应的数值为：800。

由此，高压水枪小车的变频速度控制，使得高压水枪移动速度和机组平整段 支撑辊和工作辊的速度进行相应的匹配，小车移动速度调节，有助于尽量消除带 钢上的水枪印。

二、高压水枪的位置控制部分说明

1、高压水枪位置给定值计算：

$\mathrm{POS}\_\mathrm{REF}\_\mathrm{WS}=\frac{1800}{2}-\frac{1020}{2}+0--\left(2\right)$

$=390\mathrm{mm}$

$\mathrm{POS}\_\mathrm{REF}\_\mathrm{DS}=\frac{1800}{2}+\frac{1020}{2}+0--\left(3\right)$

$=1410\mathrm{mm}$

其中：

POS_REF_WS：高压水枪操作侧的位置控制给定值。

POS_REF_DS：高压水枪传动侧的位置控制给定值。

TPCAR_L：高压水枪总的行程。本机组为1800mm。

W_STRP_SPM：平整机区域的带钢宽度，来自于上位机下发的数据。(本实例为 1020mm)。

ZERO_OFFSET：零位偏移调整参数。本机组为：0mm。

用上述公式(2)和(3)确定了高压水枪操作侧位置给定值为390mm，传动侧 的位置给定值为：1410mm后，当高压水枪的实际值小于操作侧的位置给定值390mm 时，发出向传动侧的动作命令，并且同时APC(自动位置控制)的给定值设定为传动 侧的位置给定值1410mm；当高压水枪的实际值大于传动侧的位置给定值1410mm 时，发出向操作侧的动作命令，并且同时自动位置控制的给定值设定为操作侧的 位置给定值390mm；周而复始进行自动位置控制。

根据本发明的一种平整机支撑辊和工作辊清洗用高压水枪清洗方法，由于高 压水枪的移动采用变频电机控制，它能使辊面冲洗完全有效覆盖，辊面无色差产 生，彻底避免了产品水枪印的质量缺陷；高压水枪的移动速度和平整段的速度匹配 连锁以后，操作工不需要经常调整水枪压力，即保证了产品的质量，同时又大大 降低了操作工的劳动强度；高压水枪的位置采用带钢宽度自动切换控制模式后， 节约了机组的纯水资源，极大地降低了机组吨钢成本。具有可推广应用价值。