【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属热处理，具体涉及一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法及系统。
技术介绍
1、在金属材料的加工成型、复合轧制等过程中，一般都需要经过加热炉、退火炉、预热炉(本专利技术统称为热处理炉)等进行热处理，以确保金属材料的成型效果和性能。
2、当前金属卷材，如钛合金条带等的热处理工艺中，放卷端金属物料经热处理炉处理后在收卷端收卷，这是一个连续动态的过程，一般只设定收卷装置的收卷装置旋转角速度，放卷端被动旋转放料，整个系统以此恒定角速度进行旋转收卷。
3、该方法在起始收卷时由于收卷直径小，金属物料的实际运行线速度较小，随着收卷端物料越来越多，直径也越来越大，在恒定角速度下，物料的线速度也越来越快，也就是说不同段物料在热处理炉中的运行线速度是不同的，因而在热处理炉中的热处理的时间也是不同的，特别是起始段物料与最末段物料运行线速度差异较大，从而导致金属物料热处理效果差异也较大；另一方面传统热处理只进行恒定角速度控制，未考虑金属条带物料可能存在的扭曲变形，这也会导致金属物料热处理最终效果经常不太理想。对产品典型的性能影响包括易导致强度、韧性分布不均匀，易扭曲变形，材料拉伸截面变小等。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术设计了一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法及系统，通过对热处理金属物料恒定张力、恒定线速度的联合控制，可使热处理后的金属物料性能得到保证，产品优良率大大提高。
2、本专利技术设计的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力
3、s0、开卷及收卷装置优化，开卷装置及收卷装置空载时做电机优化(带工字轮但不带扁条)，从而获得最大角加速度αmax及转动惯量i，通过负载反馈曲线与理论负载反馈曲线对比，如波动偏差在2％以内，则认为机械传动机构满足生产要求；本步骤为准备工作，只要设备未发生明显变化，做一次即可；
4、s1、释放物料，连接开卷装置和收卷装置，将所述物料经热处理炉两端分别连接开卷装置和收卷装置，适时启动热处理装置(一般在收卷装置启动运行前应先启动热处理装置)，使物料能够经过热处理炉的处理随着收卷装置的旋转而收卷；
5、s2、调整矫直装置，压下校直装置并固定，此时在物料运行方向产生一个恒定的阻力f2，所述阻力的方向与运动方向相反；
6、s3、加载静态张力，当物料从开卷装置传送至收卷装置并固定在收卷装置时，开卷装置与收卷装置施加构成拉力的反向扭矩，加载静态张力，要求静态张力实测值在张力偏差第一门限范围内，所述张力偏差第一门限是以目标张力为基准的门限范围，所述目标张力值fm＝kbh，单位n(牛顿)，其中，k为张力控制系数，b为物料宽度，h为物料厚度，单位均为mm，当实测张力f3达到目标张力值fm的允许偏差范围时，保持该张力；
7、s4、调整运行速度，开卷装置和收卷装置电机从静态开始逐渐提速(从静态提速至设定值的调速过程中，张力也会出现偏差或波动，允许张力偏差或波动在张力偏差第二门限以内)，当测速传感器反馈数值与设定目标速度偏差达到速度偏差第二门限以内时认为速度达到目标值。
8、进一步的，速度、张力基本到位稳定后(分别满足速度偏差第二门限和张力偏差第二门限要求)，继续进行微调使得速度和张力分别满足速度偏差第一门限和张力偏差第一门限的要求，所述速度偏差第一门限小于速度偏差第二门限。
9、进一步的，收卷装置和开卷装置角速度控制方法包括基于阿基米德螺旋线方程的角速度控制方法。
10、进一步的，所述恒张力控制方法包括，张力给定由plc控制模块同时给开卷装置和收卷装置的电机变频器发送信号，以优先调节开卷装置扭矩为主，以调节收卷装置扭矩为辅，张力做跟随增加或减小，当张力传感器反馈张力达到设定目标值时停止张力粗调；判断张力波动是否满足要求若否，微调开卷装置或收卷装置，使张力波动在其均值附近，plc输出信号保持。
11、进一步的，所述恒速度控制方法包括，当物料张力调整完毕后，操作工在操作界面给定目标速度v，按照v＝rα0t以及电机传递函数计算频率调节量、电压调节量或电流调节量。
12、其中，α0为设定的步进调节角加速度，α0≤αmax。
13、进一步的，当速度出现超限和/或张力出现超限时，采用的控制方法包括超限控制方法一或超限控制方法二。
14、进一步的，所述超限控制方法一包括，当实测速度超差：
15、s41、所述plc控制模块发出调整指令，收卷装置电机按照“速度微调量＝速度超差量*第一比例系数k1”微调速度值，等待至速度基本稳定；
16、s42、对比张力实测值是否超差，若张力无超差，再次比对速度是否仍然超差，都无超差则完成调节，若速度仍存在超差则继续按上一次调节量微调速度后重新比对张力是否超差；如果张力超差，则开卷装置按照“张力微调量＝张力超差量*第二比例系数k2”微调张力值；
17、s43、再次等待一定时间，张力基本稳定后(重新对比速度是否有超差，如有超差，重复上述s41～s43过程；如速度和张力均无超差，则完成超限控制；
18、所述超限控制方法二包括，当实测张力超差时，
19、s4a、所述plc控制模块发出调整指令，开卷装置电机按照“张力微调量＝张力超差量*第二比例系数k2”微调张力值，等待至张力基本稳定；
20、s4b、对比速度实测值是否有超差，若无超差，再次比对张力是否仍然超差，都无超差则完成调节，若张力仍存在超差则继续按上一次调节量微调张力后重新比对速度是否超差；如果速度超差，则收卷装置按照“速度微调量＝速度超差量*第一比例系数k1”微调速度值；
21、s4c、再次等待一定时间，速度基本稳定后重新对比张力是否有超差，如有超差，重复上述s4a～s4c过程；如速度和张力均无超差，则完成超限控制；
22、当实测速度、张力同时超差时(均超出各自第一偏差门限)，采用超限控制方法一或超限控制方法二。
23、进一步的，当实测速度、张力同时超差时，优先进行张力控制，辅助进行速度控制。
24、另一方面，一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制系统，所述系统采用权利要求1至8中任意一项所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法。
25、进一步的，所述系统顺序设置开卷装置、矫直装置、张力速度测量装置、热处理炉和收卷装置，所述开卷装置、张力速度测量装置、收卷装置分别与plc控制模块电连接，所述张力速度测量装置包括速度传感器和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，所述热处理工艺的设备或系统包括开卷装置、收卷装置、热处理炉、PLC控制模块和矫直装置，其特征在于，所述热处理工艺的设备或系统还包括速度传感器和张力传感器，所述速度传感器用于测量热处理物料的线速度，所述张力传感器用于测量热处理过程中物料张力，所述开卷装置和收卷装置均设置可调转速旋转电机和编码器，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，速度、张力到位稳定后，继续进行微调使得速度和张力分别满足速度偏差第一门限和张力偏差第一门限的要求，所述速度偏差第一门限小于速度偏差第二门限。
3.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，收卷装置和开卷装置角速度控制方法包括基于阿基米德螺旋线方程的角速度控制方法。
4.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，所述恒速度控制方法包括，当物料张力调整完毕后，给定目标速度V，按照电机传递函数计算频率调节量、电压调节量或电流调节量。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，当速度出现超限和/或张力出现超限时，采用的控制方法包括超限控制方法一或超限控制方法二。
7.根据权利要求6所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，所述超限控制方法一包括，当实测速度超差时，
8.根据权利要求7所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，当实测速度、张力同时超差时，优先进行张力控制，辅助进行速度控制。
9.一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制系统，其特征在于，所述系统采用权利要求1至8中任意一项所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法。
10.根据权利要求9所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制系统，其特征在于，所述系统顺序设置开卷装置、矫直装置、张力速度测量装置、热处理炉和收卷装置，所述开卷装置、张力速度测量装置、收卷装置分别与PLC控制模块电连接，所述张力速度测量装置包括速度传感器和张力传感器，所述速度传感器用于测量热处理物料的线速度，所述张力传感器用于测量热处理过程中物料张力，所述开卷装置和收卷装置均设置可调转速旋转电机和编码器。
...【技术特征摘要】
1.一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，所述热处理工艺的设备或系统包括开卷装置、收卷装置、热处理炉、plc控制模块和矫直装置，其特征在于，所述热处理工艺的设备或系统还包括速度传感器和张力传感器，所述速度传感器用于测量热处理物料的线速度，所述张力传感器用于测量热处理过程中物料张力，所述开卷装置和收卷装置均设置可调转速旋转电机和编码器，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，速度、张力到位稳定后，继续进行微调使得速度和张力分别满足速度偏差第一门限和张力偏差第一门限的要求，所述速度偏差第一门限小于速度偏差第二门限。
3.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，收卷装置和开卷装置角速度控制方法包括基于阿基米德螺旋线方程的角速度控制方法。
4.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，所述恒速度控制方法包括，当物料张力调整完毕后，给定目标速度v，按照电机传递函数计算频率调节量、电压调节量或电流调节量。
5.根据权利要求1所述的一种金属热处理工艺中的恒速度恒张力控制方法，其特征在于，所述恒张力控制方法包括，张力给定由plc控制模块同时给开卷装置和收卷装置发送旋转信号，以优先调节开卷装置扭矩为主，以调节收卷装置扭矩为辅，张力做粗调跟随增加或减...
【专利技术属性】
技术研发人员：张忠，朱卫，李鹏飞，
申请(专利权)人：江苏康瑞新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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