[发明专利]一种带肋钢筋负偏差监测系统及负偏差检测计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带肋钢筋轧制生产线上的带肋钢筋负偏差监测系统及负偏差检测计算方法，属于钢铁冶炼中钢筋线材的生产技术领域。

背景技术

冶金行业轧钢企业在进行带肋钢筋(俗称螺纹钢)轧制时，在不增加生产成本或降低成本的前提下可通过合理的负偏差轧制来提高钢材成材率。螺纹钢的负偏差轧制是保证产品的各项性能完全满足国家标准和用户要求的前提下，在轧制过程中使成品钢材的断面尺寸按规定标准控制在公称尺寸的负偏差范围内，但由于螺纹钢重量负偏差受横肋、纵肋、内径、钢温、张力等因素的影响，导致钢筋尺寸变化较大，使得其负偏差不易监测。传统的负偏差监测方式是由精轧调整工每轧一段时间后采用游标卡尺测量带肋钢筋的几何尺寸，并根据最大负偏差的可能几何尺寸凭经验进行带肋钢筋的负偏差控制。这种经验监测方式不仅存在精轧调整工的主观调整误差大，使得轧制的成品钢材存在较大的尺寸偏差，成品钢材的合格率比较低，致使企业的效益严重受损，同时也由于整个轧制过程带肋钢筋是高速运动且连续不断地前进的使得这种方式存在信息反馈不及时，无法实现动态实时监测，严重影响了螺纹钢的生产效率。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种带肋钢筋负偏差监测系统及负偏差检测计算方法，该系统整体自动化程度高，能够在线实时监测带肋钢筋的几何尺寸，从而更好地控制带肋钢筋的负偏差，操作方便，大大减少了操作人员的劳动强度及控制难度，有效提高钢坯的成材率，降低轧制成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种带肋钢筋负偏差监测系统及负偏差检测计算方法，其特征在于，所述负偏差监测系统包括数据采集系统、数据处理系统、现有棒材轧线自动控制系统和现场显示系统，所述数据采集系统以及现有棒材轧线自动控制系统与数据处理系统采用工业以太网进行通讯，所述数据处理系统与现场显示系统之间采用串行总线相连；所述数据采集系统包括钢材称重终端、热金属监测器和可编程序控制器PLC1，所述钢材称重终端通过现场总线与可编程序控制器PLC1相连，所述热金属监测器采用屏蔽电缆与可编程序控制器PLC1相连；所述现有棒材轧线自动控制系统包括上位机、直流调速装置和可编程序控制器PLC2，所述上位机与可编程序控制器PLC2之间采用工业以太网进行通讯，所述直流调速装置通过现场总线与可编程序控制器PLC2相连；在带肋钢筋生产过程中，对钢坯进行连续称重，通过所述数据采集系统采集加热炉出口钢坯的实际重量和成品轧机处的热金属检测信号，通过所述现有棒材轧线自动控制系统采集成品轧机的转速，所述数据处理系统先根据成品轧机的转速以及热金属检测信号进行成品钢筋的理论重量W_理计算，再将成品钢筋的理论重量W_理与实际钢坯重量W_坯作比较得出钢筋负偏差数据，最后将负偏差百分值和比较结果输出至所述现场显示系统。

所述现场显示系统为一设置在钢材轧制现场的LCD液晶显示屏或LED显示屏，所述显示屏通过RS232/RS485转换器与所述数据处理系统的上位机相连。所述工业以太网选用一种标准开放式的网络，即为基于TCP/IP网络协议的以太网，由其组成的系统兼容性和互操作性好，资源共享能力强，可以很容易实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共享，且数据的传输距离长、传输效率高。所述可编程序控制器PLC1和可编程序控制器PLC2采用西门子S7-300PLC，它包括电源模块、CPU模块、存储器模块、高速计数模块、CP通讯模块和I/O模块等模块，把所述数据采集系统以及现有棒材轧线自动控制系统所采集的信息进行处理并传输至上位机。所述钢材称重终端采用型号为XK3139的IND560称重显示控制器，可连接广泛使用的应变式称重传感器和电磁力补偿式传感器，且其具有众多与上位机或可编程序控制器PLC的通讯接口方式和数字I/O控制端口。所述现场总线采用PROFIBUS-DP总线，便于利用IND560称重显示控制器的PROFIBUS-DP接口与可编程序控制器PLC1的Profibus-DP通讯模块互连通讯，把钢坯的实际重量读到可编程序控制器PLC1里。

带肋钢筋负偏差监测系统所采用的负偏差检测计算方法为在带肋钢筋生产过程中，对钢坯进行连续称重，通过所述数据采集系统采集加热炉出口钢坯的实际重量和成品轧机处的热金属检测信号，并通过所述现有棒材轧线自动控制系统采集成品轧机的转速，所述数据处理系统计算出钢筋的理论重量及负偏差，并将钢筋的负偏差数据输出至所述现场显示系统。所述负偏差检测计算方法是利用钢筋比重(即每米重量，亦为钢筋密度)不变的原理，采用称重的方法，具体包括以下步骤：