[發明專利]熱軋卷取寬度的自動控制方法及其裝置

有效

• 申請號: 200910053609.4
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101930225A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 幸利軍;葉紅衛;王軍;張仁其;費正峰;黃寧海;秦建超
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414;B21C47/02
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司 31232
• 代理人: 周成

技術領域

本發明涉及熱軋卷取機技術，尤其是指應用于對帶鋼熱軋寬度精度和卷形質量進行控制的一種熱軋卷取寬度的自動控制方法及其裝置。

背景技術

寬度是熱軋帶鋼產品的一項重要的質量指標。一般情況下，熱軋帶鋼的寬度精度必須控制在0-20mm的精度范圍內，否則會視為不合格產品。而且寬度只允許有20mm以內的正公差，不允許出現負公差。熱軋帶鋼的寬度質量主要由粗軋和精軋機組控制，但位于精軋機組后的卷取機組對有些品種的帶鋼寬度質量也有影響。

卷取機是用于將軋制的成品熱軋帶鋼卷成鋼卷，卷取機位于精軋機組后，為熱連軋生產線的最后一道工序。參見圖1，卷取機主要包括將帶鋼由精軋機組輸送至卷取機的輥道11、對中帶鋼用的側導板12、夾送輥13、三根助卷輥14和卷筒15等主要部件，其中夾送輥13在頭部咬鋼階段對帶鋼施加一定的夾緊力，同時對其實施第一次彎曲變形，在尾部卷取階段對帶鋼施加穩定的張力，以保證良好的卷形質量。

卷取機在工作過程中主要有兩種控制方式，即速度控制和張力控制，這兩種控制方式在一定條件下進行轉換。其控制結構參見圖2，當精軋機組21的F1機架咬入帶鋼22，上位機23將帶鋼規格品種數據24下發給卷取機25的BA計算機26，CPU?27收到帶鋼規格品種數據24后，計算出電機212應輸出的速度值28和轉矩值29。將設定的速度值28和轉矩值29經過調整后，送到控制轉換開關210，供電機控制設備211控制卷筒電機212運行。卷筒電機212通過變速箱213向卷筒214輸出力矩以卷取帶鋼22。如果當前為速度控制，則電機控制設備211接收速度設定值28為輸入值，進行對卷筒電機的速度控制，輸出設定轉速。如果當前為轉矩控制，則電機控制設備接收轉矩設定值29為輸入值，進行對卷筒電機的轉矩控制，輸出設定轉矩。由于在卷取過程中，卷徑會不斷增加，所以必須實測電機的轉速215，并對計算卷徑值216。另外操作臺可以對卷取張力和速度進行手動修正217，經過實際測量值計算后的帶卷直徑數據216和手動修正數據217也會上傳至CPU?27，補償速度值28和轉矩值29的計算。可以看出，超前速度和張力的手動修正217設定是一個開環系統。

上述結構的卷取機在生產某些種類的帶鋼時，在距離帶鋼頭部約150M出現不同程度的寬度拉窄現象，造成批量帶鋼寬度臨時封鎖，嚴重影響帶鋼質量。這與卷取機咬鋼過程有關。

參見圖3，卷取機工作中在帶鋼頭部纏繞上卷筒以前，為了盡快繃緊松弛的帶鋼，夾送輥33、助卷輥34以及卷筒35均以一定的超前速度運行。當帶鋼頭部咬入夾送輥33后，夾送輥33由速度控制切換到轉矩控制，夾送輥33以前向張力使帶鋼穿過夾送輥；隨著帶鋼頭部在卷筒35上的卷取，夾送輥33由前向張力逐漸變為后向張力，當卷筒35建張后，夾送輥33輸出后向張力以承擔一部分卷取張力，其方向與卷筒35相反；同時，卷筒35在建張之后，由速度控制切換為轉矩控制，通過調節電機的輸出轉矩設定值，使帶鋼承受一定的張力并以該張力進行卷取。當帶鋼尾部離開精軋機末端機架31時，夾送輥33承擔的后向張力加大，同時，卷筒35由轉矩控制切換回速度控制，以同步速度運轉。當帶鋼尾部進入夾送輥33后，夾送輥33由轉矩控制切換回速度控制，以滯后速度運轉。同時卷筒35開始慢慢減速直到卷取完畢后停止。帶鋼由精軋末機架31軋出后，其頭部纏繞上卷筒以前，輥道32、夾送輥33、助卷輥34和卷筒35都采用比帶鋼運行速度快的超前速度設定，當松弛的帶鋼突然被繃緊時就容易被拉窄。帶鋼頭部由精軋末機架31軋出后，需要通過層流冷卻裝置36進行性能控制，溫度驟降。所以帶鋼被拉窄的部位一般發生在溫度最高，塑性最低的精軋出口處37。

目前，對上述情況的帶鋼拉窄現象是采用如圖所示的人工控制方式，參見圖4，當質檢站418發現帶鋼實測寬度低于目標寬度后通知卷取操作人員，卷取操作人員根據實際操作經驗對卷取機張力和相關設備的超前進行張力和速度的手動修正217。然后質檢站418觀察下一塊帶鋼的寬度實測情況，如果下一塊帶鋼寬度正常，卷取寬度的手動控制結束。如果下一塊帶鋼的寬度仍然被拉窄，那么操作人員繼續進行張力和速度的手動修正，直至卷取寬度正常。

上述這種手動控制寬度的方法存在以下問題：

卷取張力設定不精確。卷取機張力根據單位張力計算模型公式1獲得，這是經驗公式，雖然使用方便、簡單，但是由于其經驗值的獲得是通過有限的試驗得出，且不能持續更新，為了彌補不足，必須增加操作人員對張力的干預權限，以至出現諸多問題：