CN101452297A - 卷取机夹送辊压力的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷取机夹送辊压力的控制方法，该方法包括以下步骤：(1)测量带钢对两侧导板的压力值，并输入控制器；(2)计算两侧导板的压力差，并根据计算的压力差来判断带钢的游动方向；(3)根据两侧导板的压力值，计算带钢夹送辊两侧压力的调整量；(4)根据计算的夹送辊两侧压力的调整量，增大夹送辊在带钢游动方向一侧的压力，减小夹送辊另一侧的压力；重复上述步骤。通过连续测量、比较带钢游动时对两侧导板施加的压力，判断带钢的游动方向，自动调节夹送辊两侧的压力，以控制夹送辊的辊缝，保证带钢的卷形质量。

Description

卷取机夹送辊压力的控制方法

技术领域

本发明涉及冶金工业领域，特别是涉及一种卷取机夹送辊压力的控制方法。

背景技术

卷取机是热轧生产线的重要设备，用于将轧制的成品热轧带钢卷成钢卷。如图1所示，卷取机1主要包括侧导板、夹送辊11、助卷辊和卷筒等设备，侧导板包括传动侧侧导板12和操作侧侧导板13。夹送辊11的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢15施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变形；在尾部卷取阶段对带钢15施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。夹送辊11采用了全液压伺服控制，可以提供最高350KN的压力。侧导板12、13的主要作用是在带钢15咬入前对夹送辊11进行对中。在带钢15头部咬入后，对带钢15实施一定的夹紧力，以保证钢卷端面整齐，防止产生溢边和错层等缺陷。

在生产过程中，带钢15的卷形与夹送辊11的两侧辊缝的偏差有着密切的关系。夹送辊11的辊缝由一对液压缸控制，在带钢卷取过程中通过控制液压缸来调节夹送辊11上升或下降，以改变辊缝的大小。该辊缝取决于带钢15的厚度和提供带钢15接触压力的大小以及卷取机1的工作状态。夹送辊辊缝被最初定位成一个略小于带钢15厚度的预设辊缝，当带钢15头部通过时，夹送辊11弯曲带钢向下进入卷取机的导入板，在带钢15头部通过后，夹送辊11将调控压力使上夹送辊11压靠在带钢上。在带钢15卷在卷筒上之前，夹送辊11提供超前速度使夹送辊11和精轧机之间产生前张力；在带钢15卷上以后，夹送辊11以较低压力保留与带钢15的接触；当带钢15尾部离开首架精轧机后，夹送辊的压力随着带钢尾部离开精轧机的架数而增加，当带钢15离开精轧机时，夹送辊11将调控充足的张力来阻止夹送辊与带钢之间的打滑，并且夹送辊11将保留与卷筒之间的张力。夹送辊11调节辊缝有两种基本的工作方式，即位置方式和压力方式，位置方式是在带钢15进入卷取机以前，压力方式是在带钢15进入卷取机建立张力后才开始进行。

如图2所示，在带钢15卷取时，夹送辊11会向带钢15施加一定的压力。由于设备安装精度和夹送辊磨损不均匀等问题，夹送辊11两侧辊缝不会绝对相同，带钢15会向辊缝较大、阻力较小的一侧游动。当带钢15出现横向游动后，钢卷便无法卷整齐，容易发生外圈溢边的现象。

为了解决该问题，目前采用对夹送辊两侧压力进行人工修正的方法，具体方法如下：钢卷卷取完毕后，对其卷形质量进行观察。当发现卷层向一侧溢出后，在下一次带钢卷取时，增大夹送辊该侧的压力(减小该侧辊缝)，使带钢向另一侧游动，以改进卷形质量。人工修正压力方法存在以下缺点：

(1)只能根据上一卷带钢的实际卷形质量对下一卷带钢进行控制，无法实现对带钢卷形的动态控制。

(2)人工修正的精确度难以保证：由于观察卷形和选择调节量全凭操作人员的经验，经常出现修正过头或不足的情况，往往会影响卷形质量。

(3)由于生产中带钢的宽度和厚度规格经常发生变化，规格改变后操作人员必须频繁的修改夹送辊两侧的压力，极大地增加了操作人员的工作量。

另外，由于侧导板对带钢的夹紧力不足或卷取张力不足，带钢也会出现左右往复游动的问题，该问题会导致错层等缺陷产生。针对该缺陷，目前采用增大侧导板的夹持力或增大卷取机张力予以解决，但这种解决方法存在以下缺点：

(1)增大侧导板夹持力后，会导致侧导板严重磨损，必须每天进行更换和堆焊修复；

(2)增大侧导板夹持力后，带钢与卷筒之间会出现打滑现象，带钢会在轧机出口出现严重的起套问题；

(3)增大侧导板夹持力和卷取机张力都会受到设备能力限制，有时即使侧导板夹持力和卷取机张力设定到最大也不能完全消除错层缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种卷取机夹送辊压力的控制方法，可以实时调节夹送辊的辊缝，避免带钢左右往复游动，从而控制带钢的卷取质量。

本发明是这样实现的：卷取机包括侧导板、夹送辊、卷筒和控制器，夹送辊包括上、下夹送辊，由于下夹送辊是固定的，所调整的夹送辊仅涉及上夹送辊。根据本发明的卷取机夹送辊压力的控制方法，用于在带钢卷取过程中控制夹送辊两侧的压力，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)测量带钢对两个侧导板的压力值，并输入控制器；

(2)计算两个侧导板的压力差，并根据计算的压力差判断带钢的游动方向；

(3)根据两个侧导板的压力值，计算带钢夹送辊两侧压力的调整量；

(4)根据计算的夹送辊两侧压力的调整量，增大夹送辊在带钢游动方向一侧的压力，减小夹送辊另一侧的压力；

重复上述步骤，调节夹送辊两侧的压力，保证带钢的卷形质量。

进一步，在所述步骤(2)中，当两侧导板的压力差大于3KN时，再进行后面的步骤。主要是为了排除由于设备原因等造成的正常压力差，根据实际使用经验，当两侧导板的压力差大于3KN时，才启动夹送辊的压力控制。

其中，所述夹送辊两侧压力的调整量根据下面公式计算：

Fpd＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fsd/Fso

Fpo＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fso/Fsd

其中，Fpd表示夹送辊的传动侧压力的调整量；

      Fpo表示夹送辊的操作侧压力的调整量；

      w表示带钢宽度；h表示带钢厚度；

      δspec表示卷筒张力；

Factor表示夹送辊的压力系数，系数Factor取值为0.2～2.0。该压力系数通常情况下根据带钢厚度确定。当带钢厚度<7mm时，压力系数选择0.2～0.5，当带钢厚度≥7mm时，选择1.0～2.0。

Fsd表示传动侧侧导板的压力；

Fso表示操作侧侧导板的压力。

本发明的有益效果在于：通过连续测量侧导板的压力，并进行比较，判断带钢的游动方向，再根据侧导板的压力值计算夹送辊的压力调整量，对夹送辊进行调整，以控制夹送辊的辊缝，避免带钢的往复游动，从而有效地控制带钢的卷形质量。

附图说明

图1为带钢卷取机的装置示意图；

图2为卷取过程中带钢游动示意图；

图3为根据本发明的优选的夹送辊压力的控制方法的流程图；

图4为根据本发明的优选的夹送辊压力的控制方法的硬件配置图。

具体实施方式

本发明可以通过以下的实施例来做进一步详细说明，参见图3和图4所示。

在根据本发明的一个优选实施例中，夹送辊压力的控制方法包括以下步骤：

(1)测量带钢对两个侧导板12、13的压力值，并输入控制器。

在带钢15卷取过程中，侧导板油缸对带钢施加夹紧力，同时侧导板12、13也承受带钢15对其施加的反作用力。通过在操作侧侧导板和传动侧的侧导板上设置压力传感器，检测带钢15对两侧导板12、13的实际压力，并将测到的压力值输入控制器，例如PLC控制器。

考虑到因油缸动作、带钢头部板形差和宽度超差等因素会造成侧导板12、13的压力不稳定，因此必须避开带钢15头部25米左右进行调节。带钢15咬入卷取机后，侧导板12、13夹紧带钢，侧导板油缸压力波动趋于稳定后，开始对两侧导板压力进行测量。

(2)计算两侧导板12、13的压力差，并根据计算的压力差判断带钢15的游动方向。

对输入的两侧导板12、13的压力值进行比较，计算两侧导板12、13的压力差，并根据计算的压力差判断带钢15的游动方向。如果带钢15对操作侧侧导板13的压力大于带钢15对传动侧侧导板12的压力，表明带钢15向操作侧游动，夹送辊11操作侧的辊缝较大；相反，如果带钢15对操作侧侧导板13的压力小于带钢15对传动侧侧导板12的压力，表明带钢15向传动侧游动，夹送辊11传动侧的辊缝较大。

(3)根据两侧导板12、13的压力值，计算带钢夹送辊11两侧压力的调整量。

控制器会根据输入的侧导板12、13的压力值，自动计算夹送辊11两侧压力的调整量，计算公式如下：

Fpd＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fsd/Fso

Fpo＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fso/Fsd

其中，Fpd表示夹送辊的传动侧压力的调整量；

      Fpo表示夹送辊的操作侧压力的调整量；

      w表示带钢宽度；h表示带钢厚度；

      δspec表示卷筒张力；

Factor表示夹送辊的压力系数，取值为0.2～2.0。当带钢厚度<7mm时，压力系数Factor优选为0.2～0.5；当带钢厚度≥7mm时，压力系数Factor优选为1.0～2.0。

Fsd表示传动侧的侧导板的压力；

Fso表示操作侧的侧导板的压力。

具体计算数据见下表(F单位为KN)：

 

	Fsd＝30；Fso＝10	Fsd＝10；Fso＝20	Fsd＝10；Fso＝30
				Fpd	65.04	10.84	7.23
Fpo	7.23	43.36	65.04

其中，W＝1200mm，h＝2mm，δspec＝0.56N/mm²，Factor＝1。

(4)根据计算的夹送辊11两侧压力的调整量，增大夹送辊11在带钢游动方一侧的压力，减小夹送辊另一侧的压力。

前面表格中计算的数据分别为夹送辊11操作侧和传动侧的压力调整量。根据步骤(2)中判断的带钢15的游动方向，增大夹送辊11带钢游动方向一侧的压力，同时减小夹送辊11另一侧的压力。夹送辊压力的调整是通过设置在夹送辊两侧的油缸14调节实现的，也可选用其它已知方式。

例如，如果带钢15向传动侧游动，则增大夹送辊11传动侧的压力，同时减小夹送辊11操作侧的压力。相反，如果带钢15向操作侧游动，则增大夹送辊11操作侧的压力，同时减小夹送辊11传动侧的压力。

重复上述步骤，在带钢11的卷取过程中，及时的调节夹送辊11的辊缝，以保证带钢的卷取质量。

下面结合图3所示，详细描述根据本发明的夹送辊压力的控制方法的具体流程：

1.卷取开始；

2.在带钢15进入卷取机1以前，对夹送辊11进行位置控制：

3.判断夹送辊11两侧辊缝是否达到设定值，该设定值根据带钢15的厚度设定，如果没有达到设定值，继续对夹送辊11进行位置控制，如果达到设定值，进行后面的步骤；

4.判断夹送辊11两侧的压力是否>＝15KN，其目的是判断带钢15头部是否已咬入夹送辊，如果<15KN，继续对夹送辊11进行位置控制，如果>＝15KN，进行后面的步骤；

5.带钢15已经进入夹送辊11，夹送辊11切换为压力控制。

6.判断带钢15头部是否进入夹送辊25米，考虑到因油缸动作、带钢头部板形差和宽度超差等因素会造成侧导板12、13的压力不稳定，因此必须避开带钢头部25米进行调节，可以根据两侧导板12、13的压力值进行判断。

7.启动夹送辊11压力自动控制。

8.测量两侧导板12、13的压力值，并计算压力差。

9.判断两侧导板12、13的压力差是否>＝3KN，主要是为了排除由于设备原因等造成的正常压力差。如果<3KN，继续夹送辊11压力自动控制，如果>＝3KN，进行下面的步骤。

10.自动调整夹送辊11两侧的压力：根据计算的压力差判断带钢15的游动方向，根据测得的两侧导板12、13的压力值，计算夹送辊11两侧压力的调整量，增大带钢15游动方向一侧的夹送辊11的压力，减小夹送辊另一侧的压力。

11.判断夹送辊11两侧的压力是否<15KN，如果小于15KN，表明带钢15已离开夹送辊11，带钢15的卷取过程结束，夹送辊11转为位置控制，如果>＝15KN，重复步骤7—11。

12.卷取结束。

如图4所示，上述卷取机夹送辊压力的控制方法可以是这样实现的：通过压力传感器测量带钢15对侧导板12、13的压力；利用压流转换模块将压力传感器输出的电流信号转换为电压信号；通过输入输出板采集电压信号，传送至PLC控制器的CPU模块；CPU模块将侧导板12、13的压力值换算为夹送辊11的压力调整量，并将电压信号传递至输入输出板；再通过输入输出板将电压信号传递至压流转换模块，转换为电流信号，从而控制夹送辊11的油缸14对夹送辊压力进行调节；通过位置传感器检测夹送辊11的实际辊缝，脉冲转换板将脉冲信号转换为电压信号，通过输入输出板采集电压信号，传送至CPU模块，形成位置反馈回路。

根据本发明的控制方法，通过连续测量、对比带钢15游动时对两侧导板12、13施加的压力差值，不断调节夹送辊11两侧压力差，以控制夹送辊11的辊缝，这样就可以实现夹送辊压力和卷形质量的自动、动态调节。

应当可以理解，在不偏离其精神和中心特征的情况下本发明可以其它形式实现。因此这里的实施例和具体的实施方式是示意性并不是限制性，并且本发明并不限定在这里给出的详细描述中。

Claims (5)

1.一种卷取机夹送辊压力的控制方法，卷取机包括侧导板、夹送辊、卷筒和控制器，该方法用于在带钢卷取过程中控制夹送辊两侧的压力，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)测量带钢对两侧导板的压力值，并输入控制器；

(2)计算两侧导板的压力差，并根据计算的压力差判断带钢的游动方向；

(3)根据两侧导板的压力值，计算带钢夹送辊两侧压力的调整量；

(4)根据计算的夹送辊两侧压力的调整量，增大夹送辊在带钢游动方向一侧的压力，减小夹送辊另一侧的压力；

重复上述步骤，以调节夹送辊两侧的压力。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，当两侧导板的压力差大于3KN时，再进行后面的步骤。

3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述夹送辊两侧压力的调整量根据下面公式计算：

Fpd＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fsd/Fso

Fpo＝(w×h×δspec×0.001/0.8+20)×Factor×Fso/Fsd

其中，Fpd表示夹送辊的传动侧压力的调整量；

Fpo表示夹送辊的操作侧压力的调整量；

w表示带钢宽度；h表示带钢厚度；

δspec表示特定卷筒张力；

Factor表示夹送辊的压力系数；

Fsd表示传动侧的侧导板的压力；

Fso表示操作侧的侧导板的压力。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述夹送辊的压力系数Factor为0.2～2.0。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，当带钢厚度<7mm时，压力系数Factor为0.2～0.5；当带钢厚度≥7mm时，压力系数Factor为1.0～2.0。

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