CN103658227B - 一种消除带钢开卷长度偏差的方法 - Google Patents

Abstract

一种消除带钢开卷长度偏差的方法，通过钢卷上卷前的信息防错预警处理，在生产计划下发的同时立即识别出所有系统下发外径与实际外径存在较大偏差的“问题钢卷”，防止“问题钢卷”穿带时的带钢输出长度误差，从而避免了开卷穿带过程输出带钢长度过长被扯断，或输出长度不足造成夹送辊负载过大跳电的生产事故，提高钢卷现代化集批大生产的过程稳定性和自动化程度，适用于各种带钢开卷穿带作业领域。

Description

一种消除带钢开卷长度偏差的方法

技术领域

本发明涉及一种金属带钢开卷穿带作业领域，尤其涉及一种应用于带钢开卷前通过钢卷信息校正以提高开卷精度的方法。

背景技术

目前，在钢铁生产领域中，钢卷的开卷穿带作业是现代钢材连续退火线工序所必不可少的，在进行带材的缝合或焊接前，后行带钢必须经开卷机开卷而后穿带至焊机或缝合机处，当前连续作业线的钢卷自动开卷穿带的基本流程为：

钢卷经对高对中后插入开卷机芯轴，接下来是一个全自动的开卷穿带过程。整个过程包括：芯轴外轴承支撑上升→开卷机压辊、穿带磁力皮带（通磁）压下→钢卷反转探测钢卷头→反转停止→穿带用钢带导向台到位→磁力皮带吸附钢卷带头，此后开卷机芯轴带动钢卷转动，带头依次经过穿带夹送辊、直头机、转向辊等设备直至焊机或缝合机处。

如图1所示，而在整个穿带过程中，为了保持带钢穿带的线速度恒定，基础自动化控制系统（L1）需要实时计算开卷机上钢卷的剩余卷径以控制开卷机芯轴的角速度，而钢卷的初始开卷外径值是计算剩余卷径的一个重要参数，连续退火线钢卷的初始开卷外径由生产过程控制系统下发传送至基础自动化控制系统，而生产过程控制系统(L2)中连退机组的初始开卷外径值即为前道机组连轧机钢卷卷取时的计算外径。

然而，在实际的现场生产过程中我们发现，连轧机卷取计算外径时要利用到钢卷套筒的理论转速值，一旦出现套筒打滑现象，那么就会出现理论转速与钢卷实际转速不符，最终也就导致连轧机组卷取计算外径（即连退机组初始开卷外径）和钢卷实际外径间存在误差，具体如下：

由线速度(ν)＝角速度(ω)×半径(r)可知，连退机组为了确保带钢恒速穿带，当基础自动化控制系统中所获得的初始开卷外径值小于实际初始外径时时，即r_下发<r_实际，按照此参数计算的开卷角速度会偏大，即(ν恒/r_下发)>(ν恒/r_实际)，如图2所示，过大的角速度造成开卷机输出的带钢过长，多余长度的带钢在夹送辊和开卷机之间悬垂，悬垂过长可能导致焊接结束机组建立张力时扯断带钢；同理，当基础自动化控制系统中获得的下发外径大于实际初始外径时时，钢卷按照此参数计算的开卷角速度会偏小，造成钢卷输送的带钢长度不足，严重时造成夹送辊负载过大以致跳电。

发明内容

为了解决现有技术下存在的过大的角速度造成开卷机输出的带钢过长，多余长度的带钢在夹送辊和开卷机之间悬垂或基础自动化控制系统中获得的下发外径大于实际初始外径时时，钢卷按照此参数计算的开卷角速度会偏小，造成钢卷输送的带钢长度不足的问题，本发明提供了一种消除带钢开卷长度偏差的方法，根据生产过程控制系统中获得的带钢宽度，卷重，比重等信息通过近似法计算钢卷初始外径，并将其与生产过程控制系统下发外径进行比对，以识别出机组可承受的误差区间外的“问题钢卷”，消除钢卷外径误差造成的生产隐患，本发明具体如下所述：

一种消除带钢开卷长度偏差的方法，包括以下步骤：

1）判断待上机钢卷是否带有套筒；

2)制作套筒信息静态表并下发至生产过程控制系统中，包括套筒型号及对应的套筒外径参数；

此处应注意，套筒在使用一定次数后需要进行修磨加工，将修磨后的套筒外径及时在套筒信息静态表中进行更新，而不是根据套筒型号始终采用默认的套筒外径，以提高计算精度。

3)由以下公式得出钢卷理论外径d_理论外径：

其中T，单位kg，为钢卷卷重，W，单位mm，为带钢宽度，ρ，单位g/cm³，为材料比重，d_套筒，单位mm，为套筒外径；

4)判断钢卷为不带套筒时，d_套筒取钢卷内径值，即上道机组的卷取机外径；而判断钢卷带有套筒时，则d_套筒从生产过程控制系统中的套筒信息静态表中读取，无套筒编号时则采用套筒默认初始外径；

5）对理论外径进行修正，由以下公式得出钢卷初始外径修正值d_{初始外径修正}：

d_{初始外径修正}(mm)＝d_理论外径(mm)*（1+K_修正系数）；

6）由以下公式得出外径偏差导致的带钢穿带输出量偏差L_输出偏差：

其中，V_{穿带线速度}，单位m/min，为带钢开卷穿带线速度，d_{L2下发直径}，单位mm，为下发入生产过程控制系统中的连轧机组卷取计算外径；

根据实际机组开卷机与焊机间通道线长度确定报警阀值L_报警，进行偏差比对，若L_输出偏差≧L_报警，生产过程控制系统报警，反之则正常工作；

7）上述步骤6中如系统报警，则由人工对报警带钢进行信息校对，在基础自动化控制系统人工输入测量外径值替换生产过程控制系统下发直径，使生产过程控制系统继续正常工作。

根据本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，其特征在于，步骤5中的K_{修正 系数}的取值范围为0.001～0.015。

K_修正系数的取值范围为0.001～0.015，该K_修正系数由各种不同规格板材对应得出，K_修正系数以静态表的形式存储在基础自动化控制系统的数据库中。

由于钢卷钢卷层间间隙的占积率，为了得到更准确的初始外径值，对理论外径进行修正，其中带钢的厚度规格越薄，钢卷的圈数越多，占积率越大，则K_修正系数的取值越大。

根据本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，其特征在于，步骤六中的报警阀值L_报警，其具体范围为0.2m/min~0.55m/min。

报警阀值L_报警的具体范围为0.2m/min~0.55m/min，该L_报警具体数值开卷机至焊机间的通道线距离决定，对于连退作业线，开卷机与焊机间通道线长度通常在10~35米。通道线短，较小的带钢输出偏差即可能造成故障，报警阀值应设置小。

上述各步骤的参数读取、公式计算以及信息判断均在生产过程控制系统中完成。

本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，其整体思路为，通过钢卷上卷前的信息防错预警处理，在生产计划下发的同时立即识别出所有系统下发外径与实际外径存在较大偏差的“问题钢卷”，防止“问题钢卷”穿带时的带钢输出长度误差，从而避免了开卷穿带过程输出带钢长度过长被扯断，或输出长度不足造成夹送辊负载过大跳电的生产事故，提高钢卷现代化集批大生产的过程稳定性和自动化程度。

使用本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，能有效地防止由于计算初始外径值与实际初始外径值偏差过大，造成开卷穿带作业过程带钢输送量的偏差超过机组承受能力所带来的带钢扯断，穿带夹送辊过负荷跳电等事故；

2.本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，能预先识别生产技术中的“问题钢卷”，大大提高了开卷穿带过程及后续焊接建张过程的带钢运行稳定性，提高了连续退火线的生产稳定性；

3.本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，仅需要对问题钢卷进行手工测量外径确认，不再需要手工测量每个钢卷的外径进行人工防错，节省了劳动力，提高了自动化程度。

4本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，由于校准了钢卷的初始开卷外径，与钢卷正常生产时的甩尾量控制方法结合，还提高了甩尾精度，防止逃带事故的发生。

附图说明

图1为现有技术下的钢卷外径的信息传递流程图

图2为带钢开卷穿带过程出现带钢长度偏差的示意图

图3本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法对钢卷上卷前的信息防错处理流程图。

图中:1-带钢，2-开卷机，3-夹送辊，4-焊机/缝合机，5-卷径误差造成的悬垂钢带，L1系统-基础自动化控制系统，L2系统-生产过程控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法做进一步的描述。

如图3所示，一种消除带钢开卷长度偏差的方法，包括以下步骤：

1）判断待上机钢卷是否带有套筒；

2)制作套筒信息静态表并下发至生产过程控制系统中，包括套筒型号及对应的套筒外径参数；

此处应注意，套筒在使用一定次数后需要进行修磨加工，将修磨后的套筒外径及时在套筒信息静态表中进行更新，而不是根据套筒型号始终采用默认的套筒外径，以提高计算精度。

3)由以下公式得出钢卷理论外径d_理论外径：

其中T，单位kg，为钢卷卷重，W，单位mm，为带钢宽度，ρ，单位g/cm³，为材料比重，d_套筒，单位mm，为套筒外径；

4)判断钢卷为不带套筒时，d_套筒取钢卷内径值，即上道机组的卷取机外径；而判断钢卷带有套筒时，则d_套筒从生产过程控制系统中的套筒信息静态表中读取，无套筒编号时则采用套筒默认初始外径；

5）对理论外径进行修正，由以下公式得出钢卷初始外径修正值d_{初始外径修正}：

d_{初始外径修正}(mm)＝d_理论外径(mm)*（1+K_修正系数）；

6）由以下公式得出外径偏差导致的带钢穿带输出量偏差L_输出偏差：

其中，V_{穿带线速度}，单位m/min，为带钢开卷穿带线速度，d_{L2下发直径}，单位mm，为下发入生产过程控制系统中的连轧机组卷取计算外径；

根据实际机组开卷机与焊机间通道线长度确定报警阀值L_报警，进行偏差比对，若L_输出偏差≧L_报警，生产过程控制系统报警，反之则正常工作；

7）上述步骤6中如系统报警，则由人工对报警带钢进行信息校对，在基础自动化控制系统人工输入测量外径值替换生产过程控制系统下发直径，使生产过程控制系统继续正常工作。

上述的步骤5中的K_修正系数的取值范围为0.001～0.015。

K_修正系数的取值范围为0.001～0.015，该K_修正系数由各种不同规格板材对应得出，K_修正系数以静态表的形式存储在基础自动化控制系统的数据库中。

由于钢卷钢卷层间间隙的占积率，为了得到更准确的初始外径值，对理论外径进行修正，其中带钢的厚度规格越薄，钢卷的圈数越多，占积率越大，则K_修正系数的取值越大。

上述的步骤六中的报警阀值L_报警，其具体范围为0.2m/min~0.55m/min。

报警阀值L_报警的具体范围为0.2m/min~0.55m/min，该L_报警具体数值由开卷机至焊机间的通道线距离决定，对于连退作业线，开卷机与焊机间通道线长度通常在10~35米。通道线短，较小的带钢输出偏差即可能造成故障，报警阀值应设置小。

上述各步骤的参数读取、公式计算以及信息判断均在生产过程控制系统中完成。

实施例

本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，以该连续退火线的开卷作业为例：机组生产板材的厚度规格有0.255mm和0.285mm两种，生产的成品钢卷重量在15~20t之间，并有0.5mm规格的返回卷用于工艺过渡调整，各规格钢卷的比重值均为7.65g/cm³，开卷机至焊机间的通道线距离为25米，上道机组钢卷内径默认值为508mm，带钢开卷穿带线速度为30m/min，报警阈值L_报警在本实施例中设定为0.3m/min，K_修正系数见下表。

厚度规格(mm)	K修正系数
		0.255	0.009
0.285	0.008
		0.5	0.002

表1本实施例中的0.255mm板材、0.285mm板材和0.5MM返回卷的K_修正系数的静态表

以下各数据读取，传输、计算、反馈、覆盖过程均在生产过程控制系统中自动完成。

生产过程控制系统计划下发的钢卷信息如表2所示，采用公式

计算计划中钢卷的d_理论外径，各规格钢卷对应的K修正系数以及套筒外径均在静态表中读取，采用公式

d_{初始外径修正}＝d_理论外径*（1+K_修正系数）

计算计划中钢卷的初始修正外径，然后根据公式

计算计划中带钢的输出长度偏差值，根据报警阈值在生产过程控制系统钢卷计划画面显示报警钢卷信息，具体结果如下表2。

表2本实施例的生产过程控制系统计划画面显示

本发明的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，通过钢卷上卷前的信息防错预警处理，在生产计划下发的同时立即识别出所有系统下发外径与实际外径存在较大偏差的“问题钢卷”，防止“问题钢卷”穿带时的带钢输出长度误差，从而避免了开卷穿带过程输出带钢长度过长被扯断，或输出长度不足造成夹送辊负载过大跳电的生产事故，提高钢卷现代化集批大生产的过程稳定性和自动化程度，适用于各种带钢开卷穿带作业领域。

Claims (2)

1.一种消除带钢开卷长度偏差的方法，包括以下步骤：

1)判断待上机钢卷是否带有套筒；

2)制作套筒信息静态表并下发至生产过程控制系统中，包括套筒型号及对应的套筒外径参数；

3)由以下公式得出钢卷理论外径d_理论外径：

其中T，单位kg，为钢卷卷重，W，单位mm，为带钢宽度，ρ，单位g/cm³，为材料比重，d_套筒，单位mm，为套筒外径；

4)判断钢卷为不带套筒时，d_套筒取钢卷内径值，即上道机组的卷取机外径；而判断钢卷带有套筒时，则d_套筒从生产过程控制系统中的套筒信息静态表中读取，无套筒编号时则采用套筒默认初始外径；

5)对理论外径进行修正，由以下公式得出钢卷初始外径修正值d_{初始外径修正}：

d_{初始外径修正}(mm)＝d_理论外径(mm)*(1+K_修正系数)；

其中，K_修正系数的取值范围为0.001～0.015，该K_修正系数由各种不同规格板材对应得出，由于钢卷层间间隙的占积率，为了得到更准确的初始外径值，对理论外径进行修正，其中带钢的厚度规格越薄，钢卷的圈数越多，占积率越大，则K_修正系数的取值越大，K_修正系数以静态表的形式存储在基础自动化控制系统的数据库中；

6)由以下公式得出外径偏差导致的带钢穿带输出量偏差L_输出偏差：

其中，V_{穿带线速度}，单位m/min，为带钢开卷穿带线速度，d_{L2下发直径}，单位mm，为下发入生产过程控制系统中的连轧机组卷取计算外径；

根据实际机组开卷机与焊机间通道线长度确定报警阀值L_报警，进行偏差比对，若L_输出偏差≧L_报警，生产过程控制系统报警，反之则正常工作；

7)上述步骤6)中如系统报警，则由人工对报警带钢进行信息校对，在基础自动化控制系统人工输入带钢钢卷的测量外径值替换生产过程控制系统下发直径，使生产过程控制系统继续正常工作。

2.如权利要求1所述的一种消除带钢开卷长度偏差的方法，其特征在于，步骤6)中的报警阀值L_报警，其具体范围为0.2m/min～0.55m/min。