CN104043680B - 一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法 - Google Patents

Abstract

一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法，属控制领域。其在卷取机组入口设置一测温仪，在上位机建立一初始辊缝设定值静态表，根据不同规格带钢的特点，设定不同的助卷辊的初始辊缝设定值；当上位机得到“咬钢”信号后，在助卷辊的初始辊缝设定值静态表内检索相应的三个助卷辊的初始辊缝设定值，再将这三个值下发给卷取机的卷取基础自动化计算机，卷取基础自动化计算机根据实际卷取温度对辊缝设定值进行对应的补偿修正。其充分考虑到卷取温度、带钢宽度、带钢厚度对钢卷内圈卷层松紧的影响，兼顾这些因素对钢卷内圈卷层松紧的影响，能保证各类钢卷内圈致密，有效减少卷取机打滑事故的发生，并可改善厚规格带钢导入，减少废钢事故的发生。

Description

一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法

技术领域

本发明属于热连轧卷取工艺控制领域，尤其涉及一种用于卷取机助卷辊的辊缝设定的方法。

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。

卷取机位于精轧机组后，为热连轧生产线的最后一道工序。

卷取机的主要机械结构参见图1，卷取机主要包括辊道11、侧导板12、夹送辊13、三根助卷辊14和卷筒15等主要设备。

其中，辊道11主要负责将带钢由精轧机组输送至卷取机。侧导板12主要作用是对中带钢。夹送辊13的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变形；在尾部卷取阶段对带钢施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。助卷辊14帮助弯曲带钢，并使带钢紧紧缠绕上卷筒15。卷筒15是卷取机的核心设备，在带钢缠绕上后，对其施加前向张力，以确保卷形质量合格。

在现有技术中，助卷辊的辊缝参数由两部分组成：一个是带钢厚度，由上位机下传给卷取基础自动化计算机。另一个是辊缝附加值，可以在一定范围内对辊缝进行人为修改。

现有技术的助卷辊的辊缝设定公式如下：

S1＝H+C1

其中S1：一号助卷辊的辊缝设定值(mm)；

H：目标带钢厚度(mm)；

C1：一号助卷辊的辊缝附加值8.5(mm)；

S2＝H+C2

其中S2：二号助卷辊的辊缝设定值(mm)；

H：目标带钢厚度(mm)；

C2：二号助卷辊的辊缝附加值6.5(mm)；

S3＝H+C3

其中S3：三号助卷辊的辊缝设定值(mm)；

H：目标带钢厚度(mm)；

C3：三号助卷辊的辊缝附加值5.5(mm)；

在生产实践中我们发现，现有技术的助卷辊的辊缝设定公式在卷取带钢时存在很多缺点，主要的问题暴露在以下方面。

1)薄板较容易发生打滑事故：按现有技术的助卷辊的辊缝设定公式，一号助卷辊的辊缝应该设定为带钢厚度+8.5mm，当带钢头部通过一号助卷辊后，助卷辊下压至带钢需要0.077秒的时间，而薄板穿带的速度通常在11～12米/秒左右，这样带钢头部通过助卷辊841毫米后，助卷辊才能咬送带钢，而此时带钢头部实际已经到达了二号助卷辊。由于3个助卷辊在带钢头部缠绕卷筒的第1圈时没有很好的起到夹持、咬送带钢的作用，造成薄带钢头部无法紧紧的缠绕上卷筒，打滑事故也就较容易发生；

2)在厚板生产时，带钢头部成形不良、废钢等问题：现有技术的助卷辊的辊缝设定公式在卷取极限厚板的时候辊缝过小，一方面这增加了带钢进入时对助卷辊的冲击力，易导致助卷辊的辊面受损；另一方面，带钢头部咬入困难，成形不良，易发生废钢事故。

3)没有考虑卷取温度的影响：在厚度规格和宽度规格相同的前提下，温度越高的带钢头部越难缠紧卷筒，容易发生打滑事故。现有技术的助卷辊的辊缝设定公式没有考虑卷取温度的影响。

4)没有考虑宽度的影响：在厚度规格和卷取温度相同的前提下，宽度较窄的带钢头部较难缠紧卷筒，容易发生打滑事故，现有技术的助卷辊的辊缝设定公式同样没有考虑宽度规格的影响。

通过交流和资料查询获悉，各热轧产线都存在人工干预多，且均未考虑卷取温度和宽度规格影响的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其充分考虑到卷取温度、带钢宽度、带钢厚度对钢卷内圈卷层松紧的影响，根据带钢厚度、带钢宽度和卷取温度对助卷辊辊缝进行设定，兼顾这些因素对钢卷内圈卷层松紧的影响，能保证各类钢卷内圈致密，有效减少卷取机打滑事故的发生，并可改善厚规格带钢导入，减少废钢事故的发生。

本发明的技术方案是：提供一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法，包括上位机将带钢厚度下传给卷取基础自动化计算机，卷取基础自动化计算机计算最终辊缝设定值，卷取基础自动化计算机通过助卷辊伺服阀系统控制助卷辊的驱动油缸，使三个助卷辊的实际辊缝分别到达其最终辊缝设定值，其特征是所述助卷辊的辊缝设定方法包括下列步骤：

A、在精轧机组的F1机架设置一组压力检测设备，用于检测带钢头部进入精轧机组时F1机架轧制力的变化，所述压力检测设备的输出信号送至精轧基础自动化计算机，用于判断F1机架是否“咬钢”，并由精轧基础自动化计算机将“咬钢”信号上传至上位机；

B、在卷取机组的入口处设置一个测温仪，用于检测带钢头部进入卷取机组入口处时的温度；

C、在上位机建立一个初始辊缝设定值静态表，依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值，对带钢进行粗略分类，根据不同规格带钢的特点，设定不同的助卷辊的初始辊缝设定值S′；

D、当上位机得到F1机架的“咬钢”信号以后，根据带钢的目标厚度和目标宽度，在助卷辊的初始辊缝设定值静态表内检索相应的三个助卷辊的初始辊缝设定值，再将这三个值下发给卷取机组的卷取基础自动化计算机；

E、当带钢头部到达测温仪时，测温仪以一定的采样周期检测带钢头部若干点的温度，并将检测到的温度值传送给卷取机组的卷取基础自动化计算机；

F、卷取基础自动化计算机根据带钢头部的若干个实测温度计算平均实测卷取温度，并进行合理性校验；

G、当平均实测卷取温度的数值不在500～780摄氏度范围内时，执行第H步；当其在500～780摄氏度范围内时，执行第I步；

H、若平均实测卷取温度超过500～780摄氏度，则卷取基础自动化计算机直接采用初始辊缝设定值S′为最终辊缝设定值S″；

I、卷取基础自动化计算机根据三个助卷辊的初始辊缝设定值S′1、S′2、S′3和平均实测卷取温度，利用补偿修正计算公式分别计算三个助卷辊的最终辊缝设定值S″1、S″2和S″3，对助卷辊的初始辊缝设定值分别进行补偿修正；

J、卷取基础自动化计算机通过助卷辊伺服阀系统控制助卷辊的驱动油缸，使助卷辊的实际辊缝到达最终辊缝设定值S″；

K、内置于助卷辊的驱动油缸内的位置传感器检测助卷辊的实际辊缝，并将实际辊缝的检测值实时反馈给卷取基础自动化计算机。

其所述的辊缝设定方法根据带钢厚度和宽度对带钢进行分类，每类带钢均有相应的初始辊缝设定值与之对应；同时，所述的辊缝设定方法在卷取机入口处设置测温仪，根据实际卷取温度对辊缝设定值进行对应的补偿修正，以保证薄规格带钢的内圈致密，不发生打滑，减少厚规格带钢进入时对助卷辊的冲击力，防止助卷辊的辊面受损，并改善厚规格带钢导入工况，减少废钢事故的发生。

其所述的初始辊缝设定值静态表格依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值对带钢进行粗略分类，根据不同规格带钢的特点采取不同的助卷辊的初始辊缝设定值；其所述助卷辊的初始辊缝设定值静态表划分如下：

第一级：目标宽度，以w≤1200和w>1200为界将目标宽度划分为2个区间，其中的w为宽度值，单位：mm；

第二级：目标厚度，以h<2.38、2.38-4.05、4.05-5.53、5.53-6.99、6.99-10.99、10.99-13.99、13.99-16.99和h>16.99为界，将目标厚度划分为8个区间，其中的h为厚度值，单位：mm；

目标宽度为第一检索变量，目标厚度为第二检索变量；根据实验获得的数据，在每一区间内存储3个助卷辊的初始辊缝设定值；对于将要卷取的带钢，根据其目标宽度和目标厚度，在初始辊缝设定值静态表中检索到相对应的3个助卷辊的初始辊缝设定值。

其所述测温仪的采样周期为毫秒级时间间隔。

其所述卷取基础自动化计算机对平均实测卷取温度的合理性校验，包括对平均实测卷取温度的数值进行逻辑判断，当其不在500～780摄氏度范围内时，执行第G步；当其在500～780摄氏度范围内时，执行第H步。

具体的，其所述的补偿修正计算公式包括下列计算公式：

S″1＝S′1-(-0.98+0.002*T)

其中，S″1：一号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′1：一号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度；

S″2＝S′2-(-0.98+0.002*T)

其中，S″2：二号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′2：二号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度；

S″3＝S′3-(-0.98+0.002*T)

其中，S″3：三号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′3：三号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度。

进一步的，所述卷取机助卷辊的辊缝是指卷取机卷筒与助卷辊之间的辊缝间隙。

其所述的助卷辊包括一至三号助卷辊。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.在助卷辊的辊缝计算设定过程中，充分考虑了带钢宽度和卷取温度的影响，保证薄规格带钢的内圈致密，可明显减少薄板打滑事故；

2.能减少厚规格带钢进入时对助卷辊的冲击力，防止助卷辊的辊面受损；并可改善厚规格带钢导入，减少或避免废钢事故的发生。

附图说明

图1是卷取机的主要设备构成示意图；

图2是本发明技术方案中硬件构成示意图；

图3为本发明控制方法的流程示意图。

图中1为带钢，10为卷取机组，11为辊道，12为侧导板，13为夹送辊，14为三根助卷辊，15为卷筒，20为精轧机组，21为F1机架，22为压力检测设备，23为精轧基础自动化计算机，16为油缸，17为卷取基础自动化计算机，18为助卷辊伺服阀系统，19为位置传感器，30为上位机，40为测温仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，卷取机主要包括辊道11、侧导板12、夹送辊13、三根助卷辊14和卷筒15等主要设备组件。

其中，辊道11主要负责将带钢由精轧机组输送至卷取机。侧导板12主要作用是对中带钢。夹送辊13的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变形；在尾部卷取阶段对带钢施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。助卷辊14帮助弯曲带钢，并使带钢紧紧缠绕上卷筒15。卷筒15是卷取机的核心设备，在带钢缠绕上后，对其施加前向张力，以确保卷形质量合格。

结合图2和图3可知，本发明专利提供的卷取机助卷辊的辊缝设定方法的具体控制步骤如下：

(1)带钢1咬入精轧机组20的F1机架21，压力检测设备22检测到F1机架轧制力变化，精轧基础自动化计算机23判断F1机架咬钢，并将咬钢信号上传至上位机30；

(2)上位机30得到F1机架的咬钢信号以后，根据带钢的目标厚度和目标宽度在助卷辊的初始辊缝设定值静态表内检索相应的一至三号3个助卷辊的初始辊缝设定值，再将这3个值下发给卷取机组10的卷取基础自动化计算机17；

(3)当带钢头部21到达测温仪40时，测温仪以一定的采样周期检测带钢头部若干点的温度，给卷取机组10的卷取基础自动化计算机17；

(4)卷取基础自动化计算机17根据带钢头部的若干个实测温度计算平均实测卷取温度，并进行合理性校验，若平均实测卷取温度超出500-780摄氏度，则直接采用一至三号助卷辊的初始辊缝设定值S′为其最终辊缝设定值S″；

(5)卷取基础自动化计算机17根据一至三号3个助卷辊的初始辊缝设定值S′和平均实测卷取温度，利用前述的补偿修正计算公式4、5、6分别计算一至三号助卷辊的最终辊缝设定值S″1、S″2和S″3；

(6)卷取基础自动化计算机17通过助卷辊伺服阀系统18控制油缸16，使助卷辊的实际辊缝到达最终辊缝设定值S″；内置于油缸16内的位置传感器19检测助卷辊的实际辊缝并反馈给卷取基础自动化计算机17。

本技术方案的原理阐述：

鉴于现有技术的助卷辊的辊缝设定公式在卷取带钢时存在很多缺点，必须设计新的辊缝设定方法。但对钢卷内圈卷层松紧程度的影响因素很多，如果全部采用数据量过大。根据大量实验，我们确定了对钢卷内圈卷层松紧程度影响最相关的因素分别是：带钢厚度、带钢宽度和带钢卷取温度。

首先，根据带钢厚度和宽度对带钢进行分类，每类带钢有相应的初始辊缝设定值与之对应；其次，在卷取机入口新增温度检测设备，根据实际卷取温度对辊缝设定值进行相应的补偿修正。

本技术方案采用上述技术手段，以期达到保证薄规格带钢的内圈致密，不发生打滑；减少厚规格带钢进入时对助卷辊的冲击力，防止助卷辊的辊面受损。并改善厚规格带钢导入，减少废钢事故发生的发明目的。

本技术方案对带钢的分类方法：

在上位机建立初始辊缝设定值静态表(简称静态表格)，依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值对带钢进行粗略分类，根据不同规格带钢的特点采取不同的助卷辊的初始辊缝设定值。

新建的助卷辊的初始辊缝设定值静态表划分如下：

第一级：目标宽度，划分为2个区间；

第二级：目标厚度，划分为8个区间。

目标宽度为第一检索变量，目标厚度为第二检索变量。根据实验获得的数据，在每一区间内存储3个助卷辊的初始辊缝设定值。对于将要卷取的带钢，根据其目标宽度和目标厚度，在静态表中检索到相应的3个助卷辊的初始辊缝设定值。

表一助卷辊的初始辊缝设定值静态表S′[mm]

本技术方案对卷取温度因素的补偿修正：

如前所述，在对钢卷内圈卷层松紧程度影响的最相关的因素中，除了带钢厚度、带钢宽度外，还有带钢卷取温度。由于部分带钢的头部、中部和尾部的卷取温度的设定值可能不同，且卷取实际温度可能与设定温度存在较大差异，所以不能使用卷取温度设定值，而只能采用卷取温度实际值对助卷辊的初始辊缝设定值进行补偿修正，最终确定助卷辊的最终辊缝设定值。

在卷取机入口新增温度检测设备，该检测设备以一定的采样周期对带钢的实际的卷取温度进行测量，并将测量结果传给卷取基础自动化计算机。卷取基础自动化计算机根据带钢头部的若干个实测温度计算平均实测卷取温度。并利用下列公式对助卷辊的初始辊缝设定值进行补偿修正。

S″1＝S′1-(-0.98+0.002*T)

其中，S″1：一号助卷辊的最终辊缝设定值[mm]；

S′1：一号助卷辊的初始辊缝设定值[mm]；

T：平均实测卷取温度；

S″2＝S′2-(-0.98+0.002*T)

其中，S″2：二号助卷辊的最终辊缝设定值[mm]；

S′2：二号助卷辊的初始辊缝设定值[mm]；

T：平均实测卷取温度；

S″3＝S′3-(-0.98+0.002*T)

其中，S″3：三号助卷辊的最终辊缝设定值[mm]；

S′3：三号助卷辊的初始辊缝设定值[mm]；

T：平均实测卷取温度。

实施例：

本技术方案已在宝山钢铁股份有限公司热轧厂卷取机组上进行了试验，达到了预期的技术效果，实现了其发明目的。

(1)卷取测温仪相关参数信息：LAND公司，system4，测温仪型号：M2300～1100，响应速度5ms(0to95％)；处理器型号：landmarkgraphic，输出更新频率：10ms。

(2)带钢的宽度采用目标值。

(3)带钢的厚度采用目标值。

其在上位机建立静态表格，依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值对带钢进行分类，根据不同规格带钢的特点采取不同的助卷辊的初始辊缝设定值如下表所示：

表二、热轧使用的助卷辊的初始辊缝设定值静态表[单位：mm]

在卷取基础自动化计算机中，根据带钢头部的实测温度计算平均实测卷取温度，并利用前述补偿修正计算公式4、5、6对助卷辊的初始辊缝设定值进行补偿修正，得到如表三所示的最终辊缝设定值。

表三、目标宽度≤1200mm的带钢在不同平均实测卷取温度下的最终辊缝设定值[单位：mm]：

卷取基础自动化计算机通过助卷辊伺服阀系统控制油缸，使助卷辊的实际辊缝到达最终辊缝设定值S″；内置于油缸内的位置传感器检测助卷辊的实际辊缝并反馈给卷取基础自动化计算机。

本发明所提供了一种卷筒与助卷辊之间的辊缝间隙(即前述所称助卷辊的辊缝)的设定步骤及其控制方法，该方法充分考虑到了卷取温度、带钢宽度、带钢厚度对钢卷内圈卷层松紧的影响，根据带钢厚度、带钢宽度和卷取温度对助卷辊辊缝进行补偿修正和设定，兼顾了这些因素对钢卷内圈卷层松紧的影响，能保证各类钢卷内圈致密，有效地减少了卷取机打滑事故的发生，并可改善厚规格带钢导入，减少废钢事故的发生。

本发明可广泛用于热连轧卷取工艺的控制领域。

Claims (7)

1.一种卷取机助卷辊的辊缝设定方法，包括上位机将带钢厚度下传给卷取基础自动化计算机，卷取基础自动化计算机计算最终辊缝设定值，卷取基础自动化计算机通过助卷辊伺服阀系统控制助卷辊的驱动油缸，使三个助卷辊的实际辊缝分别到达其最终辊缝设定值，其特征是所述助卷辊的辊缝设定方法包括下列步骤：

A、在精轧机组的F1机架设置一组压力检测设备，用于检测带钢头部进入精轧机组时F1机架轧制力的变化，所述压力检测设备的输出信号送至精轧基础自动化计算机，用于判断F1机架是否“咬钢”，并由精轧基础自动化计算机将“咬钢”信号上传至上位机；

B、在卷取机组的入口处设置一个测温仪，用于检测带钢头部进入卷取机组入口处时的温度；

C、在上位机建立一个初始辊缝设定值静态表，依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值，对带钢进行粗略分类，根据不同规格带钢的特点，设定不同的助卷辊的初始辊缝设定值S′；

D、当上位机得到F1机架的“咬钢”信号以后，根据带钢的目标厚度和目标宽度，在助卷辊的初始辊缝设定值静态表内检索相应的三个助卷辊的初始辊缝设定值，再将这三个值下发给卷取机组的卷取基础自动化计算机；

E、当带钢头部到达测温仪时，测温仪以一定的采样周期检测带钢头部若干点的温度，并将检测到的温度值传送给卷取机组的卷取基础自动化计算机；

F、卷取基础自动化计算机根据带钢头部的若干个实测温度计算平均实测卷取温度，并进行合理性校验；

G、当平均实测卷取温度的数值不在500～780摄氏度范围内时，执行第H步；当其在500～780摄氏度范围内时，执行第I步；

H、若平均实测卷取温度超过500～780摄氏度，则卷取基础自动化计算机直接采用初始辊缝设定值S′为最终辊缝设定值S″；

I、卷取基础自动化计算机根据三个助卷辊的初始辊缝设定值S′1、S′2、S′3和平均实测卷取温度，利用补偿修正计算公式分别计算三个助卷辊的最终辊缝设定值S″1、S″2和S″3，对助卷辊的初始辊缝设定值分别进行补偿修正；

J、卷取基础自动化计算机通过助卷辊伺服阀系统控制助卷辊的驱动油缸，使助卷辊的实际辊缝到达最终辊缝设定值S″；

K、内置于助卷辊的驱动油缸内的位置传感器检测助卷辊的实际辊缝，并将实际辊缝的检测值实时反馈给卷取基础自动化计算机。

2.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述的辊缝设定方法根据带钢厚度和宽度对带钢进行分类，每类带钢均有相应的初始辊缝设定值与之对应；同时，所述的辊缝设定方法在卷取机入口处设置测温仪，根据实际卷取温度对辊缝设定值进行对应的补偿修正，以保证薄规格带钢的内圈致密，不发生打滑，减少厚规格带钢进入时对助卷辊的冲击力，防止助卷辊的辊面受损，并改善厚规格带钢导入工况，减少废钢事故的发生。

3.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述的初始辊缝设定值静态表依据带钢目标厚度和目标宽度两个键值对带钢进行粗略分类，根据不同规格带钢的特点采取不同的助卷辊的初始辊缝设定值；其所述助卷辊的初始辊缝设定值静态表划分如下：

第一级：目标宽度，以w≤1200和w>1200为界将目标宽度划分为2个区间，其中的w为宽度值，单位：mm；

第二级：目标厚度，以h<2.38、2.38-4.05、4.05-5.53、5.53-6.99、6.99-10.99、10.99-13.99、13.99-16.99和h>16.99为界，将目标厚度划分为8个区间，其中的h为厚度值，单位：mm；

目标宽度为第一检索变量，目标厚度为第二检索变量；根据实验获得的数据，在每一区间内存储3个助卷辊的初始辊缝设定值；对于将要卷取的带钢，根据其目标宽度和目标厚度，在初始辊缝设定值静态表中检索到相对应的3个助卷辊的初始辊缝设定值。

4.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述测温仪的采样周期为毫秒级时间间隔。

5.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述卷取基础自动化计算机对平均实测卷取温度的合理性校验，包括对平均实测卷取温度的数值进行逻辑判断，当其不在500～780摄氏度范围内时，执行第H步；当其在500～780摄氏度范围内时，执行第I步。

6.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述的补偿修正计算公式包括下列计算公式：

S″1＝S′1-(-0.98+0.002*T)

其中，S″1：一号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′1：一号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度；

S″2＝S′2-(-0.98+0.002*T)

其中，S″2：二号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′2：二号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度；

S″3＝S′3-(-0.98+0.002*T)

其中，S″3：三号助卷辊的最终辊缝设定值，单位：mm；

S′3：三号助卷辊的初始辊缝设定值，单位：mm；

T：平均实测卷取温度。

7.按照权利要求1所述的卷取机助卷辊的辊缝设定方法，其特征是所述卷取机助卷辊的辊缝是指卷取机卷筒与助卷辊之间的辊缝间隙，所述的助卷辊包括一至三号助卷辊。