CN106311802B - 一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的卸卷控制方法采用了两个卷筒，首先将带钢卷取在钢卷小车侧的第一卷筒上，然后将第一卷筒上的带钢穿带进入助卷机侧的第二卷筒，并转动第二卷筒，将第一卷筒上的带钢卷入第二卷筒上，将卡罗塞转盘旋转180°，钢卷小车上升，控制第二卷筒收缩，将钢卷移动到目标位置，卸卷。本发明通过两套卷筒间互相自动换卷控制，通过被卡钢卷换位而将钢卷或套筒卸下，用于解决传统控制方法效率低、安全性差和损失大的问题。

Description

一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢自动控制技术领域，特别涉及五连轧轧机卷取的自动化卸卷控制系统，具体是一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法。适用于冶金、造纸等卷材生产工序机组。

背景技术

在冷轧轧制工序中，五连轧机常采用卡罗塞卷取机型进行带钢的卷取，因该机型大大缩短了钢卷卷取切换时间，故最大程度上实现了快速、高效轧制节奏，显著提高了生产效率。但在卷取过程中，如果出现钢卷卡卷现象而不能正常卸卷，那么就会大大影响轧制生产效率，造成产量损失，甚至引起钢卷抽芯和翻卷问题的发生，既影响产品质量，又损坏设备。

在正常生产时，卡罗塞卷取机设备如图1所示，皮带助卷机侧卷筒4处于助卷位置，在皮带助卷机5的作用下，带头穿入皮带助卷机侧卷筒4内，在卷取一定圈数后，皮带助卷机5退出，卡罗塞转盘3将皮带助卷机侧卷筒4旋转至钢卷小车侧。当焊缝至飞剪7时进行剪切，随后进行带尾定位，定位结束后，钢卷小车6上升，当接触到钢卷时，卷筒4收缩。装有套筒时，钢卷内圈与卷筒间产生间隙，图1中套筒2与卷筒4产生间隙。钢卷小车6横移将钢卷顺利搬运至后续工位。

但在异常生产过程中，会出现图2和图3所示异常现象。图2表示装设薄壁套筒时套筒发生了变形，导致卷筒即使收缩后，套筒与卷筒间没有产生间隙。图3表示未装设套筒时钢卷内圈发生了下塌，导致卷筒与钢卷内圈无间隙。这两种无间隙的后果就是钢卷无法卸下来，停机处理时间均会很长。

如何解决钢卷卡卷后的卸卷问题，专利“CN104174699A，一种解决卷取机钳口卡钢的控制方法”仅揭示了带头与钳口相碰的处理方法，对卡卷后卸卷的处理不具适应性，其它文献也无对该问题的相应描述和记载。目前采用传统的处理方法居多，主要的有两种：

第一种，是用千斤顶组合将钢卷顶到钢卷小车上，此方法易造成内圈抽芯而发生翻卷事故，另该区域因空间狭小也会增加作业安全风险。

第二种，是将钢卷一段一段切割下来，切割和搬运1卷3000米多长的钢卷耗时一般需要48小时，不仅问题处理效率低，而且还导致该钢卷报废。

发明内容

本发明的目的是提供一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的卸卷控制方法通过两套卷筒间互相自动换卷控制，通过被卡钢卷换位而将钢卷或套筒卸下，用于解决传统控制方法效率低、安全性差和损失大的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的卸卷控制方法具体包括如下步骤：

(1)反向旋转位于钢卷小车侧的第一卷筒，使带钢卷取在第一卷筒上，当带钢长度达到设定长度后，停止第一卷筒的旋转；

(2)皮带助卷机上升，到达助卷位置后停止；

(3)在皮带助卷机的作用下，第一卷筒上带钢的带头进行穿带操作，使带头穿入位于皮带助卷机侧的第二卷筒，当带头完成穿带操作后，正向旋转第二卷筒，使带头完全缠绕在第二卷筒上，皮带助卷机退出；

(4)正向旋转第二卷筒，使第一卷筒上的带钢不断卷取至第二卷筒上；

(5)当带钢卷取完成后，将卡罗塞转盘旋转1800，钢卷小车上升，并接触到钢卷后，控制第二卷筒收缩，钢卷小车水平移动，将钢卷移动至目标位置，钢卷小车开始下降，将钢卷放置至鞍座，完成卸卷。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的步骤(2)中，带钢设定长度为：

L₀＝π×D₂×N₂+L₁

其中，L₁₂为第一卷筒和第二卷筒的中心点距离，D₁为第一卷筒上钢卷的初始直径，D₂为第二卷筒涨开后的直径，N₂表示缠绕至第二卷筒上的设定圈数，L₁表示第一卷筒至第二卷筒上带钢长度。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的步骤(4)中，在进行带钢卷取时，首先对第一卷筒进行张力控制，使第一卷筒和第二卷筒间的带钢处于张紧状态，用于在卷取时，使带钢不跑偏，获得好的卷型。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，对第一卷筒进行张力控制采用间接张力控制，首先根据第一卷筒上带钢的规格，搜索张力静态表，得到带钢张力值，然后执行张力控制器中限幅值的设定，将I_{spc_Max}和I_{spc_Min}值发送给卷筒变频器，由卷筒变频器进行力矩限幅控制，间接控制带钢张力。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的步骤(5)中，判断带钢卷取完成的方法为：计算第一卷筒的“带钢剩余长度”和“自动降速距离”，当“带钢剩余长度”≤“自动降速距离”时，第一卷筒自动降速；当自动降速完成，停止卷筒旋转，当“带钢剩余长度≤0”且“卷筒速度＝0”时，表示卷取完成。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的带钢剩余长度计算方法为：

其中，Lr为带钢剩余长度，H为带钢厚度，D₀为钢卷内径，D₁′为第一卷筒上钢卷外径。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的自动降速距离的计算方法为：

其中，L_ASD为第一卷筒的自动降速距离，n₂为第二卷筒的旋转速度，α为第二卷筒的加速斜率。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的电流限幅值包括电流限幅最大值和电流限幅最小值，且电流限幅值大小为：

I_{spc_Max}＝I_q

I_{spc_Min}＝-I_q

其中，I_{spc_Max}为电流限幅最大值，I_{spc_Min}为电流限幅最小值，Iq为第一卷筒工作力矩电流。

根据本发明所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，所述的第一卷筒工作力矩电流I_q为：

其中，P₁为钢卷小车侧第一卷筒1电机功率；D为钢卷小车侧钢卷直径；G_r为齿轮比；n₁为钢卷小车侧第一卷筒1的实际转速；I₁为第一卷筒的电机额定电流；M为第一卷筒的卷取转矩。

本发明达到的有益效果：1)本发明的控制方法一种新型的卡罗塞卷取机两套卷筒间倒卷的控制方法，可广泛应用于卡罗塞卷取机卡卷时的处理，满足生产要求。

2)本发明的罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，不用另新增用于测量带钢张力等额外设备，故造价低，能为企业节省成本。

3)本发明的控制方法可为企业带来可观效益，卸卷处理效率比传统处理方法显著提高，顺利情况下，能在30分中内将被卡卷转换到另一卷筒，相比传统卡卷处理方法更为高效和安全，大大节省卡卷处理时间，由此可产生产能损失方面的效益。

附图说明

图1是现有的卸卷控制装置结构原理图；

图2是采用现有卸卷方式使套筒产生变形的示意图；

图3是采用现有卸卷方式使钢卷内圈发生下塌的示意图；

图4是本发明卸卷方法采用的卸卷控制装置结构原理图；

图5是本发明卸卷控制方法流程图；

图6是本发明张力控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图4所示是本发明卸卷控制方法采用的卸卷装置，卡罗塞卷取机区域设有位于钢卷小车侧的第一卷筒1、套筒2、卡罗塞转盘3、位于皮带助卷机侧的第二卷筒、皮带助卷机5和小臂9、钢卷小车6、飞剪7和F5轧机8。

如图5所示，本发明的控制方法的具体过程如下：

步序1：执行皮带助卷设备的进入动作，皮带助卷机5上升，当上升到位后，停止上升，关闭皮带助卷机小臂9；

步序2：反向旋转钢卷小车侧的第一卷筒1，当带钢长度达到规定值L₀(该长度由卷径计算可得)后，停止卷筒1的旋转，长度计算公式如下：

L₀＝π×D₂×N₂+L₁

其中，L₁₂为第一卷筒和第二卷筒的中心点距离，D₁为第一卷筒上钢卷的初始直径，D₂为第二卷筒涨开后的直径，N₂表示缠绕至第二卷筒上的设定圈数，L₁表示第一卷筒至第二卷筒上带钢长度。

步序3：在皮带助卷机的作用下，带头穿入皮带助卷机侧的第二卷筒4内，当带头顺利穿带完成时，结束穿带操作；

步序4：正向旋转皮带助卷机侧第二卷筒4，当卷取圈数达到规定值(该卷数由卷取长度计算可得)后，停止旋转，使带头完全缠绕在第二卷筒4上；

步序5：打开皮带助卷机小臂9，当小臂打开到位后，皮带助卷机5下降，下降到位后，停止下降，皮带助卷机退出，并行执行步序6和步序7；

步序6：执行钢卷小车侧卷筒1的张力控制，保持运行过程中卷筒间的带钢处于张紧状态，尤其是避免加速卷取过程中带钢抖动而绷断带钢或减速卷取过程中带钢松弛而折叠带钢等问题的发生，使带钢不跑偏，获得好的卷型。

其控制流程如图6所示，包括以下步骤：

(1)设置张力给定，根据钢卷小车侧第一卷筒1上的带钢规格，计算出带钢的截面积，搜索如表1所示的张力静态表，确定带钢张力T。

表一

设定卷筒工作力矩电流I_q，计算公式如下：

其中，P₁为钢卷小车侧第一卷筒1电机功率；D为钢卷小车侧钢卷直径；G_r为齿轮比；n₁为钢卷小车侧第一卷筒1的实际转速；I₁为第一卷筒的电机额定电流；M为第一卷筒的卷取转矩。

(2)判断是否选择“投入张力控制”，如果投入，则进入步骤(3)，否则控制结束；

(3)执行张力控制器中限幅值的设定，将电流限幅最大值I_{spc_Max}和电流限幅最小值I_{spc_Min}发送给第一卷筒1的变频器，由变频器进行力矩限幅控制，间接控制带钢张力，其计算公式如下：

I_{spc_Max}＝I_q

I_{spc_Min}＝-I_q

(4)执行“转速环饱和器”的转速设定n_set，钢卷小车侧卷筒1设定转速将附加某叠加速度，运行“转速环饱和器”，并将此速度给定值发送给卷筒1变频器，使卷筒1转速实际值与给定值间始终存在偏差，实现第一卷筒1转速环的饱和状态，输出力矩电流达到I_q值，张力间接为T，其计算公式如下：

n_set＝n₁+n_overide

其中，n_Overide为附加叠加速度，取值范围0～10rpm。

(5)判断“第一卷筒速度n₁是否等于0”，当不等于0时，执行步骤(2)，否则控制结束。

步序7：设定皮带助卷侧第二卷筒4的旋转速度，正向旋转皮带助卷机侧第二卷筒4，执行带钢的卷取，使钢卷小车侧第一卷筒1的带钢不断卷取至皮带助卷机侧的第二卷筒上4，计算钢卷小车侧带钢剩余长度L_r和自动降速距离L_ASD。

判断“L_r≤L_ASD”的逻辑值，当逻辑值＝“True”时，执行自动降速，当自动降速完成，停止卷筒旋转，判断“L_r≤0且n₂＝0”的逻辑值，当逻辑值为“True”时，表示“卷取完成”，退出步序6和步序7；

其中，H为带钢厚度，D₀为钢卷内径，一般为610mm，D₁′为第一卷筒上钢卷外径，n₂为皮带助卷机侧第二卷筒的速度，α为皮带助卷机侧第二卷筒的加速斜率。

步序8：卡罗塞转盘3开始旋转，当旋转180⁰后，第二卷筒转到第一卷筒的位置，停止大转盘旋转；

步序9：钢卷小车6开始上升，当钢卷小车接触到钢卷后，压力开关动作，钢卷小车停止上升，第一卷筒1收缩，钢卷小车6水平移动，当钢卷移动至目标位置时，钢卷小车开始下降，将钢卷放置至鞍座上。至此卡卷后卷筒间互为倒卷和卸卷的控制步序结束。

本发明的控制方法一种新型的卡罗塞卷取机两套卷筒间倒卷的控制方法，通过被卡钢卷换位而将钢卷或套筒卸下，不用另新增用于测量带钢张力等额外设备，故造价低，能为企业节省成本，而且不会卡卷，大大节省卡卷处理时间，卸卷处理效率比传统处理方法显著提高。

Claims (9)

1.一种卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于：所述的卸卷控制方法具体包括如下步骤：

(1)反向旋转位于钢卷小车侧的第一卷筒，使带钢卷取在第一卷筒上，当带钢长度达到设定长度后，停止第一卷筒的旋转；

(2)皮带助卷机上升，到达助卷位置后停止；

(3)在皮带助卷机的作用下，第一卷筒上带钢的带头进行穿带操作，使带头穿入位于皮带助卷机侧的第二卷筒，当带头完成穿带操作后，正向旋转第二卷筒，使带头完全缠绕在第二卷筒上，皮带助卷机退出；

(4)正向旋转第二卷筒，使第一卷筒上的带钢不断卷取至第二卷筒上；

(5)当带钢卷取完成后，将卡罗塞转盘旋转180°，钢卷小车上升，并接触到钢卷后，控制第二卷筒收缩，钢卷小车水平移动，将钢卷移动至目标位置，钢卷小车开始下降，将钢卷放置至鞍座，完成卸卷。

2.根据权利要求1所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，带钢设定长度为：

L₀＝π×D₁×N₂+L₁

其中，L₁₂为第一卷筒和第二卷筒的中心点距离，D₁为第一卷筒上钢卷的初始直径，D₂为第二卷筒涨开后的直径，N₂表示缠绕至第二卷筒上的设定圈数，L₁表示第一卷筒至第二卷筒上带钢长度。

3.根据权利要求1所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，在进行带钢卷取时，首先对第一卷筒进行张力控制，使第一卷筒和第二卷筒间的带钢处于张紧状态，用于在卷取时，使带钢不跑偏，获得好的卷型。

4.根据权利要求3所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，对第一卷筒进行张力控制采用间接张力控制，首先根据第一卷筒上带钢的规格，搜索张力静态表，得到带钢张力值，然后执行张力控制器中电流限幅值的设定，并将电流限幅值发送给卷筒变频器，由卷筒变频器进行力矩限幅控制，间接控制带钢张力。

5.根据权利要求1所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，判断带钢卷取完成的方法为：计算第一卷筒的“带钢剩余长度”和“自动降速距离”，当“带钢剩余长度”≤“自动降速距离”时，第一卷筒自动降速；当自动降速完成，停止卷筒旋转，当“带钢剩余长度≤0”且“卷筒速度＝0”时，表示卷取完成。

6.根据权利要求5所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的带钢剩余长度计算方法为：

其中，Lr为带钢剩余长度，H为带钢厚度，D₀为钢卷内径，D₁′为第一卷筒上钢卷外径。

7.根据权利要求5所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的自动降速距离的计算方法为：

其中，L_ASD为第一卷筒的自动降速距离，n₂为第二卷筒的旋转速度，α为第二卷筒的加速斜率。

8.根据权利要求4所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的电流限幅值包括电流限幅最大值和电流限幅最小值，且电流限幅值大小为：

I_{spc_Max}＝I_q

I_{spc_Min}＝-I_q

其中，I_{spc_Max}为电流限幅最大值，I_{spc_Min}为电流限幅最小值，Iq为第一卷筒工作力矩电流。

9.根据权利要求8所述的卡罗塞卷取机卡卷的卸卷控制方法，其特征在于，所述的第一卷筒工作力矩电流I_q为：

其中，P₁为钢卷小车侧第一卷筒1电机功率；D为钢卷小车侧钢卷直径；G_r为齿轮比；n₁为钢卷小车侧第一卷筒1的实际转速；I₁为第一卷筒的电机额定电流；M为第一卷筒的卷取转矩，T为带钢张力。