CN106975662A - 一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法 - Google Patents

一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的控制方法是根据带钢穿带的速度、硬度组的差异，分别建立速度分层表和硬度分层表，并根据各速度层和硬度层建立对应的导板控制时序，采取可变的导板合拢时序，以此控制不同品种带钢的内圈卷形，确保产品质量符合用户需求，解决现有技术采用统一导板时序控制，对某些带钢容易产生钢卷内圈塔形缺陷，以及造成带钢边部损伤的问题。

Description

一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法
技术领域
本发明涉及热轧卷取工艺，具体涉及一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，是一种可减少热轧钢卷内圈卷形不良的方法。
背景技术
卷取机是热轧生产线的重要设备，用于将轧制的热轧带钢卷成钢卷。卷取机位于精轧机组后，是热连轧生产线的最后一道工序。请参见图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、助卷辊液压缸15、卷筒16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机组；侧导板12的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，并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用于帮助弯曲带钢，并使带钢紧紧缠绕上卷筒15。助卷辊与卷筒之间的间隙称为助卷辊辊缝，助卷辊辊缝由助卷辊油缸16控制；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。
当带钢头部穿出精轧机末端机架时，为了使带钢更好的在输出辊道上运行，防止带钢头部跳动，输出辊道以大于精轧机末端机架的超前速度运行，给带钢一个前向张力，同时，夹送辊、卷筒以及助卷辊均以一定的超前速度运行，助卷辊摆下到卷筒边缘，以便带钢头部进入卷筒时给带钢一个下压力。
在热卷卷取完毕后，钢卷的内圈边部和中外圈总是无法平齐，不在一个平面上，导致在后续运输及开卷过程中发生其他不良缺陷：当内圈向单侧突出较多时，行车在吊运过程中易造成内圈勒弯，使得下工序用户无法顺利上机开卷；同时内圈不齐的情况下，开卷时带钢容易向两侧游动，造成表面错动而形成横向挫伤，影响表面质量。此类内圈不齐缺陷称之为卷形不良缺陷(塔形缺陷)，参见图2。对于用户来说，一定圈数以内的塔形还是能够容忍的，因为没有一家钢厂可以保证直发的钢卷绝对没有卷形缺陷，但是若塔形缺陷超过10圈以上，则难免会提出质量抱怨和异议。从各个环节工艺进行分析，发现该缺陷主要是由于卷取前工序来料头部不直，进入卷取机时导板开度较大没有夹住带钢而造成的，可参见图3。
现有技术中，带钢头部自精轧机穿带而出后，在到达卷取建张前，由于是自由端，其平直度及边部浪形都难以受控，因此卷取为避免头部偏撞导板废钢或者浪形刮擦导板造成的边损，导板采用短行程控制，具体方式如下(见图4)：
(1)卷取机具备卷钢条件后，侧导板开度设定为S＝B+B0+80mm，。其中，B表示带钢目标宽度(由L2给定)，B0表示待机附加值(由操作给定)，80mm表示两侧短行程(传动侧40mm，操作侧40mm)。
(2)当金属探测器检测到带钢头部到达侧导板中部，两侧导板短行程各快速减小20mm，侧导板开度设定为S＝B+B0+40mm(图4中①所示)。
(3)当夹送辊前的金属探测器检测到带钢头部，两侧短行程各快速减小20mm，侧导板开度设定为S＝B+B0(图4中②所示)。
(4)头部建立张力后，延时X秒，附加值减小至B1，侧导板开度设定为S＝B+B1，(图4中③所示)。其中，B表示带钢目标宽度(由L2给定)，B1表示一次执行附加值(由操作给定)，延时时间X在模型中统一设定，目前设置为6秒。
现有技术存在以下缺点：
1.统一导板时序不适应所有带钢
上述的导板控制时序较为单一，对某些品种、规格的带钢较为适应，但是对另外一些品种、规格的带钢却并不适合，下面以两种规格带钢为例：
针对第一种带钢，厚度21mm，速度3m/s。当侧导板在头部建张6秒后再合拢时，带钢进入卷取机的长度为25米左右，大约头部10圈，即使头部有塔形，也在可以接受的范围里。
针对第二种带钢，厚度3mm，速度11m/s。当侧导板在头部建张6秒后再合拢时，带钢进入卷取机的长度为70米左右，大约头部35圈，若头部有塔形，用户将无法接受而提出异议。
2.统一导板时序易造成边损缺陷
硬度组不同的带钢，其形成边损缺陷的可能性也不一样。对于硬度组较低的软钢，精轧板形平直度相对容易控制，因此侧导板合拢时序即使设置的偏晚一些对卷形也影响不大，如果设置的过早，反而可能因为带钢材质较软，在导板的夹持下发生边部损伤；而对于硬度组较高的硬钢，精轧板形平直度相对较难控制，因此侧导板合拢时序必须设置的相对早一些，否则便容易造成塔形缺陷，而此类钢应为材质较硬，及时和导板有接触，也不容易发生边部损伤。
综上所述，若为控制塔形缺陷而将时序设置的过早，则有可能造成软钢发生边损的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的控制方法是根据带钢的速度、硬度组的差异，采取可变的导板合拢时序，以此控制不同品种带钢的内圈卷形，确保产品质量符合用户需求，用以解决现有技术采用统一导板时序控制，对某些带钢容易产生钢卷内圈塔形缺陷，以及造成带钢边部损伤的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的控制方法包括如下步骤：
(1)根据带钢的规格，对带钢的硬度和穿带时的速度进行分类，建立带钢的速度分层表和硬度分层表，并根据所述速度分层表和硬度分层表中各带钢所在的速度层和硬度层，建立速度层的导板控制时序表和硬度层的导板控制时序表；
(2)当带钢咬入精轧机组的F1机架，且检测到F1机架的咬钢信号以后，根据当前带钢的硬度和穿带速度，查询所述的速度分层表和硬度分层表，确定当前带钢所在的速度层别和硬度层别；
(3)根据当前带钢的速度层别和硬度层别，读取速度层的导板控制时序表和硬度层的导板控制时序表，确定当前带钢建张后的延迟时间；
(4)在当前带钢头部到达侧导板中部时，控制两侧导板合拢，且在当前带钢头部到达夹送辊时，再次控制两侧导板合拢；
(5)当带钢建张后，在达到步骤(3)所述的延迟时间后，设定一次执行侧导板开度，并按照设定的一次执行侧导板开度控制两侧导板合拢，实现侧导板开度的分层控制，完成钢卷内圈卷形的控制。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的步骤(3)中，当前带钢建张后的延迟时间＝读取到的速度层的导板控制时序表中的延迟时间+读取到的硬度层的导板控制时序表中的延迟时间。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的速度分层表、硬度分层表和速度层的导板控制时序表、硬度层的导板控制时序表均保存在二级计算机中。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的步骤(2)中，由所述的二级计算机实时检测咬钢信号，并在收到咬钢信号后，检测当前带钢的穿带速度和硬度。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的步骤(3)中，二级计算机将查询到的延迟时间发送给一级计算机。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的步骤(4)中，由金属探测器实时探测当前带钢头部位置，当金属探测器分别探测到当前带钢头部到达侧导板中部和带钢到达夹送辊时，将位置信号发送给位置传感器，由位置传感器控制侧导板动作。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的步骤(4)中，在当前带钢头部到达侧导板中部时，两侧导板短行程各快速减小20mm，两侧导板开度设定为S。＝B+B。+40mm；
在当前带钢头部到达夹送辊时，两侧导板短行程各再次快速减小20mm，两侧导板开度设定为S＝B+B。，其中，S表示当前带钢头部到达夹送辊时侧导板开度设定值，S。表示当前带钢头部到达侧导板中部时侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，由二级计算机给定，B。表示待机附加值，由操作给定。
进一步地，根据本发明所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，所述的一次执行侧导板开度设定值为：S1＝B+B1，其中，S1表示一次执行侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，B1表示一次执行附加值，由操作给定。
本发明达到的有益效果：本申请述的控制方法针对不同品种带钢的工艺参数，使用不同的导板工艺，可将不同品种、不同规格带钢的钢卷内圈塔形缺陷控制在最低水平之内，且不会引起边部损伤现象，确保产品质量符合用户需求。
附图说明
图1是卷取机工作原理图；
图2是钢卷塔形缺陷示意图；
图3是导板没有夹住带头造成缺陷的示意图；
图4是现有技术导板采用短行程控制的示意图；
图5本发明控制方法的控制原理图。
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。
导板合拢的时序对钢卷内圈的卷形质量控制非常重要，导板合拢太早容易导致带钢头部撞导板废钢，也容易导致带钢的端部和导板刮擦而产生边部损伤；导板合拢太晚却又容易造成在带钢来料板形不佳时形成塔形。而目前的导板控制方法则是设定一套参数，对于产品/规格较为复杂的产线来说并不合适，不能兼顾所有品种的卷形质量控制。经过大量的分析和实验，在现有的技术条件下，针对不同品种带钢的工艺参数，使用不同的导板工艺是控制产品质量的最好方法。
下面介绍本申请的具体控制方法：
根据对以往钢卷塔形缺陷产品原因的分析发现，塔形的产生和导板的合拢时序直接相关。但对于具体某一卷钢卷来说，其速度越快，单位时间内成卷的圈数也越多，因此导板的合拢时序需适当提前，而速度越慢，单位时间内成卷的圈数越少，导板的合拢时序可适当延迟。为此，需根据带钢的速度不同对带钢进行分类。
表1速度分层表
实际速度(m/s) ≤4 (4，6] (6，8] (8，10] >10
对应层别 1 2 3 4 5
此外，由于带钢和导板接触时容易发生机械损伤，因此，在设置时序时还需考虑带钢的硬度组。对于硬度组高的带钢，不容易发生机械损伤，导板可以提前合拢；而硬度组较低的带钢，平直度相对较好控制，同时较易发生机械损伤，因此导板合拢时序可以适当设置的偏晚一些。为此，可以根据带钢硬度组对带钢进行分类。
表2硬度组分层表
硬度组 1～2 3～4 5～6 7～8 9～10
对应层别 1 2 3 4 5
结合上述分层，导板的合拢时序可根据速度，硬度组的分层分别读表，综合设置，具体如下：
表3速度分层表对应的导板时序
速度层别 1 2 3 4 5
对应时序X1(建张后延迟时间)(s) 4 3.5 3 2.5 2
表4硬度组分层表对应的导板时序
硬度层别 1 2 3 4 5
对应时序X2(建张后延迟时间)(s) 3 2.5 2 1.5 1
得到总的导板时序X＝X1+X2。
如图5所示，本发明控制方法的具体过程为：
(1)根据带钢的规格，对带钢的硬度和穿带时的速度进行分类，在二级计算机L2中建立带钢的速度分层表和硬度分层表，如表1和表2所示，并建立速度层的导板控制时序表和硬度层的导板控制时序表，如表3和表4所示；
(2)当带钢咬入精轧机组的F1机架，且二级计算机L2检测到F1机架的咬钢信号以后，二级计算机L2根据当前带钢的硬度和穿带速度，查询所述的速度分层表和硬度分层表(表1和表2)，确定当前带钢所在的速度层别和硬度层别；
(3)二级计算机L2根据当前带钢的速度层别和硬度层别，读取对应的导板控制时序表(表3和表4)，确定当前带钢的导板控制时序，即当前带钢建张后的延迟时间，并将导板控制时序参数下发给一级计算机L1；
(4)一级计算机L1根据接收到的导板控制时序参数，设定侧导板合拢时序，并发送信号给位置传感器。
当位置传感器接收到当前带钢头部到达侧导板中部和当前带钢头部到达夹送辊的信位置传感器下达合拢指令给卷取机组，控制两侧导板短行程各快速减小设定距离；
本实施例，在当前带钢头部到达侧导板中部时，两侧导板开度设定为S。＝B+B。+40mm，根据两侧导板开度设定值，两侧导板短行程各快速减小20mm；
在当前带钢头部到达夹送辊时，两侧导板开度设定为S＝B+B。，两侧导板短行程各再次快速减小20mm，其中，S表示当前带钢头部到达夹送辊时侧导板开度设定值，S。表示当前带钢头部到达侧导板中部时侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，由二级计算机给定，B。表示待机附加值，由操作给定。
(5)当带钢建张后，在达到步骤(3)所述的延迟时间后，设定一次执行侧导板开度，一级计算机L1发送信号给位置传感器，由位置传感器根据设定的一次执行侧导板开度，以及设定的侧导板合拢时序，控制两侧导板合拢，实现导板合拢时序分层控制，完成钢卷内圈卷形的控制。
其中，一次执行侧导板开度设定值为：S1＝B+B1，其中，S1表示一次执行侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，B1表示一次执行附加值，由操作给定。
本申请述的控制方法针对不同品种带钢的工艺参数，使用不同的导板工艺，可将不同品种、不同规格带钢的钢卷内圈塔形缺陷控制在最低水平之内，且不会引起边部损伤现象，确保产品质量符合用户需求。

Claims (8)

1.一种热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括如下步骤：
(1)根据带钢的规格，对带钢的硬度和穿带时的速度进行分类，建立带钢的速度分层表和硬度分层表，并根据所述速度分层表和硬度分层表中各带钢所在的速度层和硬度层，建立速度层的导板控制时序表和硬度层的导板控制时序表；
(2)当带钢咬入精轧机组的F1机架，且检测到F1机架的咬钢信号以后，根据当前带钢的硬度和穿带速度，查询所述的速度分层表和硬度分层表，确定当前带钢所在的速度层别和硬度层别；
(3)根据当前带钢的速度层别和硬度层别，读取速度层的导板控制时序表和硬度层的导板控制时序表，确定当前带钢建张后的延迟时间；
(4)在当前带钢头部到达侧导板中部时，控制两侧导板合拢，且在当前带钢头部到达夹送辊时，再次控制两侧导板合拢；
(5)当带钢建张后，在达到步骤(3)所述的延迟时间后，设定一次执行侧导板开度，并按照设定的一次执行侧导板开度控制两侧导板合拢，实现侧导板开度的分层控制，完成钢卷内圈卷形的控制。
2.根据权利要求1所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，当前带钢建张后的延迟时间＝读取到的速度层的导板控制时序表中的延迟时间+读取到的硬度层的导板控制时序表中的延迟时间。
3.根据权利要求1所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的速度分层表、硬度分层表和速度层的导板控制时序表、硬度层的导板控制时序表均保存在二级计算机中。
4.根据权利要求3所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，由所述的二级计算机实时检测咬钢信号，并在收到咬钢信号后，检测当前带钢的穿带速度和硬度。
5.根据权利要求4所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，二级计算机将查询到的延迟时间发送给一级计算机。
6.根据权利要求4所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，由金属探测器实时探测当前带钢头部位置，当金属探测器分别探测到当前带钢头部到达侧导板中部和带钢到达夹送辊时，将位置信号发送给位置传感器，由位置传感器控制侧导板动作。
7.根据权利要求4所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，在当前带钢头部到达侧导板中部时，两侧导板短行程各快速减小20mm，两侧导板开度设定为S。＝B+B。+40mm；
在当前带钢头部到达夹送辊时，两侧导板短行程各再次快速减小20mm，两侧导板开度设定为S＝B+B。，其中，S表示当前带钢头部到达夹送辊时侧导板开度设定值，S。表示当前带钢头部到达侧导板中部时侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，由二级计算机给定，B。表示待机附加值，由操作给定。
8.根据权利要求1所述的热轧卷取钢卷内圈卷形控制方法，其特征在于，所述的一次执行侧导板开度设定值为：S1＝B+B1，其中，S1表示一次执行侧导板开度设定值，B表示带钢目标宽度，B1表示一次执行附加值，由操作给定。
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