CN108213078A - 冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，包括：步骤一，冷轧平整机组下通道穿带时，开卷机及其压辊同步转动向入口张力辊送料,步骤二，在穿带时，PLC控制系统给入口张力辊的上、下辊下发预定的速度指令，张力辊上辊和张力辊下辊采用速度差ΔV，步骤三，在平整机建张及正常运行时，放开从辊速度调节器的比例调节，将积分分量送到下辊的转矩调节器上，此时以上辊调节为主，下辊作为从辊跟随主辊。本发明解决了冷轧平整机薄带钢穿带时积带问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，属于工业控制领域。
背景技术
由于退火后的带钢处于软质状态，不适宜加工，只要稍稍给予轻度冲压，带钢表面就会产生拉伸形变和不规则的滑移线。平整是冷轧钢卷生产线一道重要的工艺，可消除带钢屈服平台改善带钢的组织结构和平直度，提高抗拉强度使其具有良好的机械加工性能。
生产薄带钢的冷轧平整工艺，通常采用下通道模式。下通道模式在穿带时，带钢头部首先到达入口张力辊的下辊，当头部继续送入至入口张力辊的上、下辊之间，入口张力辊下辊抬升，张力辊上、下辊接触并压紧带钢。继续向前送带，以喂料速度进入平整机。下通道模式在机组运行时，由于入、出口张力辊可起到张力隔断作用，具有生产线张力稳定，生产事故少等优点。但由于退火后带钢软质，且为薄带钢，在下通道穿带过程中，经常在入口张力辊处出现积带现象，造成生产废料、张力辊辊面磨损和严重影响生产效率。
现有技术例如：2013年11月20日授权的公告号为CN 203292190 U的专利《一种张力辊自动穿带装置》，该专利局部改动原有张力辊结构形式，通过上、下弧形导轨引导带钢按照S形轨迹穿带，通过气流喷射器引导带钢从下张力辊快速的进入张力辊；通过上、下压辊压紧带钢，通过上、下张力辊施加的摩擦力驱动带钢运动，从而实现带钢自动穿带。
但是，上述专利只涉及到张力辊结构设计方面，针对优化冷轧平整机入口张力辊控制方法来解决薄带钢下通道穿带时积带的问题，几乎没有相关的专利涉及到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，以解决上述问题。
本发明采用了如下技术方案：
本发明提供一种冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于，包括：
步骤一，冷轧平整机组下通道穿带时，开卷机及其压辊同步转动向入口张力辊送料,
步骤二，在穿带时，PLC控制系统给入口张力辊的上、下辊下发预定的速度指令，张力辊上辊和张力辊下辊采用速度差ΔV，
步骤三，在平整机建张及正常运行时，放开从辊速度调节器的比例调节，将积分分量送到下辊的转矩调节器上，此时以上辊调节为主，下辊作为从辊跟随主辊。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：
步骤二中，入口张力辊的上、下辊速度关系为：
V1为入口张力辊上辊给定速度，V2为入口张力辊下辊给定速度，p1为入口张力辊上辊电机功率，p2为入口张力辊下辊电机功率，k3为调节因子，在0～1之间，采用负荷平衡策略实现张力辊上辊和张力辊下辊速度差ΔV，从而建立微张力，辅助入口张力辊穿带过程。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：其中，入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器都是比例积分调节器。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：步骤一中，带钢头部先到达入口张力辊的下辊，入口张力辊下压辊向上压紧带钢，带钢在入口张力辊的弧形导板的导向作用下，继续送入至入口张力辊的上、下辊之间。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：步骤二中，当带钢入口张力辊送入至入口张力辊的上、下辊之间时，入口张力辊的下辊抬升，入口张力辊的上辊和下辊压紧带钢，继续向前送带，以喂料速度进入平整机。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：当带钢头部到达出口张力辊时，出口张力辊的上压辊压下并压紧带钢，带头沿出口张力辊的弧形导板一直穿带至下张力辊出口处，出口张力辊的下压辊向上压紧带钢，向外输送带钢。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：向外输送的带钢在卷取机皮带助卷器的作用下包入卷取机卷筒，并在卷取机卷筒上绕预定圈数后，穿带过程完成。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：步骤二中，入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器输出的积分分量，分别乘以调节系数k1,k2，引入到入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器的输入端(命名为“下垂功能”)。
进一步，本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，还具有这样的特征：其中，k1的取值范围为0～1，k2的取值范围为0～1。
发明的有益效果
本发明的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，通过控制系统优化入口张力辊程序，对入口张力辊上、下辊在穿带时分别进行独立的速度控制并投入下垂功能，采用负荷平衡策略建立微张力，解决了冷轧平整机薄带钢穿带时积带问题，快速实现自动穿带过程，提高生产效率。
附图说明
图1是穿带时入口张力辊防积带上辊控制策略；
图2穿带时入口张力辊防积带下辊控制策略；
图3是生产状态下入口张力辊控制策略；
图4是冷轧平整机组的布置图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
<实施例一>
如图4所示，冷轧平整机组的入口张力辊为垂直方向布置的两辊式张力辊，入口张力辊上辊12和入口张力辊下辊13由两台交流电动机通过万向联轴分别驱动。入口张力辊上辊12和入口张力辊下辊13都配有压辊，其在气缸的驱动下执行压下、压上动作。入口张力辊上辊12和入口张力辊下辊13周围带有弧形挡板，用于辅助带钢穿带。入口张力辊上辊12和入口张力辊下辊13的交流电动机均为交流异步机，分别由2台逆变器驱动，与平整线上其它变频传动电机的逆变器共同挂在一个公共的直流母线上。图4中，PG表示测速编码器，T0表示平整机前测张仪，T1表示平整机后测张仪。出口张力辊包括出口张力辊上辊15和出口张力辊下辊16。开卷机11用于向平整机供应带钢，四辊平整机14用于对带钢进行平整，卷取机17用于将平整后的带钢卷起。
穿带状态下入口张力辊防积带控制策略
由于冷轧平整机速度高，多为1000m/min以上，穿带速度一般为20m/min，电机的调速范围需达到50倍以上，速度调节范围大。因此入口张力辊的下辊在20m/min时无法产生穿带所需的转矩，比开卷机运行速度慢很多。同时在下通道穿带时，入口张力辊的下辊先单独接触带钢，上辊没有接触带钢就不会产生下辊穿带所需的转矩，产生积带现象。
为此，入口张力辊上辊和下辊采用优化控制策略，分别采用独立的速度控制，且均为比例积分调节。对入口张力辊上、下辊均投入“下垂功能”，即将速度调节器输出的积分分量乘以调节系数后，引入到速度调节器的输入端。下垂量根据每个辊子在机组中的位置及作用，通过调节系数进行调整。
如图1所示，穿带时入口张力辊防积带上辊控制策略，首先给定上辊速度V1，通过比例积分控制器给定转矩，然后通过转矩调节器进行调节，再通过矢量控制调节上辊电机的转速。上辊电机的速度反馈到速度调节器的输入端。比例积分控制器的积分分量乘以调节系数k1后，引入到速度调节器的输入端。
图2显示了穿带时入口张力辊防积带下辊控制策略，首先给定下辊速度V2，通过比例积分控制器给定转矩，然后通过转矩调节器进行调节，再通过矢量控制调节下辊电机的转速。下辊电机的速度反馈到速度调节器的输入端。比例积分控制器的积分分量乘以调节系数k2后，引入到速度调节器的输入端。
为实现穿带时的负荷平衡，将入口张力辊上辊和下辊的速度给定设计为具有一定的速度差ΔV：
其中，V1为入口张力辊上辊给定速度，V2为入口张力辊下辊给定速度，p1为入口张力辊上辊电机功率，p2为入口张力辊下辊电机功率，k3为调节因子，取值在0～1之间。
由于入口张力辊上辊和下辊速度调节器都是比例积分调节器，能很好地跟随速度给定运行，投入了速度调节器的“下垂功能”避免了入口张力辊的下辊先单独接触带钢时由于出力不够。同时又由于张力辊负荷平衡策略，入口张力辊上辊和入口张力辊下辊具有速度差能够保证带钢有一定的张力，这个张力对于顺利穿带，解决积带问题有很好的保障作用。
带钢进行穿带的过程如下：
带钢头部首先到达入口张力辊的下辊，下压辊压上将带钢压紧。继续送带至入口张力辊的上辊和下辊之间时，入口张力辊下辊抬升，张力辊的上辊和下辊向中间压紧带钢。继续向前送带，以喂料速度进入平整机。本实施方式中喂料速度设置为20m/min，在其它的实施方式中，喂料速度也可以根据需要设置为其它的较慢的速度。这种下通道模式在机组运行时，由于入、出口张力辊可起到张力隔断作用，具有生产线张力稳定，生产事故少等优点。
当带钢头部到达出口张力辊时，出口张力辊的上压辊压下并压紧带钢，带头沿张力辊弧形导板一直穿带至下张力辊出口处，出口张力辊的下压辊压上并压紧带钢。开卷机、入口张力辊、平整机、出口张力辊继续同步向前送带，带钢在卷取机皮带助卷器的帮助下包入卷取机卷筒，并在卷取机卷筒上绕3～4圈，下通道穿带过程完成。
当平整机运行于生产状态时，入口张力辊用于将平整机入口张力与开卷张力隔离，使平整时机组运行更加稳定。入口张力辊的上、下辊由于带钢的连接而耦合在一起，根据张力辊入口张力大小及张力辊每个辊子的包角大小，选择张力辊的上辊为主辊，下辊为从辊。
在平整机建张及正常运行时，PLC控制系统给入口张力辊的上辊速度控制器采用比例积分调节器，取消上辊“下垂功能”。为了保证在动态时两个辊子的速度同步，放开从辊速度调节器的比例调节，将积分分量送到下辊的转矩调节器上，同时取消下辊“下垂功能”。实现以上辊调节为主，下辊作为从辊跟随主辊调节。k4为调节系数，取值范围是0～1。
如图3所示，在生产状态时，下辊作为从辊跟随主辊调节。
通过以上步骤，有效解决了冷轧平整机薄带钢穿带时积带问题，快速实现自动穿带过程，提高生产效率。
<实施例二>
某钢厂在生产线穿带过程中，经常在入口张力辊处出现积带，每卷带钢因积带问题造成约2吨废料，且因需要剪切废料造成生产效率严重下降。采用本发明的入口张力辊防积带控制方法进行实验验证。
为此，入口张力辊上辊和下辊采用优化控制策略，上辊和下辊分别采用独立的速度控制，且均为比例积分调节。穿带时对张力辊上辊投入“下垂功能”、下辊投入“下垂功能”，下垂量根据每个辊子在机组中的位置及作用，通过调节系数k1,k2进行调整。k1＝0.05,k2＝0.02。
在穿带时，PLC控制系统给入口张力辊的下辊下发20m/min的速度指令。为实现穿带时的负荷平衡，张力辊上辊和张力辊下辊采用速度差ΔV。入口张力辊上辊功率为415kw和下辊功率为325kw，调节因子k3为0.5。因此上、下辊速度关系为：
在平整机建张及正常运行时，PLC控制系统给入口张力辊的上辊速度控制器采用比例积分调节器，取消“下垂功能”，放开从辊速度调节器的比例调节，将积分分量送到下辊的转矩调节器上。实现以上辊调节为主，下辊作为从辊跟随主辊调节。
通过本发明的具体实施，明显解决了入口张力辊处积带问题，经统计，本发明将产品成品率提升到95％以上，并显著提升了生产效率。
Claims (9)
1.一种冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于，包括：
步骤一，冷轧平整机组下通道穿带时，开卷机及其压辊同步转动向入口张力辊送料，
步骤二，在穿带时，PLC控制系统给入口张力辊的上、下辊下发预定的速度指令，张力辊上辊和张力辊下辊采用速度差ΔV，
步骤三，在平整机建张及正常运行时，放开从辊速度调节器的比例调节，将积分分量送到下辊的转矩调节器上，此时以上辊调节为主，下辊作为从辊跟随主辊。
2.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
步骤二中，入口张力辊的上、下辊速度关系为：
V1为入口张力辊上辊给定速度，V2为入口张力辊下辊给定速度，p1为入口张力辊上辊电机功率，p2为入口张力辊下辊电机功率，k3为调节因子，在0～1之间，
采用负荷平衡策略实现张力辊上辊和张力辊下辊速度差ΔV，从而建立微张力，辅助入口张力辊穿带过程。
3.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
其中，入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器都是比例积分调节器。
4.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
步骤一中，带钢头部先到达入口张力辊的下辊，入口张力辊下压辊向上压紧带钢，带钢在入口张力辊的弧形导板的导向作用下，继续送入至入口张力辊的上、下辊之间。
5.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
步骤二中，当带钢入口张力辊送入至入口张力辊的上、下辊之间时，入口张力辊的下辊抬升，入口张力辊的上辊和下辊压紧带钢，继续向前送带，以喂料速度进入平整机。
6.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
当带钢头部到达出口张力辊时，出口张力辊的上压辊压下并压紧带钢，带头沿出口张力辊的弧形导板一直穿带至下张力辊出口处，出口张力辊的下压辊向上压紧带钢，向外输送带钢。
7.如权利要求6所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
向外输送的带钢在卷取机皮带助卷器的作用下包入卷取机卷筒，并在卷取机卷筒上绕预定圈数后，穿带过程完成。
8.如权利要求1所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
步骤二中，入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器输出的积分分量，分别乘以调节系数k1,k2，引入到入口张力辊的上辊和下辊的速度调节器的输入端,命名为“下垂功能”。
9.如权利要求8所述的冷轧平整机入口张力辊防积带的控制方法，其特征在于：
其中，k1的取值范围为0～1，k2的取值范围为0～1。
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Application publication date: 20180629 Assignee: Wuhan Jiyan Intelligent Technology Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2022420000140 Denomination of invention: Control Method of Anti accumulation Strip of Tension Roll at the Entrance of Cold Rolling Mill Granted publication date: 20190712 License type: Common License Record date: 20221208 |
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Application publication date: 20180629 Assignee: Wuhan Dayan Precision Photoelectric Technology Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980006632 Denomination of invention: Control method for preventing accumulation of tension rolls at the entrance of cold rolling mill Granted publication date: 20190712 License type: Common License Record date: 20240604 |
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