CN117548496A - 消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，属于适用于金属轧机的控制方法技术领域。该方法从带钢被飞剪后的带尾剩余长度这一条线着手，在实际生产的飞剪后，加入对带尾剩余长度这个数值的追踪，在带钢走完从飞剪到出口到助卷位的距离之前，保持卷取位的卷筒卷取速度按照原速度不变，在固定的带尾剩余长度L以外还考虑加入四个补偿值得到飞剪后的带尾剩余长度设定值；飞剪后根据实测的实时带尾剩余长度来与带尾剩余长度设定值进行实时比较，来判断并控制卷取位卷筒卷取速度是保持还是减速，从而更加精确控制飞剪后的带尾在通过助卷位之前不会出现因带尾局部前慢后快而产生的小活套，进而避免带尾被皮带助卷器卷入造成翘曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种对冷轧卷取薄带钢时产生带钢尾部翘曲进行消除或改善的控制方法，属于适用于金属轧机的控制方法技术领域。
背景技术
冷轧出口设备如图1所示，主要包括剪前夹送辊1、飞剪2、磁力皮带3、出口转向辊4、皮带助卷器、卡罗塞尔卷取机和卷取位压辊13等组成。如图1所示，卡罗塞尔卷取机由1#卷筒11和2#卷筒12及对应的卷取电机、大转盘6及大转盘驱动电机等组成，它是在一个可以旋转的大转盘上安装两个悬臂式卷筒，转盘驱动电机用来控制大转盘6的旋转，使得两个卷筒9、10分别在助卷位置11和卷取位置12进行交替切换工作。皮带助卷器主要由助卷皮带、摆臂5和摆臂油缸、上抱臂8及上抱臂油缸、下抱臂7及下抱臂油缸组成。
如图1所示，在飞剪2剪切前，皮带助卷器要做好助卷位置的卷筒卷取带钢的前期准备工作：1.为了防止皮带助卷器抱臂撞击到卷筒，首先要判断皮带助卷器上抱臂8和下抱臂7是否在打开极限位置如不在极限位置则打开到极限位；2.皮带助卷器摆臂开始上升到极限位置；3.皮带助卷器上、下抱臂关闭，这时，上、下抱臂刚好抱住助卷位的卷筒，皮带助卷器助卷准备工作完成。
如图1所示，飞剪2剪切前的准备工作：1.判断1#卷筒9在助卷位置11还是2#卷筒10在助卷位置11，在助卷位置11的卷筒涨开；2.卷取位压辊13压下，压住卷取位10卷筒上的带钢，防止由于带钢剪切时的带尾失张而引起钢卷松塌；3.剪前夹送辊下辊开始转动，并等到与出口带钢速度同步时，剪前夹送辊下辊开始上升并夹紧带钢；4.助卷位置11卷筒开始运转，且保持与出口带钢速度同步；5.磁力皮带3的电磁铁得电，且磁力皮带传动电机开始转动，使得磁力皮带3的速度与出口带钢速度同步；6.飞剪2剪切准备就绪，等待剪切；
如图2所示，当飞剪2剪切后，带钢在AB之间被一分为二，即分为前行卷带钢和后续卷带钢，后续卷带钢A端称为带头，前行卷带钢B端称为带尾，由于此刻带头A端没有进入卷筒，处于自由状态，因此带头A与助卷位置11的卷筒之间的张力为零，为了辅助带头A能够顺利的进入助卷位置11的卷筒，一方面，剪前夹送辊为带头A提供前行驱动力，另一方面，带头A靠磁力皮带的电磁铁磁力吸住并随磁力皮带3转动而向前运动。
如图1、2所示，卷筒9、10交替切换工作：设当前1#卷筒9在助卷位置11，2#卷筒10在卷取位置12，当带头A靠剪切夹送辊和磁力皮带的驱动力被送入到皮带助卷器入口处，此时带头A与助卷皮带之间摩擦力进入助卷位置11的1#卷筒9进行卷取，当卷取到一定卷层并建立好张力后，大转盘6开始旋转，使得1#卷筒9到达卷取位置12，同时2#卷筒10到达助卷位置11。当卷取位置12钢卷的卷重达到设定的重量时，飞剪2切断带钢，把带钢分为前行带钢和后续带钢两部分，后续带钢将在助卷位置11的2#卷筒10开始下一个钢卷的卷取，而1#卷筒9完成前行带钢带尾的卷取，并使得带钢尾部定位在设定位置，即让薄带钢带尾定位在时钟七点的位置，最终由钢卷小车完成卷取位置12的1#卷筒9上钢卷的卸卷工作。当1#卷筒9上的钢卷卸卷完成后，并且助卷位置11的2#卷筒10又已经卷取到一定卷层且建立张力，大转盘6再次开始旋转，使得2#卷筒10到达卷取位置12，同时1#卷筒9到达助卷位置11，当卷取位置12钢卷的卷重达到设定的重量时，飞剪2切断带钢，后续带钢将在助卷位置11的1#卷筒9开始下一个钢卷的卷取，同时2#卷筒10完成前行带钢带尾的卷取，并使得带钢尾部定位在时钟七点的位置，最终由钢卷小车完成卷取位置12的2#卷筒10上钢卷的卸卷工作。就这样周而复始，不断循环完成1#卷筒9和2#卷筒10的交替切换卷取工作。
然而，如图3所示，在实际生产过程中，还存在以下方面的问题：在飞剪2剪切后，尾部带钢被皮带助卷器卷入，造成带尾翘曲的问题。由于薄带钢尾部要粘贴附有带钢信息的标签纸，带尾翘曲容易导致标签纸的脱落，使得下道机组无法核对带钢的信息；另外带尾翘曲使得行车在钢卷调运过程中发生外圈松动、脱离现象，导致质量损失；同时不利于下道机组的穿带，容易引起穿带失败而停机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：改善乃至消除飞剪后的尾部带钢产生的翘曲。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，包括以下步骤：
1)按照下式(1)计算飞剪后固定的带尾剩余长度L，
L＝l1+l2+al3 (1)，
式(1)中，l1是飞剪到出口转向辊中心的距离，l2是带钢与出口转向辊接触的弧线长度，l3是出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离，a为助卷位与出口转向辊中心的距离占l3的比例；
2)按照下式(2)计算因采样时间引起的带尾剩余长度的第一补偿值Δl1，
Δl1＝V0×t0 (2)，
式(2)中，t0是采样时间，V0是助卷位卷筒的转速；
3)计算因卷取位卷筒卷取速度的变化引起的带尾剩余长度的第二补偿值Δl2，已知卷取位卷筒卷取速度固定值即对应第二补偿值Δl2取值如下，
当所述卷取位卷筒卷取速度是60米/分钟时，第二补偿值Δl2取290mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是110米/分钟时，第二补偿值Δl2取270mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是160米/分钟时，第二补偿值Δl2取230mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是210米/分钟时，第二补偿值Δl2取200mm；
当所述卷取位卷筒卷取速度从60米/分钟到210米/分钟之间的其他数值时，采用线性内插法的插值函数计算得到相应第二补偿值Δl2的取值；
4)计算因卷取位卷筒上的带钢卷径的变化引起的带尾剩余长度的第三补偿值Δl3，已知卷取位卷筒上的带钢卷径的固定值及对应第三补偿值Δl3的取值如下,
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是550mm时，第三补偿值Δl3取130mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是600mm时，第三补偿值Δl3取140mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是800mm时，第三补偿值Δl3取160mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1000mm时，第三补偿值Δl3取190mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1200mm时，第三补偿值Δl3取230mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1400mm时，第三补偿值Δl3取250mm；
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径从550mm到1400mm之间的其他数值时，采用插值函数计算得到相应第三补偿值Δl3的取值；
5)计算因出口带钢厚度的变化引起的带尾剩余长度的第四补偿值Δl4
当出口带钢厚度大于0.3mm时，第四补偿值Δl4取20mm，
当出口带钢厚度小于等于0.3mm时，第四补偿值Δl4取30mm；
6)按照下式(3)计算飞剪后的带尾剩余长度设定值L0，
L0＝L+Δl1+Δl2+Δl3+Δl4 (3)，
7)实际生产中，飞剪后通过卷取位卷筒上的编码器动态实测的实时带尾剩余长度L1，
当L1≥L0时，保持卷取位卷筒卷取速度按照原速度不变；
当L1＜L0时，开始以1m/s2的斜率减少卷取位卷筒卷取速度。
现有冷轧出口飞剪后出现带尾翘曲的原因分析：根据现场了解，如图2所示，冷轧出口飞剪后，卷取位12的卷筒通常马上就开始减速，此时卷取位12上的带钢卷取速度即可开始下降；如图3所示，由于带钢尾部B段带钢被磁力吸在在磁力皮带3上，而此时磁力皮带3的运行速度并未降低，即带钢尾部B段带钢的速度是大于卷取位12卷筒速度的，但已离开磁力皮带3的带钢尾部C段带钢是与卷取位12卷筒速度同步的，这就造成C段带钢与B段带钢形成前慢后快，使得B段带钢与C段带钢之间会产生小的活套，因此，最终导致带钢尾部B段未能及时被带离开助卷位置11，反而被皮带助卷器卷入，从而造成带尾翘曲。
本发明的有益效果是：根据上述带尾翘曲原因分析，本发明从带钢被飞剪后的带尾剩余长度这一条线着手，在实际生产的飞剪后，加入对带尾剩余长度这个数值的追踪，在带钢走完从飞剪到出口到助卷位11的距离之前，保持卷取位12的卷筒卷取速度按照原速度不变，这样就可以使飞剪后的带尾在通过助卷位11之前不会出现上述分析出现的带尾局部前慢后快而产生的小活套，从而避免带尾被皮带助卷器卷入造成翘曲。进一步，由于各种因素(采样时间、卷取位12卷筒卷取速度的变化、卷取位12卷筒卷径的变化和出口带钢厚度的变化)的影响，实际生产中飞剪后的带尾剩余长度不只是从飞剪到卷取位卷筒的设备之间固定距离，因此在固定的带尾剩余长度L以外，考虑加入四个补偿值(Δl1、Δl2、Δl3和Δl4)得到飞剪后的带尾剩余长度设定值L0，这样飞剪后，就可以根据实测的实时带尾剩余长度L1来与带尾剩余长度设定值L0进行实时比较，来判断并控制卷取位12卷筒卷取速度是保持还是减速。从而更加精确控制飞剪后的带尾在通过助卷位之前不会出现上述分析出现的带尾局部前慢后快而产生的小活套，并避免带尾被皮带助卷器卷入造成翘曲。
进一步，所述步骤3)中的卷取位卷筒卷取速度与第二补偿值Δl2之间的对应关系遵循线性内插法的插值函数；所述步骤4)中的卷取位卷筒上的带钢卷径与第三补偿值Δl3之间的对应关系遵循线性内插法的插值函数。
进一步,所述a取值范围是0.3-1。
附图说明
下面结合附图对本发明的消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法作进一步说明。
图1是冷轧机出口设备布置示意图。
图2是带钢飞剪后的示意图。
图3是飞剪后带钢尾部被卷入助卷皮带的示意图。
图4是飞剪后固定的带尾剩余长度示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，以某钢铁厂的一次冷轧卷取为例，飞剪到出口转向辊中心的距离l1是10米，带钢与出口转向辊接触的弧线长度l2是0.55米，出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离l3是3.2米，卷取位卷筒速度是110米/分钟，卷取位卷筒卷径是1000mm，出口带钢厚度是0.2mm，助卷位卷筒的转速V0是120米/分钟；包括以下步骤：
1)按照下式(1)计算飞剪后固定的带尾剩余长度L，
L＝l1+l2+al3 (1)，
式(1)中，如图4所示，l1是飞剪到出口转向辊中心的距离，l2是带钢与出口转向辊接触的弧线长度，l3是出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离，a为助卷位与出口转向辊中心的距离占l3的比例，本实施例a取值0.5；
经计算L＝l1+l2+0.5l3＝12150mm。
2)按照下式(2)计算因采样时间引起的带尾剩余长度的第一补偿值Δl1，
Δl1＝V0×t0 (2)，
式(2)中，t0是采样时间，V0是助卷位卷筒的转速；
本实施例中，t0是0.02秒，V0是120米/分钟，
经计算Δl1＝40mm。
3)计算因卷取位卷筒卷取速度的变化引起的带尾剩余长度的第二补偿值Δl2，
当卷取位卷筒卷取速度是60米/分钟时，第二补偿值Δl2取290mm，
当卷取位卷筒卷取速度是110米/分钟时，第二补偿值Δl2取270mm，
当卷取位卷筒卷取速度是160米/分钟时，第二补偿值Δl2取230mm，
当卷取位卷筒卷取速度是210米/分钟时，第二补偿值Δl2取200mm；
卷取位卷筒卷取速度与第二补偿值Δl2的函数关系是通过线性内插法实现的插值函数(FG)，二者对应关系如表1所：
表1
本实施例中，由于卷取速度是110米/分钟时，因此第二补偿值Δl2取270mm。
4)计算因卷取位卷筒上的带钢卷径的变化引起的带尾剩余长度的第三补偿值Δl3，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是550mm时，第三补偿值Δl3取130mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是600mm时，第三补偿值Δl3取140mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是800mm时，第三补偿值Δl3取160mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1000mm时，第三补偿值Δl3取190mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1200mm时，第三补偿值Δl3取230mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1400mm时，第三补偿值Δl3取250mm；
卷取位卷筒上的带钢卷径是不断变化的数值，其与第三补偿值Δl3的对应关系也是通过线性内插法实现的插值函数(FG)，如表1所示：
表2
本实施例中，由于卷取位卷筒上的带钢卷径是1000mm，因此第三补偿值Δl3取190mm。
5)计算因出口带钢厚度的变化引起的带尾剩余长度的第四补偿值Δl4，
当出口带钢厚度大于0.3mm时，第四补偿值Δl4取20mm，
当出口带钢厚度小于等于0.3mm时，第四补偿值Δl4取30mm；
本实施例中，由于出口带钢厚度是0.2mm，0.2mm＜0.3mm，因此第四补偿值Δl4取30mm。
6)按照下式(3)计算飞剪后的带尾剩余长度设定值L0，
L0＝L+Δl1+Δl2+Δl3+Δl4 (4)；
本实施例中，经计算L0＝12150+40+230+190+30＝12640mm
7)实际生产中，飞剪后通过卷取位卷筒上的编码器动态实测的实时带尾剩余长度L1，
当L1≥L0时，保持卷取位卷筒卷取速度按照原速度不变；
当L1＜L0时，开始以1m/s2的斜率减少卷取位卷筒卷取速度。
实施例2：
本实施例的一种消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，以某钢铁厂的一次冷轧卷取为例，飞剪到出口转向辊中心的距离l1是10米，带钢与出口转向辊接触的弧线长度l2是0.55米，出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离l3是3.2米，卷取位卷筒速度是80米/分钟，卷取位卷筒卷径是1100mm，出口带钢厚度是0.18mm，助卷位卷筒的转速V0是85米/分钟；包括以下步骤：
1)按照下式(1)计算飞剪后固定的带尾剩余长度L，
L＝l1+l2+al3 (1)，
式(1)中，如图4所示，l1是飞剪到出口转向辊中心的距离，l2是带钢与出口转向辊接触的弧线长度，l3是出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离，a是助卷位与出口转向辊中心的距离占l3的比例，本实施例a取值0.9；经计算L＝l1+l2+0.9l3＝13430mm。
2)按照下式(2)计算因采样时间引起的带尾剩余长度的第一补偿值Δl1，
Δl1＝V0×t0 (2)，
式(2)中，t0是采样时间，V0是助卷位卷筒的转速；
本实施例中，t0是0.02秒，V0是85米/分钟，
经计算Δl1≈28.3mm。
3)计算因卷取位卷筒卷取速度的变化引起的带尾剩余长度的第二补偿值Δl2，
当卷取位卷筒卷取速度是60米/分钟时，第二补偿值Δl2取290mm，
当卷取位卷筒卷取速度是110米/分钟时，第二补偿值Δl2取270mm，
当卷取位卷筒卷取速度是160米/分钟时，第二补偿值Δl2取230mm，
当卷取位卷筒卷取速度是210米/分钟时，第二补偿值Δl2取200mm；
卷取位卷筒卷取速度与第二补偿值Δl2的对应关系遵循线性内插法实现的插值函数(FG)，如表3所示：
表3
本实施例中，由于卷取速度是80米/分钟时，通过线性拟合插值函数计算第二补偿值Δl2如下：
290-Δl2/80-60＝290-270/110-60，Δl2＝290-8＝282mm，因此第二补偿值Δl2取282mm。
4)计算因卷取位卷筒上的带钢卷径的变化引起的带尾剩余长度的第三补偿值Δl3，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是550mm时，第三补偿值Δl3取130mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是600mm时，第三补偿值Δl3取140mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是800mm时，第三补偿值Δl3取160mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1000mm时，第三补偿值Δl3取190mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1200mm时，第三补偿值Δl3取230mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1400mm时，第三补偿值Δl3取250mm；
卷取位卷筒上的带钢卷径与第三补偿值Δl3的对应关系遵循线性内插法实现的插值函数(FG)，如表4所示：
表4
本实施例中，由于卷取位卷筒上的带钢卷径是1100mm，通过线性拟合插值函数计算如下：
Δl3-190/1100-1000＝230-190/1200-1000,Δl3＝190+20＝210,因此第三补偿值Δl3取210mm。
5)计算因出口带钢厚度的变化引起的带尾剩余长度的第四补偿值Δl4，
当出口带钢厚度大于0.3mm时，第四补偿值Δl4取20mm，
当出口带钢厚度小于等于0.3mm时，第四补偿值Δl4取30mm；
本实施例中，由于出口带钢厚度是0.18mm，0.18mm＜0.3mm，因此第四补偿值Δl4取30mm。
6)按照下式(3)计算飞剪后的带尾剩余长度设定值L0，
L0＝L+Δl1+Δl2+Δl3+Δl4 (4)；
本实施例中，经计算L0＝13430+28.3+282+210+30＝13980.3mm
7)实际生产中，飞剪后通过卷取位卷筒上的编码器动态实测的实时带尾剩余长度L1，
当L1≥L0时，保持卷取位卷筒卷取速度按照原速度不变；
当L1＜L0时，开始以1m/s2的斜率减少卷取位卷筒卷取速度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但本发明并不局限于此，所有根据本发明的构思及其技术方案加以等同替换或等同改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，其特征在于:包括以下步骤：
1)按照下式(1)计算飞剪后固定的带尾剩余长度L，
L＝l1+l2+al3 (1)，
式(1)中，l1是飞剪到出口转向辊中心的距离，l2是带钢与出口转向辊接触的弧线长度，l3是出口转向辊中心与卷取位的卷筒芯轴中心的距离，a为助卷位与出口转向辊中心的距离占l3的比例；
2)按照下式(2)计算因采样时间引起的带尾剩余长度的第一补偿值Δl1，
Δl1＝V0×t0 (2)，
式(2)中，t0是采样时间，V0是助卷位卷筒的转速；
3)计算因卷取位卷筒卷取速度的变化引起的带尾剩余长度的第二补偿值Δl2，已知卷取位卷筒卷取速度固定值即对应第二补偿值Δl2取值如下，
当所述卷取位卷筒卷取速度是60米/分钟时，第二补偿值Δl2取290mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是110米/分钟时，第二补偿值Δl2取270mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是160米/分钟时，第二补偿值Δl2取230mm，
当所述卷取位卷筒卷取速度是210米/分钟时，第二补偿值Δl2取200mm；
当所述卷取位卷筒卷取速度从60米/分钟到210米/分钟之间的其他数值时，采用线性内插法的插值函数计算得到相应第二补偿值Δl2的取值；
4)计算因卷取位卷筒上的带钢卷径的变化引起的带尾剩余长度的第三补偿值Δl3，已知卷取位卷筒上的带钢卷径的固定值及对应第三补偿值Δl3的取值如下,
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是550mm时，第三补偿值Δl3取130mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是600mm时，第三补偿值Δl3取140mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是800mm时，第三补偿值Δl3取160mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1000mm时，第三补偿值Δl3取190mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1200mm时，第三补偿值Δl3取230mm，
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径是1400mm时，第三补偿值Δl3取250mm；
当所述卷取位卷筒上的带钢卷径从550mm到1400mm之间的其他数值时，采用插值函数计算得到相应第三补偿值Δl3的取值；
5)计算因出口带钢厚度的变化引起的带尾剩余长度的第四补偿值Δl4
当出口带钢厚度大于0.3mm时，第四补偿值Δl4取20mm，
当出口带钢厚度小于等于0.3mm时，第四补偿值Δl4取30mm；
6)按照下式(3)计算飞剪后的带尾剩余长度设定值L0，
L0＝L+Δl1+Δl2+Δl3+Δl4 (3)，
7)实际生产中，飞剪后通过卷取位卷筒上的编码器动态实测的实时带尾剩余长度L1，
当L1≥L0时，保持卷取位卷筒卷取速度按照原速度不变；
当L1＜L0时，开始以1m/s2的斜率减少卷取位卷筒卷取速度。
2.根据权利要求1所述消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，其特征在于：所述步骤3)中的卷取位卷筒卷取速度与第二补偿值Δl2之间的对应关系遵循线性内插法的插值函数；所述步骤4)中的卷取位卷筒上的带钢卷径与第三补偿值Δl3之间的对应关系遵循线性内插法的插值函数。
3.根据权利要求1或2所述消除冷轧卷取带钢尾部翘曲的方法，其特征在于：所述a取值范围是0.3-1。
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