CN201903793U - 带钢处理线卷取区张力控制装置 - Google Patents

带钢处理线卷取区张力控制装置 Download PDF

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杨天贵
刘新奇
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Abstract

本实用新型公开了一种带钢处理线卷取区张力控制装置，包括设定带钢的初始卷径、中值卷径、最大卷径、初始张力、中值张力、以及最大张力的卷径-张力参数设定单元、在二维坐标系中根据中值卷径与最大张力确定的点分别与初始卷径与初始张力确定的点、最大卷径与中值张力的点确定两条张力设定值曲线的卷径-张力曲线确定单元，与所述卷径-张力参数设定单元连接、以及产生与所述两条张力设定值曲线对应的转矩信号并将所述转矩信号发送的带钢张力控制单元，与所述卷径-张力曲线确定单元连接。本装置两条张力设定值曲线控制卷取电机的电机转矩，实现随着钢卷卷径变化对带钢进行两段连续张力控制，有效解决了钢卷内圈缺陷、层间滑移问题以及粘连问题。

Description

带钢处理线卷取区张力控制装置
技术领域
本实用新型涉及带钢生产技术，特别涉及一种带钢处理线卷取区张力控制装置。
背景技术
处理线的带钢卷取是一个牵涉带钢质量的重要环节。目前，处理线的卷取区张力一般采取恒张力控制，即带钢在卷取机上卷取的过程中张力保持恒定。
但是，卷取机在卷取带钢的过程中，随着卷取机卷径增大，带钢粘结的形成与各工序产生的应力及带钢本身的物理性能有关，不考虑板型、板材凸度等影响，把每层钢卷想像成理想状态，径向应力值与卷取张应力值即卷取张力相等，但是实际过程中，考虑到带钢轧制或热处理过程中造成的板型应力、板凸度应力、退火时内在热应力等因素，径向应力可能出现层间分布不均匀、中圈径向应力较大或钢卷外圈在恒张力卷取时径向应力增大现象。此时若施加带钢以恒定张力具有以下缺陷：
1)在带钢头部几圈，即带头处，当带钢张力建立过程比较慢时，影响卷取机纠偏装置的纠偏效果，会产生内圈缺陷。
2)在带钢内部几圈，各层之间会因恒张力进行外圈卷取时径向应力增大而产生滑移问题：对于带钢层中较软的带钢和较薄的带钢，当带钢张力较小且带钢层没有箍紧时，钢卷内部的径向应力过小，容易导致带钢层之间产生滑移而使带钢表面产生划痕。
3)在带钢外部几圈，各层之间会因径向应力过大在进行热处理时产生粘连问题：随着卷径的增大，对于某一层带钢来说，其径向压力随之增大，这种增大对于钢卷内层带钢(即带头处)尤为明显，加大了带钢层之间相互粘结的概 率。
因此，有必要提供一种控制带钢处理线卷取区的带钢张力的带钢处理线卷取区张力控制装置来克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种带钢处理线卷取区张力控制装置，能避免现有恒定张力控制中产生的内圈缺陷、层间滑移问题以及粘连问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种带钢处理线卷取区张力控制装置，包括设定带钢的初始卷径、中值卷径、最大卷径、初始张力、中值张力、以及最大张力的卷径-张力参数设定单元、在二维坐标系中根据中值卷径与最大张力确定的点分别与初始卷径与初始张力确定的点、最大卷径与中值张力的点确定两条张力设定值曲线的卷径-张力曲线确定单元，与所述卷径-张力参数设定单元连接、以及产生与所述两条张力设定值曲线对应的转矩信号并将所述转矩信号发送的带钢张力控制单元，与所述卷径-张力曲线确定单元连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述卷径-张力参数设定单元包括：设定初始张力、最大张力、中值张力的HMI，与所述卷径-张力曲线确定单元连接、根据中值张力与最大卷径的乘积与最大张力的商确定中值卷径的中值卷径设定子单元，与所述HMI以及所述卷径-张力曲线确定单元连接。
与现有技术相比，本实用新型带钢处理线卷取区张力控制装置的优点在于：
1)对于带钢头部几圈，当卷径为初始卷径R1时，卷取张力设定值为初始张力F1，此张力既能保证带钢头部几圈箍紧，又不至于过大，从而避免带钢头部几圈受到的切向应力过大，当钢卷在卸卷或放置期间受到撞击等干扰时，避免产生内圈缺陷。
2)当卷径从初始卷径R1到卷径R2时，张力值逐渐增加至最大张力F2，使钢卷在小卷径时，层间径向应力更大，这样层间的摩擦力(即径向应力)与摩擦系数的乘积会更大，内径钢卷更紧，有效解决了内径各层之间产生滑移而造成 的表面划痕问题。
3)当卷径从卷径R2到最大卷径R3时，张力值逐渐由最大张力F2减至F3，转矩保持不变，钢卷内某点ΔR处的层间径向应力不随卷径的增大而增大，而是保持不变，明显减少了层间发生粘结的概率。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1为本实用新型带钢处理线卷取区张力控制装置的组成框图。
图1a展示了图1所示带钢处理线卷取区张力控制装置中卷径-张力曲线确定单元确定的3点以及2段张力设定值曲线。
图2为图1所示带钢处理线卷取区张力控制装置中卷径-张力参数设定单元的详细框图。
图3为卷取区张力控制系统框图。
图4为钢卷内某点层间静摩擦力与径向作用力简单示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如图1，本实用新型带钢处理线卷取区张力控制装置包括卷径-张力参数设定单元100、卷径-张力曲线确定单元200以及带钢张力控制单元300。
所述卷径-张力参数设定单元100用于设定带钢的初始卷径R1、中值卷径R2、最大卷径R3、初始张力F1、中值张力F3、以及最大张力F2。
所述卷径-张力曲线确定单元200与所述卷径-张力参数设定单元100连接，用于在二维坐标系中根据初始卷径R1与初始张力F1确定A点、根据中值卷径R2与最大张力F2确定B点、根据最大卷径R3与中值张力F3确定C点，并根据A点与B点确定一条张力设定值曲线1，根据B点与C点确定另一条张力设定值 曲线2，其中A、B、C点以及张力设定值曲线1、张力设定值曲线2见图1a。
所述带钢张力控制单元300与所述卷径-张力曲线确定单元200连接，用于将所述两条张力设定值曲线1、2转换成转矩设定值曲线，产生与所述转矩设定值曲线对应的转矩信号，通过canbus现场总线将所述转矩信号发送至变频器，以通过所述变频器根据所述转矩信号控制驱动卷取机转动的卷取电机的电机转矩，进而控制卷取区带钢张力。
由上可以看出，本实用新型带钢处理线卷取区张力控制装置根据钢卷卷径与张力变化的两条张力设定值曲线1、2控制卷取电机的电机转矩，实现随着钢卷卷径变化对带钢进行两段连续张力控制，随着卷径的增大，先逐步增大带钢张力，然后逐步减小带钢张力，使钢卷在卷取的过程中张力内大外小，钢卷整体内紧外松，钢卷层间径向应力分布合理，有效解决了内圈缺陷、滑移问题以及粘连问题。具体地，本实用新型的优点在于：
①避免产生内圈缺陷：对于带钢头部几圈，即带头处，当卷径为初始卷径R1时，带钢的张力为设置的初始张力F1，此张力既能保证带钢头部几圈箍紧，又不至于过大，从而使带钢头部几圈受到的切向应力(钢卷内圈受到的张力的切向分量，如图4)小于钢卷的径向应力乘以摩擦系数，当钢卷在起吊或放置期间受到撞击等干扰时，避免产生内圈缺陷。
②避免产生滑移缺陷：当卷径从初始卷径R1到卷径R2时，带钢的张力由初始张力F1逐渐增加至最大张力F2，使钢卷在小卷径时，层间径向应力更大，这样钢卷的径向应力与摩擦系数的乘积会更大，内层钢卷更紧，有效解决了各层之间产生滑移而造成的表面划痕问题。
③避免产生粘连缺陷：当卷径从卷径R2到最大卷径R3时，带钢的张力逐渐由最大张力F2减至中值张力F3，转矩保持不变，钢卷内卷径R2到最大卷径R3的某点ΔR处，其径向应力随着卷径的增大而减小(如图1a所示)，避免热处理时此处热应力过大造成的层间粘连现象。
在本实用新型中，所述卷径-张力参数设定单元100设定的初始卷径R1和最大卷径R3与钢卷参数相关，是定值。
如图2，所述卷径-张力参数设定单元100包括HMI(人机界面，HumanMachine Interface)110和中值卷径设定子单元120。
所述HMI 110与所卷径-张力曲线确定单元200连接，用于设定初始张力F1、最大张力F2、中值张力F3，其中，初始张力F1、最大张力F2、中值张力F3为可变值。
所述中值卷径设定子单元120与所述HMI 110以及所述卷径-张力曲线确定单元200连接，用于根据中值张力F3与最大卷径R3的乘积与最大张力F2的商确定中值卷径R2，即R2＝(F3R3)/F2。
此时，所述卷径-张力曲线确定单元200根据所述HMI 110设定的初始张力F1、最大张力F2、中值张力F3、与钢卷参数相关的初始卷径R1和最大卷径R3、以及所述中值卷径设定子单元120设定的中值卷径R2确定张力设定值曲线1、2。
需要说明的是，所述中值卷径设定子单元120以及所述带钢张力控制单元300都可以由PLC控制器300实现。
另外，如图3，所述PLC控制器410根据带钢设定卷取张力值与张力计检测装置420对钢卷700检测出的带钢实际卷取张力值之间的差值，通过变频器430控制卷取机电机440带动卷取机卷取钢卷700，实现带钢处理线卷取区的张力控制。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (2)

1.一种带钢处理线卷取区张力控制装置，其特征在于，包括：
设定带钢的初始卷径、中值卷径、最大卷径、初始张力、中值张力、以及最大张力的卷径-张力参数设定单元；
在二维坐标系中根据中值卷径与最大张力确定的点分别与初始卷径与初始张力确定的点、最大卷径与中值张力的点确定两条张力设定值曲线的卷径-张力曲线确定单元，与所述卷径-张力参数设定单元连接；以及
产生与所述两条张力设定值曲线对应的转矩信号并将所述转矩信号发送的带钢张力控制单元，与所述卷径-张力曲线确定单元连接。
2.如权利要求1所述的带钢处理线卷取区张力控制装置，其特征在于，所述卷径-张力参数设定单元包括：
设定初始张力、最大张力、中值张力的HMI，与所述卷径-张力曲线确定单元连接；
根据中值张力与最大卷径的乘积与最大张力的商确定中值卷径的中值卷径设定子单元，与所述HMI以及所述卷径-张力曲线确定单元连接。 
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GR01 Patent grant
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Assignee: General Electric (Wuhan) Automation Co., Ltd.

Assignor: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp.

Contract record no.: 2014420000069

Denomination of utility model: Tension control device for strip steel processing line coiling region

Granted publication date: 20110720

License type: Exclusive License

Record date: 20140508

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170208

Address after: 430080 Wuhan, Hubei Qingshan District, Heping Avenue, No. 1244

Patentee after: General Electric (Wuhan) Automation Co., Ltd.

Address before: 430080 Wuchang, Hubei Friendship Road, No. A, block, floor 999, 15

Patentee before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp.

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Granted publication date: 20110720

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