CN112108522B - 一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法 - Google Patents

一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值；步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程；步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化；步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带。该技术方案通过优化自动控制流程下影响带钢穿带的各个环节，达到自动高效穿带的目的，通过对穿带方法调整后，具备了简便、实用、精确的功能，可以一次性调试到位，提高了自动条件下穿带的成功率，避免了穿带失败时容易发生的大量带头堆积现象，减少了故障处理时间且降低了作业人员的安全风险。

Description

一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，属于冷轧开卷技术领域。
背景技术
在现代冷轧酸轧或酸洗机组中，带钢经过开卷机开卷后带钢头部需要穿带到机组。由于热轧来料的带头普遍存在厚度不均、舌头、塔形以及边部浪形等缺陷，即板形较差的状况，为避免穿带时卡阻，相关设备的开口度设计都较大。即便如此还是经常出现自动穿带困难的情况，下面列举两种实际生产中经常出现情况，其一是带头卡在开头装置与矫直机前夹送辊之间，此时带头继续往前穿带时，会出现带钢头部钢卷大量折叠堆积现象。其二由于带钢规格变化较大，开头装置的夹钳夹送长度有时不够，且夹钳的辊面磨损造成夹紧力不够，在夹钳夹住带头往机组送的过程中，就会出现夹钳无法夹住带头导致带头掉落，如果此时不能及时发现和采取相应的措施，而继续穿带，就将导致钢卷在开卷机下方堆积。一般处理方式采用人工干预，压下开卷机处一辅助带头穿带的压辊，然后开卷机反转进行倒带处理，由于倒带回开卷机的钢卷带头包裹形状比原来的钢卷板形更差，且容易发生钢卷错层现象，更加难以顺利穿带，在之前的穿带失败的基础上实现自动化控制带头穿带的可能性更小，现场只能人为手动干预实现带头穿带，这就对操作人员的技术水平提出了很高的要求，恢复正常需要处理时间也较长。
针对这一现状，技术人员进行了控制方面的改进，主要目的是通过分析和改善影响自动穿带功能的各因素，在自动化控制条件下提高带头穿带的成功率，并通过光栅监测穿带状况，出现异常时自动停止，避免带钢头部在开卷机下方大量堆积时的处理困难现象。优化功能后自动穿带成功率得到了明显的提升，且再未发生带头堆积现象。
经过中国专利检索，检索到专利201310317793.5《一种冷轧带钢穿带方法》使用“前后搭接”穿带方法，使冷轧带钢在二十辊轧机穿带过程中，带头不易***轧机工作辊与中间辊辊缝间或轧机喷油导板下，实现了快速顺利穿带；专利201310402721.0 《一种五架冷轧机快速穿带控制方法》，穿带时按下穿带模式按钮，程序自动进入穿带模式；利用入口张力辊将带头引入一机架内并将带头压住，直接使能主传动向前送带，当带钢张力大于设定张力值后，TDC控制器发送控制字，入口张力辊电机抱闸打开，带头被穿至二架轧机，送带停止时入口张力辊电机抱闸合上。将二架轧机辊缝合上，打开一轧机辊缝，使能二架轧机主传动向前送带；还有专利201610598332.3《一种不锈钢冷轧带钢轧机开卷方法》对带钢头部存在镰刀弯的情况，第一道开卷穿带时，应在轧机卷筒钳口夹住料头之前，先夹住立辊；对带钢尾部存在镰刀弯的情况，第一道开卷甩尾时，应在轧机卷筒钳口夹住料尾之后，再打开立辊；对带钢横向厚差超标的情况，即带钢剖面呈楔形；第一道次开卷轧制时，立辊侧压力设定为2-5kN，两侧立辊在运行带钢边部作用下，会发生转动；根据立辊实际受到的侧压力对带钢进行调整。
以上3种公开技术中方法讲述的全部是轧机穿带技术，与本技术所要解决的轧机入口开卷穿带问题不同，技术方案也不一样。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，该技术方案主要解决现有技术自动条件下穿带成功率低，且穿带失败时容易发生大量带头堆积的现象，处理异常时耗时长且存在安全风险等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值；
步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程；
步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化；
步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带。
作为本发明的一种改进，所述步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值，具体如下，
根据来料规格，通过控制开卷机开卷时的开头装置上升高度LH和开卷机反向旋转角度SR以及开卷机带头夹送长度SF来达到合适的补偿值；
利用机组PLC控制***中函数发生器的功能模块模拟出开卷机开卷时开头装置上升高度值LH、开卷机反向旋转角度值SR、开卷机带头夹送长度值SF，三个变量与钢卷外径D0的关系为以下二次函数关系：
Yn＝An×D0 2+Bn×D0+Cn；
式中：
D0：钢卷外径(mm)
Y1，Y2，Y3：开头装置上升高度值LH(mm)，开卷机反向旋转角度值SR(rad)，开卷机带头夹送长度值SF(rad)
A1，A2，A3：与LH，SR，SF相对应的二次函数二次方系数值；
B1，B2，B3：与LH，SR，SF相对应的二次函数一次方系数值；
C1，C2，C3：与LH，SR，SF相对应的二次函数常数系数值；
针对不同规格的钢卷外径D0，结合机组开卷时对LH，SR，SF这三个变量的设定值Yn，拟合出与机组要求相适应的二次函数系数An、Bn、Cn，以达到根据带钢规格自动匹配，实现了带钢开卷时的各项参数的最优化；
针对夹送带头长度SF，此时在原先SF二次函数的基础上，把夹送带头继续增加长度L转换为统一的开卷机转动弧度值，公式如下：
Figure BDA0002103746780000031
式中：
SF’：补偿后的开卷机带头夹送长度(rad)；
SF:补偿前的开卷机带头夹送长度(rad)；
L：开卷机带头夹送需要增加长度(mm)；
由于控制***中开卷机带头夹送长度SF以开卷机转动弧度rad为设定值单位，当实际生产过程有更进一步具体的要求，如需要夹送带头继续增加长度L mm时，需要对补偿后的开卷机带头夹送长度SF’进行单位转换，以达到控制***识别补偿后的目标设定值SF’的目的。
最后，实际生产过程有更进一步具体的要求：
(1)当带钢钢卷外径>1600mm,夹送带头继续增加长度L设置为86mm；
(2)当带钢钢卷外径【1200mm,1600mm),夹送带头继续增加长度L设置为60mm；
(3)带钢钢卷外径<1200mm,夹送带头继续增加长度L设置为40mm。
作为本发明的一种改进，所述步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程，具体如下，
所述步骤2通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装的两对光栅检测，当带钢头部被开头装置夹钳夹送到机组时，必须要使带头遮住光栅信号，否则就判断带头卡在矫直机前的缝中；
进一步的，如果出现漏光现象，则判断出现掉带头现象，终止穿带自动步。
作为本发明的一种改进，所述步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化，具体如下：
所述步骤3矫直机由上下3对6辊组成，上面3个辊子由电动机带动千斤顶实现***量，不同的矫直模式，上面三根辊子存在不同的压下量，通过对***深度的优化，调整带钢头部板形，在入口开卷时，第一根辊的***深度对穿带有直接影响，第2根辊的***深度对带钢表面氧化铁皮有重要影响，第3根辊的***深度对出矫直机后的头部板形的上翘或是下压有重要影响。通过合理***保证高效穿带及带钢头部平直度，顺利焊接，所述步骤3矫直机穿带速度在20～30m/min，且优先选择20m/min。
作为本发明的一种改进，所述步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带，具体如下，在带钢头部被夹送到矫直机后，穿带到双切剪前通过建立静张力6200N～6600N，使带钢以绷紧的状态往前送带钢，其目的防止在带头不受力的情况下，带钢跑偏。为了防止建静张时开卷机把带头拽回来，可以在建张前1秒开卷机正转，其目的使带钢头部往前多送15～20公分，以防止穿带时建静张力把带头拽掉。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案通过优化自动控制流程下影响带钢穿带的各个环节，达到自动高效穿带的目的，通过对穿带方法调整后，具备了简便、实用、精确的功能，可以一次性调试到位，提高了自动条件下穿带的成功率，避免了穿带失败时容易发生的大量带头堆积现象，减少了故障处理时间且降低了作业人员的安全风险，2)该方案自动穿带成功率高；异常监控灵敏度高，可以自动中断异常；3)该方案故障处理时间少，带头板型佳；5)该方案设备磨损造成的故障也由原先每月都有存在到改进至今几个月实验下来没有一次故障的发生；可以在同类型***上全部或大部分使用。本技术通过优化利用现有设备，对现有方法进行改进，提高机组穿带作业率的同时减少故障处理安全风险，实验证明，机组穿带异常次数为零，板带钢头部上翘或下压导致的剪前导板变形发生率从20％降低到0％，生产过程中再没有出现因为穿带问题导致的设备故障，每月可以减少异常停机时间3小时，生产作业率明显提升，按照每小时生产慢料和快料折中效果看可以多生产300吨，月效益在15 万元，年效益180万元。
附图说明
图1为穿带流程图。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值；
步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程；
步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化；
步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带。
所述步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值，具体如下，
根据来料规格，通过控制开卷机开卷时的开头装置上升高度LH和开卷机反向旋转角度SR以及开卷机带头夹送长度SF来达到合适的补偿值；
利用机组PLC控制***中函数发生器的功能模块模拟出开卷机开卷时开头装置上升高度值LH、开卷机反向旋转角度值SR、开卷机带头夹送长度值SF，三个变量与钢卷外径D0的关系为以下二次函数关系：
Yn＝An×D0 2+Bn×D0+Cn；
式中：
D0：钢卷外径(mm)
Y1，Y2，Y3：开头装置上升高度值LH(mm)，开卷机反向旋转角度值SR(rad)，开卷机带头夹送长度值SF(rad)
A1，A2，A3：与LH，SR，SF相对应的二次函数二次方系数值；
B1，B2，B3：与LH，SR，SF相对应的二次函数一次方系数值；
C1，C2，C3：与LH，SR，SF相对应的二次函数常数系数值；
针对不同规格的钢卷外径D0，结合机组开卷时对LH，SR，SF这三个变量的设定值Yn，拟合出与机组要求相适应的二次函数系数An、Bn、Cn，以达到根据带钢规格自动匹配，实现了带钢开卷时的各项参数的最优化；
针对夹送带头长度SF，此时在原先SF二次函数的基础上，把夹送带头继续增加长度L转换为统一的开卷机转动弧度值，公式如下：
Figure BDA0002103746780000061
式中：
SF’：补偿后的开卷机带头夹送长度(rad)；
SF:补偿前的开卷机带头夹送长度(rad)；
L：开卷机带头夹送需要增加长度(mm)；
由于控制***中开卷机带头夹送长度SF以开卷机转动弧度rad为设定值单位，当实际生产过程有更进一步具体的要求，如需要夹送带头继续增加长度L mm时，需要对补偿后的开卷机带头夹送长度SF’进行单位转换，以达到控制***识别补偿后的目标设定值SF’的目的。
最后，实际生产过程有更进一步具体的要求：
(1)当带钢钢卷外径>1600mm,夹送带头继续增加长度L设置为86mm；
(2)当带钢钢卷外径【1200mm,1600mm),夹送带头继续增加长度L设置为60mm；
(3)带钢钢卷外径<1200mm,夹送带头继续增加长度L设置为40mm。
所述步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程，具体如下，
所述步骤2通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装的两对光栅检测，当带钢头部被开头装置夹钳夹送到机组时，必须要使带头遮住光栅信号，否则就判断带头卡在矫直机前的缝中；
进一步的，果出现漏光现象，则判断出现掉带头现象，终止穿带自动步。
所述步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化，具体如下：
所述步骤3矫直机由上下3对6辊组成，上面3个辊子由电动机带动千斤顶实现***量，不同的矫直模式，上面三根辊子存在不同的压下量，通过对***深度的优化，调整带钢头部板形，在入口开卷时，第一根辊的***深度对穿带有直接影响，第2根辊的***深度对带钢表面氧化铁皮有重要影响，第3根辊的***深度对出矫直机后的头部板形的上翘或是下压有重要影响。通过合理***保证高效穿带及带钢头部平直度，顺利焊接，所述步骤3矫直机穿带速度在20～30m/min，且优先选择20m/min。
所述步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带，具体如下，在带钢头部被夹送到矫直机后，穿带到双切剪前通过建立静张力6200N～6600N，使带钢以绷紧的状态往前送带钢，其目的防止在带头不受力的情况下，带钢跑偏。为了防止建静张时开卷机把带头拽回来，可以在建张前1秒开卷机正转，其目的使带钢头部往前多送15～20公分，以防止穿带时建静张力把带头拽掉。
应用实施例：
对应不同的带钢规格，适应生产要求的开头装置上升高度LH、开卷机反向旋转角度SR、开卷机带头夹送长度SF，是一个区间范围值。实例以宝钢某1420冷轧酸连轧机组为实施对象。根据模糊控制理论进行拟合，可以得到满足全规格钢种的不变的带钢参数 An，Bn，Cn，即对应不同钢卷外径{D0>1600mm，D0:【1200mm,1600mm),D0<1200mm} 采用相同的参数值An，Bn，Cn。
Yn＝An×D0 2+Bn×D0+Cn
D0：钢卷外径(mm)
Figure BDA0002103746780000071
Figure BDA0002103746780000072
Figure BDA0002103746780000073
应用实施例1：
以厚度2.3mm,宽度1052mm，钢卷外径1769mm的带钢为例,一种用于冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法按以下步骤进行：
步骤1，控制开卷机开卷流程，根据钢卷外径设置合适的开头装置上升高度LH，开卷机反向旋转角度SR，开卷机带头夹送长度SF。
当钢卷外径D0为1769mm时，与之相匹配的开头装置上升高度LH为549mm，开卷机反向旋转角度SR为3.48rad，开卷机带头夹送长度SF为1.279rad。
实际生产过程有更进一步具体的要求：当带钢钢卷外径>1600mm,夹送带头继续增加长度L设置为86mm；因此开卷机带头夹送长度实际SF’为1.376rad。
步骤2，利用安装在矫直机前夹送辊与矫直机间的两对光栅检测穿带异常。当带钢头部被开头装置夹钳夹送到机组时，必须要使带头遮住光栅信号，否则就判断带头卡在矫直机前的缝中；
进一步的，带钢过矫直机穿带时，把光栅被带钢遮住作为穿带的运行条件，如果出现漏光现象，则判断出现掉带头现象，终止穿带自动步；
步骤3，带钢过矫直机穿带速度选择20m/min,合理选择矫直机矫直辊的***深度，1#辊***深度为+7mmmm；2#辊的***深度为-7mm；3#辊***深度为+4.0mm。
步骤4，在带钢头部被夹送到矫直机后，穿带到双切剪前通过建立静张力6350N，使带钢以绷紧的状态往前送带钢，为了防止建静张时开卷机把带头拽回来，在建张前 1秒开卷机正转，其目的使带钢头部往前多送20公分，以防止穿带时建静张力把带头拽掉。
应用实施例2：
以厚度2.8mm,宽度1028mm，钢卷外径1596mm的带钢为例,一种用于冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法按以下步骤进行：
步骤1，控制开卷机开卷流程，根据钢卷外径设置合适的开头装置上升高度LH，开卷机反向旋转角度SR，开卷机带头夹送长度SF。
当钢卷外径D0为1596mm时，与之相匹配的开头装置上升高度LH为514mm，开卷机反向旋转角度SR为3.52rad，开卷机带头夹送长度SF为1.38rad。
实际生产过程有更进一步具体的要求：当带钢钢卷外径<1600mm,夹送带头继续增加长度L设置为60mm；因此开卷机带头夹送长度实际SF’为1.45rad。
步骤2，利用安装在矫直机前夹送辊与矫直机间的两对光栅检测穿带异常。当带钢头部被开头装置夹钳夹送到机组时，必须要使带头遮住光栅信号，否则就判断带头卡在矫直机前的缝中；
进一步的，带钢过矫直机穿带时，把光栅被带钢遮住作为穿带的运行条件，如果出现漏光现象，则判断出现掉带头现象，终止穿带自动步；
步骤3，带钢过矫直机穿带速度选择20m/min,矫直机1#辊***深度为+7.3mmmm；2#辊的***深度为-7.3mm；3#辊***深度为+4.2mm。
步骤4，在带钢头部被夹送到矫直机后，穿带到双切剪前通过建立静张力6300N，使带钢以绷紧的状态往前送带钢，为了防止建静张时开卷机把带头拽回来，在建张前 1秒开卷机正转，其目的使带钢头部往前多送19公分，以防止穿带时建静张力把带头拽掉。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (1)

1.一种实现冷轧带钢头部平稳穿带的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值；
步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程；
步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化；
步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带；
所述步骤1，控制开卷机开卷流程，设置合适的补偿值，具体如下，
根据来料规格，通过控制开卷机开卷时的开头装置上升高度值LH和开卷机反向旋转角度值SR以及开卷机带头夹送长度值SF来达到合适的补偿值；
利用机组PLC控制***中函数发生器的功能模块模拟出开卷机开卷时开头装置上升高度值LH、开卷机反向旋转角度值SR、开卷机带头夹送长度值SF，三个变量与钢卷外径D0的关系为以下二次函数关系：
Yn＝An×D0 2+Bn×D0+Cn；
式中：
D0：钢卷外径,单位：mm，
Y1，Y2，Y3：开头装置上升高度值LH，单位：mm，开卷机反向旋转角度值SR，单位：rad，开卷机带头夹送长度值SF，单位：rad；
A1，A2，A3：与LH，SR，SF相对应的二次函数二次方系数值；
B1，B2，B3：与LH，SR，SF相对应的二次函数一次方系数值；
C1，C2，C3：与LH，SR，SF相对应的二次函数常数系数值；
针对不同规格的钢卷外径D0，结合机组开卷时对LH，SR，SF这三个变量的设定值Yn，拟合出与机组要求相适应的二次函数系数An、Bn、Cn，以达到根据带钢规格自动匹配，实现了带钢开卷时的各项参数的最优化；
针对夹送带头长度SF，此时在原先SF二次函数的基础上，把夹送带头继续增加长度L转换为统一的开卷机转动弧度值，公式如下：
Figure FDA0003709610080000021
式中：
SF’：补偿后的开卷机带头夹送长度，单位：rad；
SF:补偿前的开卷机带头夹送长度，单位：rad；
L：开卷机带头夹送需要增加长度，单位：mm；
(1)当带钢钢卷外径>1600mm,夹送带头继续增加长度L设置为86mm；
(2)当带钢钢卷外径【1200mm,1600mm),夹送带头继续增加长度L设置为60mm；
(3)带钢钢卷外径<1200mm,夹送带头继续增加长度L设置为40mm；
所述步骤2，通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装两对光栅检测，监测整个穿带过程，具体如下，
所述步骤2通过在矫直机前夹送辊与矫直机间安装的两对光栅检测，当带钢头部被开头装置夹钳夹送到机组时，必须要使带头遮住光栅信号，否则就判断带头卡在矫直机前的缝中；
如果出现漏光现象，则判断出现掉带头现象，终止穿带自动步；
所述步骤3，矫直机穿带速度与***深度优化，具体如下：
所述步骤3矫直机由上下3对6辊子组成，上面3个辊子由电动机带动千斤顶实现***量，不同的矫直模式，上面三根辊子存在不同的压下量，通过对***深度的优化，调整带钢头部板形，在入口开卷时，第一根辊子的***深度对穿带有直接影响，第2根辊子的***深度对带钢表面氧化铁皮有重要影响，第3根辊子的***深度对出矫直机后的头部板形的上翘或是下压有重要影响，矫直机穿带速度在20～30m/min；
所述步骤4，优化执行自动步环节，静张力穿带，具体如下，在带钢头部被夹送到矫直机后，穿带到双切剪前通过建立静张力6200N～6600N，使带钢以绷紧的状态往前送带钢，为了防止建静张时开卷机把带头拽回来，在建张前1秒开卷机正转，其目的是使带钢头部往前多送15～20公分，以防止穿带时建静张力把带头拽掉。
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