热轧钢带卷取塔形控制方法的研究

An investigation of the control method for preventing telescopes in coiling hot2rolled strip steel
SUN Ping , MAO Xin2ping , CHEN Gui2jiang , LIU Wei2zhong , YU Hui , LIN Zhen2yuan , XIE Jin2song ( Guangzhou Zhujiang Steel Co. ,Ltd. , Guangzhou 510730 , Guangdong)
卷取带载过程控制不好有两种可能性 :超前或 滞后.
(1) 带载超前 :钢带未进入卷筒 ,提前膨胀 ,会 造成源自文库头无法夹紧 ,内圈松动 ,侧导板动作太早会引 起穿带失败事故.
(2) 带载滞后 ,钢带已进入卷筒 ,膨胀不及时 , 带头没有形成有效的压力 ,带头移动引起滑动头塔 形 ,侧导板工作太晚产生较大的塔形. 31114 侧导板纠偏控制功能的优化
号并联检测 ,并有防止检测失效的最后软件保护信
号组成 :
(1) 夹送辊压下压力检测. 夹送辊的压下控制
在无负载期间是位置控制. 带头的检测方法是由判
∫ F( X) dt
断 F( X) -
X- T
T
≥C1 时 , C1 为门限值 ,当带
头冲击时会产生上跳信号 ,确认为带头信号.
(2) 夹送辊电机转力矩检测. 夹送辊转力矩检
图 1 带头信号窗口识别
HMD 作为绝对位置信号 ,可对带头进行修正 ,
使其对带头位置判断更加准确. 但由于采用带头强
冷技术后 ,HMD 常常会出现误信号 ,会造成头部穿
带失败的风险 ,因此只能作为参考信号.
31112 带头信号检测功能的改进
准确的带头定位信号对卷取的控制非常重要 , 因此 ,为确认带头位置在 S ±ΔS 内 ,由两个检测信
带头检测是在 F6 机架带载后 ,开始实施跟踪计
∫ 算 ,带头的位置 s = ( n ×f ) dt . 即轧辊速度乘后
滑系数对时间的积分. 由于轧辊的速度受 AGC 控
制和终轧温度控制的影响 ,必然存在一定的调节波 动 ,而后滑系数是由二级计算机的预计算模型计算 出来的一个固定值 ,可见 ,带头计算位置存在误差. 考虑到这种误差的存在 ,为了保证检测可靠 ,在系统 上我们设置了一个窗口 ,[ S - ΔS , S + ΔS ]作为带头 所在的区间 ,见图 1.
总第 140 期
孙 平等 :热轧钢带卷取塔形控制方法的研究
27
图 2 位置控制与压力控制的切换
31113 卷取带载控制优化 卷取带载是卷取建立张力的关键控制信号 ,其
后续动作是卷筒膨胀 ,与助卷辊之间产生压力 ,使助 卷辊由位置控制转为压力控制 ,夹紧带头 ,建立卷取 张力 ,卷取成功 ,侧导板开始工作 ,亦即钢带纠偏工 作的开始.
Abstract : Thetelescoping problens with coiling hot rolled strip steel are conce rned with in the article. the formation mechanisms of various telescopes are elucidated in terms of the processes and controls employed in coiling and a new control method is proposed and put into USE , in order to increase the primary acceptance rate of hot2rolled strip coil , and to maximize its direct2delivery rate. Finally , measures of preventing different kinds of telescope are summarized. Key words : coiling ; telescope ; failure analysis ; improved control
总第 140 期 2004 年 10 月
南 方 金 属 SOUTHERN METALS
Sum.
October
140 2004
文章编号 : 1009 - 9700 (2004) 05 - 0025 - 04
热轧钢带卷取塔形控制方法的研究
图 2. 这时夹送辊的控制由位置控制转换为压力控
制. 两边均衡的压力控制能有效的防止钢带凸度引
起的带头跑偏.
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
卷取带载信号是由带头测量及卷取机架的几何
∫ 尺寸决定 , S = vdt , v 为 钢带速度 ;卷筒膨胀时间 、
带头冲程 、误差取决于钢带的速度 ,速度与钢带的厚 薄有关. 钢带越薄 ,速度越快 ,冲程越大 ,大的冲程 会造成带头定位偏差 ,也有卷筒膨胀动作时间无法 跟上 ,造成带头夹紧不够 ,头部移动产生塔形.
测 ,使 用 下 夹 送 辊 电 机 的 电 流 信 号 , 当 I ( x) -
∫x I ( x) dt
x- T
T
≥ C2 时 , C2 为门限值 ,当带头冲击时产
生上跳信号 ,确认为带头信号 ,作为压力信号的补
充. (3) 软件计算的 [ S - ΔS ] 值 ,作为软件计算的
检测带头信号.
确认了带头信号后 ,并启动 RFG 转换信号 ,见
3 卷取过程分析与控制改进方法
钢带卷取生产过程中 ,卷取穿带与收带的过程 是钢带可控性最弱的部分 ,而带头或带尾实际位置 信号的检测 ,并对其实施纠偏的整个过程控制是非 常重要的. 因此 ,可靠的信号检测 ,和快速有效的控 制是控制卷取塔形技术的核心. 311 头部塔形控制的分析与实施 头部塔形所占比重最大 ,也是最难解决的问题 , 在这里最主要的问题是检测 、纠偏控制与带载控制 问题的解决方法. 31111 带头跟踪信号的修正
图 4 侧导板纠偏功能提前
(3) 侧导板控制方式. 设置侧导板一侧在穿带 前按带宽进入位置控制 ,另一侧在钢带进入并启动 纠偏后按带宽进入带压力的位置控制. 312 尾塔形的控制
钢带偏离中心线 ,以及钢带尾部失张轧制过程 易形成尾部超宽. 采用带强压力的位置控制方式 , 并在尾部 3 m 处 ,适当减少带压力的位置控制是控 制尾塔的方法 313 层间塔形的控制
图 3 侧导板控制特性优化
(1) 侧导板的控制特性优化. Y 轴的 X = 0 点 就是卷取带载信号 ,调整特性曲线后见图 3 ,可提前 的时间是 t1. 但不能过大 ,过大就可能引起位置超 调 ,超调对卷取有一定的影响 ,是引起卷取堆钢的因 素之一.
(2) 侧导板纠偏提前. 将侧导板的纠偏提前到 钢带进入夹送辊后就进行控制 ,这就对侧导板的控 制提出了要求. 在改变工作特性曲线的基础上 ,相 当于移动了特性曲线可提前的时间 t2 ,见图 4. 这个 时间是速度的比例函数 ,保证对不同厚度的钢带都 有效.
这种塔形多半是松卷引起的 , 可参照文献[1] . 另一类是由于侧导板的压力不够 ,卷取的张力超过 了侧导板的压力 ,控制由位置控制变成了压力控制 , 通过调整侧导板的 RFG值 ,两侧导板形成差开 RFG
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
收稿日期 :2004 - 02 - 17 作者简介 :孙 平 (1960 - ) ,男 ,1982 年毕业于武汉钢铁学院自动化专业 , 高级工程师.
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
(2) 层间塔形. 层间塔形的形成主要是由于钢 带的上下 、左右抖动. 引起抖动的原因是 F6 机架与 夹送辊之间失张或张力波动大 ,侧导板磨损使位置 控制不准确或不到位 ,压力控制超出了极限范围 ,这 种塔形多半伴有松卷现象.
(3) 尾塔形. 尾塔形的产生是由于钢带跑偏 , 侧导板强制纠偏 ,形成弧形路径 ,在轧制过程中钢带 未回到中心线上 ,在钢带尾部失张以后 ,侧导板的纠 偏作用消失. 这种塔形在操作过程是可以得到控制 的 ,这需要操作人员在轧制过程中按测宽仪的信号 将钢带调整到中心线上 ,从而减轻或避免尾塔形的 产生. 尾塔形与 F6 的关系较大 ,两边轧制力不平衡 是钢带跑偏的起因.
济效益.
1 卷取控制的主要设备和工艺
珠钢连轧机组 1999 年投入运行 ,生产1 350～ 900 mm 宽 、12～112 mm 厚的钢带产品. 在钢带卷取 机中 ,参与卷取过程控制的主要设备是卷筒 、夹送 辊 、助卷辊和侧导板等. 当钢带头出层流冷却区后 , 由侧导板引导 ,进入夹送辊 ,在上夹送辊的压力下钢 带头部向下经斜槽板进入卷筒和助卷辊 ,钢带借助 卷筒的膨胀力和助卷辊的压力 ,紧紧地缠绕在卷筒 上 ,完成卷取穿带过程. 钢带卷取机的穿带过程难 度比较大 , 特别是在轧制超薄 ( ≤118 mm) 规格产 品 、穿带速度达到 10 m/ s 以上时.
侧导板是纠正塔形的主要控制设备 ,对它的控 制要求快速性和稳定性. 如果侧导板动作慢可形成 较大的头塔 ,也就是头塔纠偏效果不好 ,塔形易超 标. 如果侧导板移动不够稳定 ,形成大的超调 ,对钢 带的边部造成大的冲击 ,会损坏边部 ,严重者会形成 堆钢. 可见 ,侧导板的移动速度和稳定控制非常重 要 ,侧导板的工作要求是动作迅速 ,及时的纠正钢带 偏移. 另一个因素是移动短行程的控制 ,可根据不 同钢带的宽度由软件选择不同的短行程.
26
南 方 金 属 SOUTHERN METALS
2004 年第 5 期
2 卷取过程产生塔型的原因分析
钢卷的塔形从外观上可分为 :头塔形 、层间塔形 和尾塔形几大类. 同时也有部分是混合塔形.
(1) 头塔形. 头塔形是强制纠偏引起的塔形 , 起因是带头进入卷取机时已偏离中心线 ,被侧导板 强制性纠偏后 ,钢带又重新回到中心线 ,头部必然出 现塔形 ,这种塔形 ,如果侧导板工作及时也能将塔形 控制在正常范围之内 ,不会出现塔形质量问题 ,如果 这时出现带头控制检测失误 ,就会出现塔形 ,也可能 引起头部松卷.
孙 平 , 毛新平 , 陈贵江 , 刘维忠 , 余 晖 , 林振源 , 谢劲松
(广州珠江钢铁有限责任公司 , 广东 广州 510730)
摘 要 :针对热轧钢带卷取成型过程中产生的卷取塔形问题. 从工艺过程和控制过程对各种形态的塔形产生的机 理进行了分析. 以提高钢带卷一次成材率 ,提高热轧钢带卷直发率为目标 ,提出并实施应用新的控制思想和方法. 总结出了常见塔形问题的处理方法. 关键词 :卷取 ; 塔形 ; 原因分析 ; 改进控制 ; 总结 中图分类号 : TG 33312 + 4 文献标识码 : B
钢带卷取的塔形问题一直是影响广州珠江钢铁 有限责任公司 (以下简称“珠钢”) 直发卷的重要因素 之一 ,特别是超薄 ( ≤118 mm) 规格产品. 从生产和 销售情况来看 ,塔形钢卷可能产生以下问题 :
(1) 塔形钢卷在运输过程中 ,易造成边部损伤. (2) 较大的塔形钢卷不易装运 ,还会造成打包 带断裂 ,形成松卷. (3) 如果塔形钢卷用分卷机组重卷 ,增加成本 20 元/ t 左右. (4) 塔形影响产品的外观形象 ,不利于产品的 定价 ,造成经济损失. 因此企业对塔形问题越来越重视 ,针对问题进 行了研究和分析 、制订技术改造方案 、实施改进 ,降 低一次塔形率 ,提高产品一次合格率 ,获得可观的经