一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法和系統的製作方法
2023-09-18 01:33:05 2
專利名稱：一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種專門適用於金屬軋機或其加工產品的控制設備或方法，尤其涉及一種減少熱軋鋼卷的內圈壓痕的方法和熱軋帶鋼的卷取控制系統。
背景技術：
卷取機是熱軋生產線的重要設備，用於將軋制的熱軋帶鋼捲成鋼卷。卷取機位於精軋機組後，是熱連軋生產線的最後一道工序。請參見圖1，卷取機主要包括輥道11、側導板12、夾送輥13、三根助卷輥14、捲筒15、助卷輥液壓缸16等主要設備。其中輥道11的主要負責將帶鋼由精軋機組輸送至卷取機機組。側導板12的主要作用是對中帶鋼。夾送輥13的主要作用是在頭部咬鋼階段對帶鋼施加一定的夾緊力，同時對其實施第一次彎曲變形；在尾部卷取階段對帶鋼施加穩定的張力，以保證良好的卷形質量。助卷輥14幫助彎曲帶鋼，並使帶鋼緊緊纏繞上捲筒15。助卷輥與捲筒之間的間隙稱為助卷輥輥縫，助卷輥輥縫由助卷輥液壓缸16控制。捲筒15是卷取機的核心設備，在帶鋼纏繞上後，對其施加前向張力，以確保卷形質量合格。熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷主要有頭部壓印缺陷和助卷輥非周期性壓痕缺陷兩種。頭部壓印缺陷的成因如圖2所示，當帶鋼21的頭部22繞捲筒15 —圈以後會出現重疊，隨著帶鋼繞捲筒的圈數不斷增加，助卷輥14會對帶鋼施加100-1200KN的壓緊力，重疊部分每次受到碾壓，都會在帶鋼上下表面上形成一道月牙形的頭部壓印，導致了鋼卷內圈壓痕缺陷。頭部壓印缺陷周期性地出現，直至助卷輥打開停止加壓，頭部壓印缺陷才會不再出現。帶有鋼卷內圈壓痕缺陷的產品表面質量無法滿足用戶的要求，所以必須切除。這樣造成了很大的質量損失。恆輥縫控制是 助卷輥最常用的一種控制方式，即在帶鋼咬入捲筒和3個助卷輥輥縫的過程中，助卷輥的輥縫始終保持不動。助卷輥的設定輥縫在帶鋼頭部進入以前預設定到位，帶鋼頭部咬入後，助卷輥輥縫保持恆定不動。期間，隨著帶鋼繞捲筒的圈數不斷增加，助卷輥的實際輥縫會被帶鋼逐漸頂開，助卷輥液壓缸的壓力也會不斷上升，重疊部分受到碾壓便導致了鋼卷內圈壓痕缺陷。為解決熱軋頭部壓印缺陷問題，各國相繼開發了助卷輥踏步控制技術。簡單而言，踏步控制技術就是在帶鋼頭部繞捲筒一圈後，助卷輥抬起至一定高度，避讓帶鋼頭部的重疊部分後再壓下，在整個頭部的卷取的過程中，助卷輥重複抬起和壓下動作，以達到減輕頭部壓印缺陷的目的。目前，國內外絕大多數熱連軋產線均採用了助卷輥踏步控制技術.助卷輥踏步控制技術開發的目的是避開帶鋼頭部的重疊部分，減少頭部壓印缺陷。以3根助卷輥中的任意一根助卷輥為例，助卷輥的踏步控制功能如下:如圖3所示，縱坐標31為助卷輥輥縫，助卷輥的設定輥縫32在帶鋼頭部進入以前預設定到位。當帶鋼頭部咬入後，助卷輥設定輥縫32立即第一次下壓54，當帶鋼頭部繞捲筒一周重新回到該助卷輥位置以前，該助卷輥設定輥縫開始上抬56，直至達到一定高度，以避開帶鋼頭部的重疊部分。當帶鋼頭部第二次通過該助卷輥以後，該助卷輥輥縫第二次下壓57。帶鋼頭部繞捲筒9-11圈以後，設定輥縫32在35位置開始打開，停止加壓。但實際應用證明，該技術可以有效控制厚度5mm以上帶鋼的頭部壓印缺陷,但厚度5mm以下的控制效果卻不理想。這是由於液壓系統的相應速度和檢測滯後造成助卷輥踏步精度較差，影響了控制效果。實際輥縫如圖2中的曲線33所示，可以看出，實際輥縫33始終滯後於設定輥縫32。根據對這些產線的產品實物質量確認，所有厚度5mm以下的熱軋直發鋼卷均存在不同程度的頭部壓印缺陷，且距離一般均在20-25米左右。這證明踏步控制功能在薄帶鋼卷取時的實際應用效果都不好。中國發明專利「一種具有良好助卷性能的熱軋薄板材卷取機」(中國發明專利號ZL200610048120.4公開號CN1903467A)公開了一種具有良好助卷性能的熱軋薄板材卷取機，屬板材軋制設施技術領域，用於消除現有卷取機使用中的松卷、壓痕等缺陷。其技術方案是，構成中設有芯軸、助卷輥、支撐助卷輥的擺臂、以及驅動擺臂繞鉸接軸擺動的液壓缸，增設I 3個助卷輥，各助卷輥環繞芯軸間隔配置。該發明通過增加助卷輥數量增加助卷施壓點，縮小助卷施壓點之間的距離，相對減小每一助卷輥上的壓力，以防止出現松卷、壓痕缺陷，但是增加助卷輥的技術方案導致卷取機的結構複雜化，不能用於現有卷取機的技術改造。
發明內容
本發明的目的是提供一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，無論恆輥縫控制系統或者踏步控制系統，都可以使用本發明的方法解決熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷的問題。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是:一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，其特徵在於在卷取機組前設置卷取測溫裝置，根據帶鋼的卷取力矩參數計算和設定卷取力矩，根據帶鋼的打滑特性參數設置助卷輥加壓延時時間，在達到設定卷取力矩時啟動加壓延時計時；延時結束打開助卷輥停止加壓，從而使助卷輥與帶鋼接觸的壓力和時間最小化，減少熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷。本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的一種較佳的技術方案，其特徵在於所述的卷取力矩參數優選為帶鋼的寬度、厚度和熱屈服強度；所述的打滑特性參數優選為帶鋼的寬度、卷取溫度和厚度；所述的寬度是目標寬度或實測寬度，所述的厚度為目標厚度或實測厚度；所述的卷取溫度為實測卷取溫度。本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的一種改進的技術方案，包括下列步驟:SI)帶鋼咬入精軋機組的第一機架，二級計算機收到第一機架的咬鋼信號以後，將該帶鋼的目標寬度、目標厚度和熱屈服強度數據下達給卷取機組的一級計算機。S2)當帶鋼的頭部到達卷取機組入口處的卷取測溫裝置時，卷取測溫裝置依照預定的採樣周期檢測採集帶鋼頭部若干測溫點的卷取溫度，發送給卷取機組的一級計算機。S3) 一級計算機的卷取力矩設定單元根據帶鋼的目標寬度、目標厚度和熱屈服強度數據計算設定卷取力矩，然後通過電機驅動單元控制捲筒電機運轉。S4)捲筒電機通過減速箱輸出卷取力矩給捲筒，用於卷取帶鋼。S5) 一級計算機的延時設定單元根據步驟S2採集的若干點的卷取溫度，計算平均實測卷取溫度，根據平均實測卷取溫度、帶鋼寬度和厚度計算並設定助卷輥加壓延時時間。S6)電機驅動單元通過卷取力矩反饋單元將實際卷取力矩反饋給一級計算機，一級計算機將實際卷取力矩和設定 卷取力矩進行比較，當實際卷取力矩達到設定值後，啟動延時計時器開始延時。S7)當計時到達設定的助卷輥加壓延時時間後，卷取一級計算機判定捲筒建立張力成功，通過助卷輥閥驅動單元控制助卷輥液壓缸打開助卷輥，停止加壓。本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的一種改進的技術方案，其特徵在於所述的助卷輥加壓延時時間是根據平均實測卷取溫度、帶鋼寬度和厚度，通過檢索存儲在一級計算機存儲單元中的打滑特性延時表得到的。本發明的另一個目的是要提供一種熱軋帶鋼的卷取控制系統，採用本發明提供的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，用於解決熱軋帶鋼生產過程中產生鋼卷內圈壓痕的技術問題。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是:一種熱軋帶鋼的卷取控制系統，連接到熱軋控制系統二級計算機和卷取機組，採用本發明提供的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，所述的卷取控制系統包括卷取系統一級計算機，捲筒電機驅動單元，捲筒電機，助卷輥閥驅動單元和助卷輥液壓缸，其特徵在於:所述的卷取機組的帶鋼入口處設置卷取測溫裝置；所述的一級計算機設置卷取力矩設定單元，卷取力矩反饋單元，延時設定單元和延時計時器；所述的卷取測溫裝置獲取的帶鋼溫度數據通過一級計算機的輸入埠傳送到卷取力矩設定單元和延時設定單元；所述的取力矩設定單元通過所述的捲筒電機驅動單元控制捲筒電機；所述的延時設定單元確定助卷輥加壓延時時間並傳送給所述的延時計時器；所述的捲筒電機驅動單元將卷取力矩反饋到卷取力矩反饋單元，控制延時計時器啟動計時；所述的延時計時器，通過助卷輥閥驅動單元，輸出控制信號到助卷輥液壓缸，控制助卷輥打開，停止加壓。本發明的熱軋帶鋼的卷取控制系統的一種較佳的技術方案，其特徵在於所述的卷取測溫裝置81包含若干測溫點和多路採樣控制電路。本發明的有益效果是:使用本發明的控制 熱軋鋼卷內圈壓痕的方法和熱軋帶鋼的卷取控制系統，可顯著減少厚度5mm以下的薄規格帶鋼的內圈壓痕缺陷，且不會引起打滑事故發生。根據實測數據由內圈壓痕缺陷原來的20-25米減少至15米左右。
圖1是卷取機的結構示意圖；圖2是熱軋鋼卷內圈壓痕的成因示意圖；圖3是踏步控制技術的輥縫與卷取力矩和延時時間示意圖；圖4是本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的流程示意圖；圖5是本發明的熱軋帶鋼的卷取控制系統的原理框圖。
具體實施例方式為了能更好地理解本發明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。由於踏步控制無法有效控制薄板的內圈壓痕缺陷，且助卷輥的輥面質量也會嚴重影響鋼板表面質量，所以必須尋求其他方法解決該問題。在現有的技術條件下，儘可能減少助卷輥加壓帶鋼的時間是減少熱軋鋼卷的內圈壓痕的最好方法。無論踏步控制是否精度準確、助卷輥輥面是否良好，只要減少助卷輥加壓帶鋼的時間，從而減少助卷輥與帶鋼接觸的圈數，就可以達到減少內圈壓痕缺陷長度的目的。但減少助卷輥加壓帶鋼的時間也存在個致命的問題:減少助卷輥加壓帶鋼的時間很可能導致卷取機打滑事故發生。助卷輥加壓帶鋼的時間過少，帶鋼頭部就無法纏緊捲筒，當助卷輥打開時，張力無法建立就會導致卷取機打滑事故。所以為防止打滑事故發生，助卷輥一般均採用較長的加壓帶鋼的時間，即助卷輥需要較長的踏步圈數。判斷一塊帶鋼纏繞上捲筒後是否成功建立張力，目前使用的方法大致有兩種 第一種是根據帶鋼的品種規格計算一個卷取設定力矩或設定電流。帶鋼纏繞上捲筒後，當實際卷取力矩或電流達到設定值，再延時一段時間後就判斷已經成功建立張力。建立張力成功以後，助卷輥立即打開。第二種是任何品種規格的帶鋼都採用相同的捲筒設定力矩或設定電流。無論是哪一種判斷方法，都需要在實際力矩或電流達到設定值後延時一段時間才能判斷已經建立張力成功。為保證易出現打滑事故的帶鋼不發生打滑事故，現有技術對所有品種規格的帶鋼都採用了同一種較長的延時。請參見圖3，縱坐標61為卷取設定力矩或設定電流，當帶鋼頭部開始纏繞捲筒，實際卷取力矩或電流63逐漸上升，直至達到設定卷取力矩62，經過6b至6c這一段延時時間Td之後，判斷張力建立成功，助卷輥打開35。由於現有技術採用了同一種較長的延時時間Td，厚度h5mm以下的帶鋼的助卷輥加壓時間6a至6c較長，踏步圈數最長需要11圈，厚度h5mm以上的帶鋼，因力矩上升速度快，踏步圈數略短。由此可見，對卷取機建立張力的延時時間Td進行分類，就可以實現根據不同品種、規格帶鋼的特點採用不同的助卷輥加壓時間。分類設定延時的原則是在保證所有帶鋼在不打滑的前提下，最大限度減少助卷輥踏步圈數。根據對以往打滑事故 的分析發現，打滑與帶鋼品種、規格的關係最為密切。由於影響打滑的帶鋼品種、規格數據很多，如果採用全部數據作為變量，僅鋼種就達數千種，勢必造成資料庫龐大。為此，本發明篩選出寬度W、卷取溫度Ct和厚度h這3個對打滑的影響最為顯著的變量，把帶鋼的目標寬度W、目標厚度h和熱屈服強度作為帶鋼的卷取力矩參數，把寬度《、卷取溫度Ct和厚度h作為帶鋼的打滑特性參數，根據不同規格帶鋼的特點，採取不同的助卷輥打滑特性延時，在保證不發生打滑事故的前提下，儘可能減少助卷輥與帶鋼接觸，以減少熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷。根據試驗，這3個變量中，卷取溫度Ct與打滑事故的相關性最強，所以在本發明的技術方案中卷取溫度ct採用實測值。為此，本發明在卷取機組前設置卷取測溫裝置81，根據帶鋼的卷取力矩參數計算和設定卷取力矩；根據帶鋼的打滑特性參數設置助卷輥加壓延時時間Td;當達到設定卷取力矩62時，啟動加壓延時計時；計時到達延時時間Td，延時結束，打開助卷輥停止加壓，從而使助卷輥與帶鋼接觸的壓力和時間最小化，減少熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷。根據本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的一種較佳的實施方案，所述的卷取力矩參數優選為帶鋼的寬度W、厚度h和熱屈服強度；所述的打滑特性參數優選為帶鋼的寬度W、卷取溫度Ct和厚度h ;所述的寬度是目標寬度或實測寬度，所述的厚度為目標厚度或實測厚度；所述的卷取溫度Ct為實測卷取溫度。
本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的實施例的流程圖如圖4所示，包括下列步驟:SI)帶鋼21咬入精軋機組70的第一機架71，二級計算機90收到第一機架71的咬鋼信號以後，將該帶鋼的目標寬度《、目標厚度h和熱屈服強度數據下達給卷取機組80的一級計算機82。S2)當帶鋼21的頭部到達卷取機組80入口處的卷取測溫裝置81時，卷取測溫裝置81依照預定的採樣周期檢測採集帶鋼頭部若干測溫點的卷取溫度ct，發送給卷取機組80的一級計算機82。S3) 一級計算機82的卷取力矩設定單元821根據帶鋼21的目標寬度W、目標厚度h和熱屈服強度數據計算設定卷取力矩，然後通過電機驅動單元83控制捲筒電機84運轉。S4)卷取電機84通過減速箱85輸出卷取力矩給捲筒15，用於卷取帶鋼21。S5) 一級計算機82的延時設定單元823根據步驟S2採集的若干點的卷取溫度ct，計算平均實測卷取溫度ct，根據平均實測卷取溫度Ct、帶鋼寬度W和厚度h計算並設定助卷棍加壓延時時間Td。S6)電機驅動單元83通過卷取力矩反饋單元822將實際卷取力矩反饋給一級計算機82，一級計算機82將實際卷取力矩和設定卷取力矩進行比較，當實際卷取力矩達到設定值後，啟動延時計時器824開始延時。S7)當計時到達設定的助卷棍加壓延時時間Td後,卷取一級計算機82判定捲筒建立張力成功，通過助卷輥閥驅動單元86控制助卷輥液壓缸16打開助卷輥14，停止加壓。在本發明的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法的一種實施方案中，所述的助卷輥加壓延時時間Td是根據平均 實測卷取溫度ct、帶鋼寬度w和厚度h，通過檢索存儲在一級計算機82存儲單元中的打滑特性延時表得到的。根據打滑特性參數建立的打滑特性延時表劃分為三級索引結構:第一級:寬度W，劃分為2個區間；第二級:實測卷取溫度ct，劃分為3個區間；第三級:厚度h，劃分為4個區間。寬度w為第一檢索變量，實測卷取溫度Ct為第二檢索變量，厚度h為第三檢索變量。根據實驗獲得的數據，在每一區間內存儲一個加壓延時時間Td的值。對於將要卷取的帶鋼，根據其寬度W、實測卷取溫度ct和厚度h，就可以在打滑特性延時表中檢索到相應的加壓延時時間Td。打滑特性延時表的結構如表I所示，表中，實測卷取溫度ct的單位為。C，寬度和厚度的單位為mm，加壓延時時間Td的單位為ms。表I打滑特性延時表[ms]
權利要求
1.一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，其特徵在於在卷取機組前設置卷取測溫裝置，根據帶鋼的卷取力矩參數計算和設定卷取力矩，根據帶鋼的打滑特性參數設置助卷輥加壓延時時間，在達到設定卷取力矩時啟動加壓延時計時；延時結束打開助卷輥停止加壓，從而使助卷輥與帶鋼接觸的壓力和時間最小化，減少熱軋鋼卷內圈壓痕缺陷。
2.根據權利要求1所述的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，其特徵在於所述的卷取力矩參數優選為帶鋼的寬度、厚度和熱屈服強度；所述的打滑特性參數優選為帶鋼的寬度、卷取溫度和厚度；所述的寬度是目標寬度或實測寬度，所述的厚度為目標厚度或實測厚度；所述的卷取溫度為實測卷取溫度。
3.根據權利要求2所述的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，其特徵在於包括下列步驟: 51)帶鋼咬入精軋機組的第一機架，二級計算機收到第一機架的咬鋼信號以後，將該帶鋼的目標寬度、目標厚度和熱屈服強度數據下達給卷取機組的一級計算機； 52)當帶鋼的頭部到達卷取機組入口處的卷取測溫裝置時，卷取測溫裝置依照預定的採樣周期檢測採集帶鋼頭部若干測溫點的卷取溫度，發送給卷取機組的一級計算機； 53)一級計算機的卷取力矩設定單元根據帶鋼的目標寬度、目標厚度和熱屈服強度數據計算設定卷取力矩，然後通過電機驅動單元控制捲筒電機運轉； 54)捲筒電機通過減速箱輸出卷取力矩給捲筒，用於卷取帶鋼； 55)一級計算機的延時設定單元根據步驟S2採集的若干點的卷取溫度，計算平均實測卷取溫度，根據平均實測卷取溫度、帶鋼寬度和厚度計算並設定助卷輥加壓延時時間； 56)電機驅動單元通過卷取力矩反饋單元將實際卷取力矩反饋給一級計算機，一級計算機將實際卷取力矩和設定卷取力矩進行比較，當實際卷取力矩達到設定值後，啟動延時計時器開始延時； 57)當計時到達設定的助卷棍加壓延`時時間後,卷取一級計算機判定捲筒建立張力成功，通過助卷輥閥驅動單元控制助卷輥液壓缸打開助卷輥，停止加壓。
4.根據權利要求3所述的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，其特徵在於所述的助卷輥加壓延時時間是根據平均實測卷取溫度、帶鋼寬度和厚度，通過檢索存儲在一級計算機存儲單元中的打滑特性延時表得到的。
5.一種熱軋帶鋼的卷取控制系統，連接到熱軋控制系統二級計算機和卷取機組，採用權利要求1所述的控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法，所述的卷取控制系統包括卷取系統一級計算機，捲筒電機驅動單元，捲筒電機，助卷輥閥驅動單元和助卷輥液壓缸，其特徵在於: 所述的卷取機組的帶鋼入口處設置卷取測溫裝置； 所述的一級計算機設置卷取力矩設定單元，卷取力矩反饋單元，延時設定單元和延時計時器； 所述的卷取測溫裝置獲取的帶鋼溫度數據通過一級計算機的輸入埠傳送到卷取力矩設定單元和延時設定單元； 所述的卷取力矩設定單元通過所述的捲筒電機驅動單元控制捲筒電機； 所述的延時設定單元確定助卷輥加壓延時時間並傳送給所述的延時計時器； 所述的捲筒電機驅動單元將卷取力矩反饋到卷取力矩反饋單元，控制延時計時器啟動計時； 所述的延時計時器，通過助卷輥閥驅動單元，輸出控制信號到助卷輥液壓缸，控制助卷輥打開，停止加壓。
6.根據權利要求5所述的熱軋帶鋼的卷取控制系統，其特徵在於所述的卷取測溫裝置包含若干測溫點和多路 採樣控制電路。
全文摘要
一種控制熱軋鋼卷內圈壓痕的方法和系統，涉及一種專門適用於金屬軋機或其加工產品的控制設備或方法，在卷取機組前設置卷取測溫裝置，一級計算機設置卷取力矩設定單元，卷取力矩反饋單元，延時設定單元和延時計時器；根據帶鋼的卷取力矩參數計算和設定卷取力矩，根據帶鋼的打滑特性參數設置助卷輥加壓延時時間，在達到設定卷取力矩時啟動加壓延時計時；延時結束打開助卷輥停止加壓，從而使助卷輥與帶鋼接觸的壓力和時間最小化，卷取力矩參數優選為帶鋼的寬度、厚度和熱屈服強度；打滑特性參數優選為帶鋼的寬度、卷取溫度和厚度。採用本發明的方法可顯著減少薄規格帶鋼的內圈壓痕缺陷。
文檔編號B21C47/04GK103223420SQ20121002048
公開日2013年7月31日 申請日期2012年1月29日 優先權日2012年1月29日
發明者幸利軍, 張仁其 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司