王正坤　何茂松

摘 要：全液壓地下卷取機(jī)助卷輥卷取方式一般分為3種，即恒壓力方式（壓力控制）、連續(xù)打開（位置控制）和踏步方式（壓力和位置控制）。其中，踏步方式對(duì)控制的要求最高。踏步功能作為熱軋卷取機(jī)最為重要的功能之一，對(duì)減少帶鋼頭部壓痕、減少帶鋼頭部卷取時(shí)對(duì)設(shè)備的沖擊、提高成品鋼卷的卷取質(zhì)量起著非常重要的作用。本文結(jié)合軟件編程設(shè)計(jì)思路和工程實(shí)踐，對(duì)影響踏步控制的關(guān)鍵因素——帶鋼頭部跟蹤、跳躍量和起跳時(shí)機(jī)、助卷輥輥縫計(jì)算等進(jìn)行了分析，此功能已在寧波1 780 mm熱軋改造項(xiàng)目中得到了應(yīng)用，效果良好。

關(guān)鍵詞：踏步控制；帶鋼跟蹤；輥縫計(jì)算；位置控制

中圖分類號(hào)：TG333.2+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.013

在帶鋼的連續(xù)軋制過程中，卷取機(jī)起著十分重要的作用。帶鋼卷取作為最后一道工序，對(duì)帶鋼最終的產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。自動(dòng)踏步控制作為現(xiàn)代卷取機(jī)最重要的功能之一，對(duì)帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)后的最初卷取質(zhì)量起著決定性的作用。

精準(zhǔn)的踏步控制需要精確的帶鋼頭部跟蹤、正確的助卷輥輥縫計(jì)算、適當(dāng)?shù)奶S量設(shè)定和準(zhǔn)確的跳躍時(shí)機(jī)。當(dāng)帶鋼頭部即將到達(dá)助卷輥時(shí)，助卷輥提前跳開一個(gè)高度，使帶鋼通過且不對(duì)設(shè)備產(chǎn)生沖擊；當(dāng)頭部通過助卷輥時(shí)，助卷輥關(guān)閉并延遲投入壓力控制，壓緊帶鋼使帶鋼貼緊卷筒卷??；每個(gè)助卷輥重復(fù)以上動(dòng)作，直至帶鋼張力建立且助卷輥打開為止，踏步控制結(jié)束。踏步控制的投用能在厚帶鋼卷取時(shí)減小最初幾圈的頭部壓痕、對(duì)設(shè)備的沖擊，從而提高帶鋼的成材率。對(duì)于薄規(guī)格帶鋼的卷取，踏步控制的作用并不明顯，因此，一般建議軋制厚度在3.5 mm規(guī)格以上的帶鋼時(shí)投用踏步功能。

1 卷取機(jī)內(nèi)帶鋼頭部的位置跟蹤

準(zhǔn)確的卷取機(jī)內(nèi)部的帶鋼頭部位置跟蹤是自動(dòng)踏步控制能否順利實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。圖1為寧波熱軋廠檢測(cè)器的布置方案。

由圖1可知，卷取機(jī)內(nèi)部沒有布置檢測(cè)帶鋼頭部的激光檢測(cè)器，夾送輥和1#助卷輥也沒有設(shè)置加速度計(jì)，這增加了準(zhǔn)確跟蹤帶鋼頭部的難度。

在實(shí)際應(yīng)用中，沒有使用HMD觸發(fā)帶鋼頭部跟蹤的方法，而采用了通過夾送輥有鋼信號(hào)觸發(fā)帶鋼頭部跟蹤的方法，并取得了非常好的效果。夾送輥有鋼信號(hào)的判斷綜合了帶鋼頭部位置窗口、HMD402/403檢測(cè)信號(hào)、夾送輥兩側(cè)的位置和壓力波動(dòng)。在調(diào)試過程中，通過對(duì)頭部位置窗口參數(shù)、夾送輥位置波動(dòng)參數(shù)個(gè)夾送輥壓力波動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化，使夾送輥有鋼判斷的命中率達(dá)到了99.5%以上（通過PDA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)一周的數(shù)據(jù)）。

由于精軋機(jī)末機(jī)架的實(shí)際速度是通過軋輥實(shí)際速度與前滑量同時(shí)決定的，而前滑量的計(jì)算由L2級(jí)根據(jù)每塊帶鋼的厚度、溫度等數(shù)據(jù)綜合計(jì)算得出，且存在偏差，即△S.因此，其會(huì)影響帶鋼頭部位置的計(jì)算。

2 跳躍量和跳躍時(shí)機(jī)

根據(jù)三輥全液壓地下卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)，AJC踏步的位置，即每個(gè)助卷輥相對(duì)于卷筒的位置是固定的，如圖2所示。

圖4為軋制厚規(guī)格帶鋼時(shí)踏步控制的實(shí)時(shí)PDA曲線。由圖4可知，頭部跟蹤始于夾送輥咬鋼，踏步時(shí)機(jī)準(zhǔn)確，跳躍量的設(shè)定，符合實(shí)際卷徑變化，踏步控制得到的實(shí)際效果較好。

3 助卷輥輥縫計(jì)算

助卷輥輥縫計(jì)算基于助卷輥機(jī)械設(shè)備的相對(duì)位置和幾何關(guān)系。將助卷輥臂的固定支點(diǎn)選定為坐標(biāo)原點(diǎn)，分別做X軸和Y軸組成坐標(biāo)系；利用助卷輥液壓缸的固定支點(diǎn)、活動(dòng)支點(diǎn)和助卷輥臂的固定支點(diǎn)組成三角形，根據(jù)余弦定理求出變化角；根據(jù)助卷輥與固定支點(diǎn)的距離和在坐標(biāo)系中的角度確定助卷輥中心在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；卷筒中心點(diǎn)與助卷輥中心點(diǎn)之間的距離減去卷筒半徑和助卷輥的半徑，求出實(shí)際輥縫值。

助卷輥與卷筒的相對(duì)位置關(guān)系如圖5所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，通過理論計(jì)算的輥縫值與實(shí)測(cè)值會(huì)存在一定的偏差，這種偏差可通過助卷輥輥縫標(biāo)定清除。標(biāo)定后的助卷輥會(huì)使其關(guān)閉到2 mm輥縫的位置，卷筒手動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)助卷輥與卷筒沒有物理接觸，人工現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)標(biāo)定后輥縫是否正確。

4 卷徑計(jì)算

在實(shí)際應(yīng)用中，要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平滑濾波處理，并根據(jù)帶鋼的實(shí)際速度和厚度對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正或限幅等。

5 結(jié)束語

踏步控制功能在寧鋼1 780 mm熱軋改造現(xiàn)場(chǎng)投入使用后，厚帶鋼卷取時(shí)頭部卷取質(zhì)量得到了明顯改善，帶鋼頭部壓痕減輕，卷取時(shí)設(shè)備受到的沖擊減小。實(shí)踐證明，帶鋼頭部卷取的踏步控制功能已經(jīng)成為卷取機(jī)必不可少的重要功能之一，在各條熱軋帶鋼生產(chǎn)線上得到了廣泛應(yīng)用。

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： Full hydraulic underground coiler roll winding approach is generally divided into three kinds， namely， the constant pressure mode （pressure control）， continuous open（position control）and the stepping mode（pressure and position control）. Among them， the stepping mode for maximum control requirements. One of the stepping function as coiling machine most important function of reducing the strip head indentation， reducing the impact of strip head coiling equipment， improve the quality of the finished coil winding plays a very important effect. In this paper， software programming design ideas and engineering practice， the key factors affecting the Step Control - the strip head tracking， jumping off the amount and timing of wrapper roll joints were analyzed to calculate， this feature has been in Ningbo， 1 780 mm Hot-rolled reconstruction project has been applied to good effect.

Key words： step control； strip tracking； roll gap calculation； position control