趙寶華

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

1 概述

帶頭印是卷取時帶頭與內(nèi)圈帶鋼擠壓形成的，由于在帶頭位置帶鋼厚度突然由0 變到帶鋼實(shí)際厚度，因此會在此處形成一個凸起，加上帶鋼的張力卷取，這個凸起會在后面接下來的幾圈上“復(fù)印”，形成周期性的，貫穿整個帶鋼寬度的缺陷。有的帶頭印缺陷可能只有幾米，有的可能有一百多米，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成材率。為了盡量減少這些缺陷的影響，卷取機(jī)普遍采用帶有軟帶的橡膠套筒，軟帶深度約為3～4mm，寬度約為20mm,卷取時讓帶頭剛好壓在軟帶位置，通過軟帶位置的彈性變形減小帶頭凸起程度，從而減少帶頭印影響長度,提高產(chǎn)品成材率。

2 帶頭的定位方法和影響因素分析

由于連續(xù)生產(chǎn)的機(jī)組帶鋼是不停止的，當(dāng)出口飛剪剪切完帶鋼之后，帶鋼頭部以穿帶速度勻速向卷取機(jī)方向運(yùn)動，此時卷取機(jī)卷筒處于停止?fàn)顟B(tài)，帶頭到達(dá)某一位置后，卷取機(jī)卷筒帶著橡膠套筒開始啟動，當(dāng)帶頭到達(dá)卷筒時，要求卷取機(jī)卷筒上橡膠套筒軟帶也剛好到達(dá)，并且與帶頭速度相同，因此要想在運(yùn)動過程中把帶頭準(zhǔn)確壓到軟帶位置必須滿足兩個條件。a.帶頭作直線運(yùn)動到達(dá)目標(biāo)位置時，橡膠套筒上的軟帶也必須同時到達(dá)，橡膠套筒上的軟帶寬度約為20mm，因此帶頭定位誤差要求在±10mm 以內(nèi)。b.橡膠套筒到達(dá)目標(biāo)位置時外圓面上的切向線速度必須與帶頭的線速度相同。

由以上兩個條件可以看出影響帶頭定位因素主要是卷取機(jī)卷筒和帶頭的位置精度和速度精度。

圖1 出口設(shè)備布置圖

某鋼廠的熱鍍鋅機(jī)組出口段布置如圖1，原設(shè)計出口剪剪切后，帶頭穿帶到光電開關(guān)A位置后標(biāo)記為零位，帶頭穿過零位以后通過張力輥上的編碼器記錄的長度來確定帶頭的具體位置。由于是自由穿帶，所以不同規(guī)格（或相同規(guī)格不同材質(zhì)）帶鋼在穿帶過程中從A點(diǎn)到B點(diǎn)在轉(zhuǎn)向夾送輥位置彎曲程度不一樣，所以帶頭到達(dá)卷取機(jī)卷筒上B點(diǎn)（上卷取方式）實(shí)際長度和編碼器理論計算長度值不同，加上傳動設(shè)備等的誤差，所以會造成帶頭不能壓到橡膠套筒的軟帶區(qū)域，造成帶頭定位失敗。

由實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)該機(jī)組帶鋼的位置定位精度一般為±30mm，帶鋼的速度控制精度可以達(dá)到±0.25mm/s。由此可見該機(jī)組的位置定位精度不能滿足帶頭定位到橡膠套筒軟帶區(qū)域的要求。對不同規(guī)格、不同材質(zhì)帶鋼帶頭在橡膠套筒軟帶區(qū)域的定位進(jìn)行跟蹤記錄，然后根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果在控制系統(tǒng)里進(jìn)行補(bǔ)償，可以將帶頭在橡膠套筒軟帶位置定位精度提高到±15mm，但是仍然不能滿足±10mm 的要求，造成帶頭定位失敗，減短帶鋼帶頭印長度的目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。

3 改進(jìn)方法

圖2 上卷取時帶鋼與水平線夾角

上卷取帶鋼與卷筒的切點(diǎn)位置B如圖2 所示，AB為上卷取時帶鋼位置，線段DO平行于線段AB，由圖可知φ 為OB與豎直線的夾角，并且可得以下公式：

由機(jī)組布置圖可知GF=1830mm，OF=3300mm，GA=500mm，OB=305mm。通過計算可得到φ=31.97°。

下卷取時帶鋼與卷筒的切點(diǎn)位置C如圖3 所示，AC為下卷取時帶鋼位置，直線DO 平行于直線AC,則下卷取時OC 與水平線之間的夾角為η，并且可得以下公式：

圖3 下卷取時帶鋼與水平線夾角

由機(jī)組布置圖可知GF=1830mm，OF=3300mm，GA=500mm，OC=305mm。通過計算可得η=48.67°。

圖4 E 點(diǎn)位置

E 點(diǎn)位置如圖4 所示，則由圖可知OE 與豎直線的夾角為ψ，并且可得如下公式：

圖5 速度時間曲線

根據(jù)以上計算可得卷取機(jī)橡膠套筒上軟帶位置切向速度與時間的曲線如圖5 所示，從圖5 上可以看出ED段為卷取機(jī)卷筒上橡膠套筒的勻加速階段，DB段為達(dá)到帶鋼穿帶速度后的勻速運(yùn)動階段，曲線EDB與坐標(biāo)軸圍起區(qū)域的面積即為橡膠套筒上軟帶從E點(diǎn)開始以勻加速度啟動，然后勻速運(yùn)動到達(dá)B點(diǎn)走過的弧長s。

由帶頭定位的條件，結(jié)合圖5 可知，帶頭檢測開關(guān)設(shè)置在曲線上D點(diǎn)最合適，因?yàn)镈點(diǎn)以后帶頭和橡膠套筒上軟帶位置的線速度相同，而且到達(dá)同一點(diǎn)花費(fèi)的時間也相同。圖5 中陰影線區(qū)域的面積即為帶頭通過圖1 中D點(diǎn)后走過的距離s，它與橡膠套筒軟帶位置切向速度達(dá)到帶鋼穿帶速度后走過的弧長相同，即為203.95mm。當(dāng)帶頭走到D點(diǎn)后，檢測橡膠套筒上軟帶從啟動到此時走過的弧長，與理論上啟動1S后走過的弧長相對比，然后在到達(dá)B點(diǎn)前這個區(qū)間進(jìn)行補(bǔ)償，從而減小定位誤差。

由此可見圖1 中D點(diǎn)帶頭檢測光電開關(guān)應(yīng)該設(shè)置在距離B點(diǎn)203.95mm的位置。

按照上面的原理定位帶頭時，除了動態(tài)定位過程中位置控制要準(zhǔn)確，軟帶啟動時的位置也直接影響著最終定位的精度，因此卷取機(jī)在卸完卷后，卷取機(jī)卷筒應(yīng)該低速轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)精確停車定位。

通過以上的分析、計算結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，得到以下改進(jìn)方法：a.把帶頭檢測光電開關(guān)設(shè)置在距離B點(diǎn)203.95mm的位置。b.橡膠套筒軟帶啟動位置設(shè)置在與豎直線53.35°的位置，為了提高橡膠套筒的停車定位精度從正反向兩個設(shè)置各設(shè)置一個接近開關(guān)。c.卷筒低速轉(zhuǎn)動精確定位軟帶停止位置。d.結(jié)合實(shí)際情況通過電氣系統(tǒng)對誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

4 結(jié)論

通過以上簡單的改進(jìn)，完全能夠滿足帶頭在橡膠套筒軟帶位置±10mm 的定位要求，可以有效減少帶頭印的長度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率，實(shí)現(xiàn)低成本投入、高收益回報的目的。