[发明专利]一种卷取机助卷辊阶梯速度控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种卷取机助卷辊阶梯速度控制的方法及其控制系统。

背景技术

卷取机是热轧生产线的重要设备，用于将轧制的热轧带钢卷成钢卷。如图1所示，卷取机1位于精轧机组2后，是热连轧生产线的最后一道工序。参见图1，卷取机1主要包括辊道11、侧导板12、夹送辊13、三根助卷辊14、助卷辊液压缸15、卷筒16等主要设备。其中辊道11的主要负责将带钢7由精轧机组输送至卷取机机组。侧导板12的主要作用是对中带钢。夹送辊13的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变形；在尾部卷取阶段对带钢施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。助卷辊14帮助弯曲带钢7，并使带钢紧紧缠绕上卷筒15。助卷辊与卷筒之间的间隙称为助卷辊辊缝，助卷辊辊缝由助卷辊油缸16控制。卷筒15是卷取机的核心设备，在带钢缠绕上后，对其施加前向张力，以确保卷形质量合格。

当带钢7头部穿出精轧机组2末端机架时，为了使带钢7更好的在输出辊道上运行，防止带钢头部跳动，输出辊道以大于精轧机末端机架的超前速度运行，给带钢一个前向张力，同时，夹送辊、卷筒以及助卷辊均以一定的超前速度运行，助卷辊摆下到卷筒边缘，以便带钢头部进入卷筒时给带钢一个下压力。

然而，后工序在生产高表面的带钢时，酸洗后发现热轧钢卷的内圈30m左右存在大量的针尖状挫伤缺陷，并且越靠近带钢头部缺陷越严重。

从各个环节工艺进行分析，发现该缺陷主要是由于热轧钢卷内圈卷层之间紧致度不足，后工序在进行钢卷开卷时卷层错动而造成的。后工序在对热轧卷进行加工时，需要将钢卷打开，这一过程即称作开卷。在开卷开始时，在带钢钢卷边部划一条直线，如图2所示，发现在开至钢卷内圈时，该线发生了扭曲，如图3所示，即证明圈与圈之间发生了错动，从而造成了针状的挫伤缺陷。

中国发明专利申请“热连轧高强度中厚板卷取方法”（发明专利申请号：200810080249.2公开号：CN 101439366A）公开了一种热连轧高强度中厚板卷取方法，适用于具有材质硬、规格厚、强度高等特点的热轧中厚板生产；目的是消除中厚板卷取时的不稳定因素、降低钢板表面缺陷；该发明针对热连轧卷取机组进行参数控制的设定和调整，包括Ｇ辊道速度设定，选择合适的辊道超前率和滞后率，选择压力系数，调整侧导压力系数，标定夹送辊压力系数；上下夹送辊电流负电流控制，助卷辊间隙和打开距离参数设定；确定卷筒张力附加值和电流比率。

目前世界国内外绝大多数热连轧产线均采用了速度超前及张力卷取控制技术，但根据对这些产线产品实物质量的确认，所有厚度7mm以下的产品钢卷均存在不同程度的头部挫伤缺陷，且距离一般均在20～25米左右。这证明速度超前及张力卷取无法保证内圈10圈的紧致度。

根据现有的解决方案，当带钢头部穿出精轧机末端机架时，为了使带钢更好的在输出辊道上运行，防止带钢头部跳动，输出辊道以大于精轧机末端机架的超前速度运行，给带钢一个前向张力，同时，夹送辊、卷筒以及助卷辊均以一定的超前速度运行，助卷辊摆下到卷筒边缘，以便带钢头部进入卷筒时给带钢一个下压力。在卷筒力矩达到一定值以后，卷取机由速度控制切换为力矩控制，卷筒和精轧末机架间保持一定的张力。在这一过程中，带钢在头部进卷取机和卷筒切换为力矩控制之前，靠辊道，夹送辊，卷筒，助卷辊的超前速度来保持卷层之间的张紧力，切换为力矩控制之后，靠卷筒和精轧末机架之间的张力来保持卷层之间的致密性。

然而，现有技术方案存在如下缺陷：

1、助卷辊的超前率过大造成超前太快，导致带钢的宽度拉窄

为了保证带钢头部更紧的缠绕在卷筒上，就必须进一步提高卷筒和助卷辊的超前率，但是卷筒或者助卷辊的超前率过大易导致带钢在咬钢的瞬间宽度拉窄，特别是对厚度≤7mm的薄规格带钢，宽度拉窄现象尤为严重。主要原因如下：例如，将夹送辊，卷筒，助卷辊的超前率分别设定为1.05，1.10，1.20，在卷钢过程中，由于卷筒和助卷辊之间速差过大，导致带钢受到的张力过大，从而导致宽度拉窄（如图4所示）。

2、张力控制起作用较晚，造成热轧钢卷内圈紧致度不足，带钢头部严重挫伤

带钢在缠绕上卷筒后和卷筒之间形成一定的张力值而不至于松卷的过程称为建张。由于张力控制是在卷筒建张之后才起作用，因此对于挫伤高发的带钢前10圈并没有起到决定的作用。建张信号的下发时间点如图5所示：卷筒电流达到一定门槛值后，在延迟一定的时间，建张信号才下发，此时带钢已绕上卷筒达20余米。

发明内容