無芯移送式熱卷箱技術(shù)及控制研究

劉洋

摘 要：本文以燕鋼1780mm熱軋工程應(yīng)用熱卷箱為例，分別介紹了無芯移送式熱卷箱的主動(dòng)移送工藝、主動(dòng)移送過程的計(jì)算，并簡(jiǎn)析熱卷箱其它主要的控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：熱卷箱；主動(dòng)無芯移送；控制

一、熱卷箱移送工藝分析

燕鋼1780mm熱軋機(jī)熱卷箱安裝位置為精軋飛剪與粗軋末機(jī)架間，其可將粗軋末道次拋鋼后方中間位置處的中間坯，運(yùn)用較高速度無芯卷取成鋼卷，而后再予以反向開卷，將中間坯向精軋機(jī)組進(jìn)行饋送，實(shí)施軋制過程。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了加快生產(chǎn)節(jié)奏，在選用熱卷箱時(shí)，通常選擇雙站工作方式，也就是當(dāng)精軋首機(jī)架完成咬鋼操作后，需將卷取站鋼卷向開卷站進(jìn)行移送，促使卷取站為后續(xù)中間坯卷取作出準(zhǔn)備。本次研究所提出主動(dòng)無芯移送技術(shù)則是雙站工作方式的核心。主動(dòng)無芯移送作為實(shí)現(xiàn)熱卷箱移送的關(guān)鍵方式，其實(shí)質(zhì)為對(duì)移送輥道升降進(jìn)行合理控制，促使中間鋼卷在具體的重心方面出現(xiàn)偏移，致使中間鋼卷向開卷站完成移送。若精軋首機(jī)架完成咬鋼操作之后，并且開卷臂已經(jīng)完成上抬動(dòng)作，且鋼卷外徑對(duì)于主動(dòng)移送相關(guān)要求也滿足，此時(shí)主動(dòng)移送便會(huì)開始運(yùn)作。

二、主動(dòng)無芯移送過程的計(jì)算

在實(shí)施主動(dòng)移送過程中，需將鋼卷平穩(wěn)、快速的從卷取站向開卷站完成移送，且在移送中需盡可能減少或避免中間鋼卷對(duì)機(jī)械設(shè)備造成沖擊，防止損壞設(shè)備，還要盡可能避免在移送過程時(shí)，可能發(fā)生的自由落體運(yùn)動(dòng)。因此，在移送過程需要對(duì)鋼卷中心位置及鋼卷卷徑進(jìn)行計(jì)算和跟蹤，對(duì)各輥道在定位方面的基礎(chǔ)準(zhǔn)則，則按照鋼卷中心位置及鋼卷卷徑來確定。

（一）鋼卷卷徑計(jì)算

在實(shí)施主動(dòng)移送時(shí)，為了能夠?qū)Ω鱾€(gè)輥道定位位置基準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，需對(duì)中間鋼卷的卷徑實(shí)時(shí)跟蹤，其示意圖及計(jì)算原理如圖1所示。

在開卷操作中，對(duì)開卷時(shí)的卷徑R進(jìn)行計(jì)算，則主要依據(jù)已開出中間坯的厚度H及長(zhǎng)度L和經(jīng)過跟蹤所得出的卷徑R0，其中L的跟蹤，則由安裝在二號(hào)托卷輥電機(jī)后方的編碼器來完成。依據(jù)示意圖1可知，鋼卷面積減少量與開出部分中間坯在長(zhǎng)度方向的截面積相等，也就是：， （1），在公式當(dāng)中，電機(jī)編碼器累計(jì)得出的脈沖數(shù)由N表示；二號(hào)托卷輥半徑由r表示；編碼器每圈脈沖數(shù)為1024；減速機(jī)相應(yīng)減速比則由k表示。至此，便可得出開卷時(shí)的卷徑，即：

（2）。

（二）鋼卷中心位置的計(jì)算

首先，利用HMD就鋼卷在哪個(gè)輥道上予以確定，然后利用鋼卷半徑及兩個(gè)輥道的具體位置，將鋼卷中心位置進(jìn)行計(jì)算，而后依據(jù)具體動(dòng)作及輥道位置，跟蹤處于移送當(dāng)中的鋼卷中心。其示意圖及計(jì)算如圖2。

依據(jù)圖2可得出：

（3），在公式當(dāng)中，一號(hào)托卷輥A輥半徑由表示；一號(hào)托卷輥B輥半徑則由表示，然后依據(jù)公式（3），便可將鋼卷中心的位置經(jīng)計(jì)算得出。如若中間鋼卷向一號(hào)托卷輥B輥相應(yīng)中心進(jìn)行移送時(shí)，則由一號(hào)托卷輥B輥及其后方的輥?zhàn)拥奈恢?，來?shí)現(xiàn)對(duì)鋼卷中心的跟蹤，以此類推，最終便可將整個(gè)無芯過程鋼卷中心相應(yīng)跟蹤予以完成。

三、燕鋼1780mm熱軋熱卷箱主要控制技術(shù)

（一）材料跟蹤

跟蹤功能是熱卷箱在各項(xiàng)控制功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，依據(jù)不同的跟蹤用途，其在跟蹤種類方面可劃分為卷徑跟蹤及區(qū)域占有跟蹤。對(duì)于卷徑跟蹤而言，其又可劃分為卷取卷徑跟蹤和開卷卷徑跟蹤。在實(shí)際卷取卷徑跟蹤過程中，依據(jù)已經(jīng)完成卷取帶坯厚度及長(zhǎng)度，對(duì)卷徑實(shí)施計(jì)算。而在開卷卷徑跟蹤過程中，則依據(jù)已開卷帶坯長(zhǎng)度及初始卷徑，對(duì)卷徑給予計(jì)算。對(duì)于區(qū)域占有跟蹤而言，其具體原則為：如若帶坯頭部位置，已經(jīng)位于跟蹤區(qū)起始HMD時(shí)，則此區(qū)域具體的占有標(biāo)志設(shè)置為1，如若帶坯尾部，遠(yuǎn)離跟蹤區(qū)終點(diǎn)HMD時(shí)，則占有標(biāo)志置乃為0，同時(shí)采用時(shí)間窗口信號(hào)，對(duì)帶坯頭尾位置實(shí)施校正。

（二）速度控制

熱卷箱的速度控制為各傳動(dòng)設(shè)備之間的速度匹配及主令速度切換。當(dāng)熱卷箱正實(shí)施卷取操作時(shí)，其主令速度確定則分為三階段。首先，準(zhǔn)備階段。當(dāng)粗軋機(jī)末道次咬鋼，直至帶坯入熱卷箱所在區(qū)域之前，則粗軋機(jī)和熱卷箱在速度方面處于同步。其次，卷取階段。當(dāng)帶坯已經(jīng)進(jìn)至熱卷箱所在區(qū)域之后，則可對(duì)尾部定位速度、穩(wěn)定速度、卷取速度及穿帶速度方面適時(shí)切換。如若粗軋機(jī)實(shí)施拋鋼操作時(shí)，則此時(shí)的主令速度便會(huì)同步于粗軋機(jī)相應(yīng)拋鋼速度。最后，開卷階段。在實(shí)施開卷操作治初，帶坯依據(jù)開卷速度，與熱卷箱區(qū)域相分離；如若帶頭已經(jīng)至飛剪時(shí)，則可向飛剪切頭速度進(jìn)行切換；如若帶頭位置處于精軋機(jī)時(shí)，則其在速度方面同步于精軋機(jī)。

（三）彎曲輥輥縫控制

彎曲輥輥縫控制內(nèi)容主要為上彎曲輥抬升控制及彎曲輥初始輥縫設(shè)定。彎曲輥輥縫是整個(gè)熱卷箱最為關(guān)鍵的設(shè)定參數(shù)，其主要算法如下。1、曲率法彎曲輥輥縫計(jì)算。當(dāng)帶坯彎曲時(shí)，則其外沿與彎曲輥形成相切關(guān)系，而其內(nèi)沿則與下彎曲輥相切，此外，對(duì)于內(nèi)沿上各個(gè)點(diǎn)而言，其在曲率半徑方面相同，依據(jù)解析幾何法，便可將輥縫S求出。2、設(shè)定初始輥縫。帶坯的彎曲成形需要經(jīng)歷兩階段，其一，軋件在具體的彎曲輥組當(dāng)中，能夠形成彈塑性彎曲變形，，經(jīng)過彈性恢復(fù)之后，便可得出彎曲曲率半徑R，此乃其一次彎曲階段；2R內(nèi)徑的帶頭碰撞于成形輥，則此時(shí)的帶坯便會(huì)繼續(xù)彎曲，且不斷減少內(nèi)徑。此內(nèi)徑就是卷眼直徑2R，此乃其二次彎曲階段。因此，可得出其公式為：。4、其中表示為帶坯二次彎曲變形程度。當(dāng)帶坯具有較高的溫度時(shí)，則就會(huì)越大。而當(dāng)帶坯具有較大的厚度時(shí)，則就會(huì)越小。當(dāng)對(duì)彎曲輥具體的初始輥縫進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可代入二次彎曲曲率半徑。3、彎曲輥抬升控制。如若鋼卷半徑相比于帶坯一次彎曲半徑R，存在偏大狀況時(shí)，則此時(shí)的上彎曲輥，需實(shí)施抬升控制操作。可依據(jù)解析幾何法，將彎曲輥抬升速度及抬升時(shí)刻予以求出，而此操作具有較大的計(jì)算量。一般情況下，在實(shí)際調(diào)試過程中，需對(duì)不同卷徑具體的輥縫值進(jìn)行測(cè)定，經(jīng)過擬合，便可將輥縫與卷徑之間相應(yīng)關(guān)系曲線予以得出，對(duì)彎曲輥上抬進(jìn)行控制。

（四）保溫側(cè)導(dǎo)板及穩(wěn)定器同步控制

無論是保溫側(cè)導(dǎo)板還是穩(wěn)定器，其都是雙側(cè)雙液壓缸驅(qū)動(dòng)，如若在機(jī)構(gòu)兩側(cè)具體位置方面出現(xiàn)偏移狀況，則可對(duì)兩側(cè)速度給定進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，便可達(dá)到同步功能的實(shí)現(xiàn)，而兩側(cè)速度具有的調(diào)節(jié)公式為： （5）， （6），在公式當(dāng)中，△P表示為測(cè)量位置與設(shè)定位置之間所存在的偏差；f（△P）則表示為位置函數(shù)-APC速度；機(jī)構(gòu)兩側(cè)實(shí)際位置偏差則由W表示。

四、結(jié)束語

本文闡述了無芯移送式熱卷箱的主要控制技術(shù)，這些控制方法具有合理而高效的特點(diǎn)，并在燕鋼1780mm熱軋工程應(yīng)用上取得良好效果，不僅實(shí)現(xiàn)了中間坯溫降速度的降低，還實(shí)現(xiàn)中間坯頭在具體的尾溫差的相應(yīng)較小，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，滿足了工藝需求。

參考文獻(xiàn)：

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