浅论热轧带钢卷取钢卷的卷形控制

浅论热轧带钢卷取钢卷的卷形控制仲昭平〔日照钢铁有限责任公司，山东日照276806〕摘要：针对热轧钢带卷取成型过程中产生的钢卷不良问题。从工艺过程和控制过程对各种形态的塔形产生的机理进行了分析。以提高钢带卷一次成材率提高热轧钢带卷直发率为目标提出并实施应用新的控制思想和方法。关键词：卷取；塔形；原因分析；改良控制；Abstract:Thetelescopingproblenswithcoilinghotrolledstripsteelareconcernedwithinthearticle。theformationmechanismofvarioustelescopesareelucidatedintermsoftheprocessesandcontrolsemployedincoilingandanewcontrolmethodisproposeandputintoUSE，inordertoincreasetheprimaryacceptancerateofhot2rolledstripcoil，andtomaximizeitsdirect2deliveryrate。Finally。Keywords:coiling；telescope；failureanalysis；improvedcontrol结构示意图一、卷取控制的主要设备和工艺日照钢铁2150热轧带钢厂，生产1110～2150mm宽、1.5～24.5mm厚的钢带产品。控制系统采用西门子公司TDC〔TechnologyandDriveControl〕。在钢带卷机中，参与卷取过程控制的主要设备是卷筒、夹送辊、助卷辊和侧导板等。当钢带头出层流冷却区后，由侧导板引导，进入夹送辊，在上夹送辊的压力下钢带头部向下经斜槽板进入卷筒和助卷辊，助卷辊把钢带压靠卷筒，卷入3-4圈后卷筒开始涨径，使钢带紧紧的缠绕在卷筒上，完成卷取穿带过程。钢带卷取机的穿带过程是卷取最重要的环节，特别是在轧制超薄(≤1.5mm)规格产品，由于穿带速度到达10m/s以上，穿带的好坏直接影响卷形的质量。二、卷取过程中产生卷形不良的原因分析钢卷的塔形从外观上可分为:头塔形、层间错层和尾塔形几大类。同时也有局部是混合塔形。(1)头塔形。头塔形是强制纠偏引起的塔形，起因是带头进入卷取机时已偏离中心线，被侧导板强制性纠偏后，钢带又重新回到中心线，头部必然出现塔形，这种塔形，如果侧导板工作及时也能将塔形控制在正常范围之内，不会出现塔形质量问题，如果这时出现带头控制检测失误，就会出现塔形，也可能引起头部松卷或堆钢。(2)层间错层。层间塔形的形成主要是由于钢带的上下、左右抖动。引起抖动的原因是末机架与夹送辊之间失张或张力波动大，侧导板磨损使位置控制不准确或不到位，压力控制超出了极限范围，这种塔形多半伴有松卷现象。(3)尾塔形。尾塔形的产生是由于钢带跑偏，侧导板强制纠偏，形成弧形路径，在轧制过程中钢带未回到中心线上，在钢带尾部失张以后，侧导板的纠偏作用消失。这种塔形在操作过程是可以得到控制的，这需要操作人员在轧制过程中按测宽仪的信号将钢带调整到中心线上，从而减轻或防止尾塔形的产生。三、卷取过程分析与控制改良方法钢带卷取生产过程中，卷取穿带与尾部定位的过程是卷取控制中最难的局部，所以带头或带尾实际位置信号的检测，对其实施纠偏的整个过程控制也是非常重要的。因此，可靠的信号检测，和快速有效的控制是控制卷取塔形技术的核心。头部塔形控制的分析与实施头部塔形所占比重最大，也是最难解决的问题，在这里最主要的问题是检测、纠偏控制与带载控制问题的解决方法。带头跟踪信号的修正：带钢的跟踪是从整条轧线开始的，到卷取机前侧导板HMD时的实际距离应为419.89，末机架带载后，根据末机架的实际带钢速度进行跟踪，为了保证检测可靠，在头部跟踪控制上设置了一个[S-15，S+15]窗口，作为带头所在的区间，带头信号窗口识别HMD作为绝对位置信号，可对带头进行修正，使其对带头位置判断更加准确。2、带头信号检测功能的改良准确的带头定位信号对卷取的控制非常重要，因此，为确认带头位置在S±15内，由两个检测信号并联检测，并有防止检测失效的最后软件保护信号组成:(1)夹送辊压下压力检测。夹送辊的压下控制在无负载期间是位置控制。带头的检测方法是由判断F(X)-∫X-TF(X)dtT≥C1时，C1为门限值，当带头冲击时会产生上跳信号，确认为带头信号。(2)夹送辊实际辊缝的变化量。在带钢头部进入夹送辊后会对夹送辊的辊缝造成冲击，通过辊缝的变化量来判断，首先在带钢头部进入卷取区时，先锁住当前实际的辊缝值，用咬钢时的辊缝变化量来比拟、判断。(3)通过MTR跟踪做一个窗口值，作为软件计算的检测带头信号。确认了带头信号后，并启动RFG转换信号，见图2。这时夹送辊的控制由位置控制转换为压力控制。两边均衡的压力控制能有效的防止钢带凸度引起的带头跑偏。3、卷取带载控制优化卷取带载是卷取建立张力的关键控制信号，其后续动作是卷筒涨径，与助卷辊之间产生压力，使助卷辊由位置控制转为压力控制，夹紧带头，建立卷取张力，卷取成功。卷取带载信号是由带头测量及卷取机架的几何尺寸决定，S=∫vdt.v为钢带速度;卷筒膨胀时间、带头冲程、误差取决于钢带的速度，速度与钢带的厚薄有关。钢带越薄，速度越快，冲程越大，大的冲程会造成带头定位偏差，也有卷筒膨胀动作时间无法跟上，造成带头夹紧不够，头部移动产生塔形。卷取带载过程控制不好有两种可能性:超前或滞后。(1)带载超前:钢带未进入卷筒，提前膨胀，会造成带头无法夹紧，内圈松动，侧导板动作太早会引起穿带失败事故。(2)带载滞后，钢带已进入卷筒，膨胀不及时，带头没有形成有效的压力，带头移动引起滑动头塔形，侧导板工作太晚产生较大的塔形。4、侧导板纠偏控制功能的优化侧导板是纠正塔形的主要控制设备，对它的控制要求快速性和稳定性。如果侧导板动作慢可形成较大的头塔，也就是头塔纠偏效果不好，塔形易超标。如果侧导板移动不够稳定，形成大的超调，对钢带的边部造成大的冲击，会损坏边部，严重者会形成堆钢。可见，侧导板的移动速度和稳定控制非常重要，侧导板的工作要求是动作迅速，及时的纠正钢带偏移。另一个因素是移动短行程的控制，可根据不同钢带的宽度由软件选择不同的短行程。(1)侧导板纠偏提前。将侧导板的纠偏提前到钢带进入夹送辊后就进行控制，这就对侧导板的控制提出了要求。在改变工作特性曲线的根底上，相当于移动了特性曲线可提前的时间t2。这个时间是速度的比例函数，保证对不同厚度的钢带都有效。(2)侧导板控制方式。设置侧导板一侧在穿带前按带宽进入位置控制，另一侧在钢带进入并启动纠偏后按带宽进入带压力的位置控制。尾塔形的控制钢带偏离中心线，以及钢带尾部失张轧制过程易形成尾部超宽。采用带强压力的位置控制方式，并在尾部3m处，适当减少带压力的位置控制是控制尾塔的方法。四、进一步改良塔形控制的方法(1)预对中控制设想。在带头进入夹送辊之前进行对中控制，考虑到带头宽展，选择小压力位置控制。(2)偏对中控制方法。利用测宽仪的中心线信号，进行柔性对中，也就是不强制纠偏，可有效防止钢带尾塔形。(3)压