卷取機(jī)助卷輥?zhàn)詣?dòng)控制策略優(yōu)化分析與改進(jìn)

李宏林

（山東魯冶瑞寶電氣自動(dòng)化有限公司，山東 濟(jì)南250000）

1 前 言

熱軋帶鋼卷取機(jī)包括側(cè)導(dǎo)板、夾送輥、助卷輥、卷筒、活動(dòng)支撐、卸卷小車等重要設(shè)備，其中每個(gè)卷取機(jī)共有3個(gè)助卷輥，即1#助卷輥（WR1）、2#助卷輥（WR2）、3#助卷輥（WR3），依次環(huán)抱在卷筒周圍，助卷輥在熱軋帶鋼卷取中起著將帶鋼頭部送到卷筒周圍，以適當(dāng)?shù)膲壕o力將帶鋼壓在卷筒上增加卷緊度；對(duì)帶鋼進(jìn)行彎曲加工，使帶鋼變成容易卷取的形狀，壓尾部防止帶鋼尾部上翹和松卷等［1］。助卷輥的輥縫精度對(duì)卷取機(jī)的生產(chǎn)穩(wěn)定和鋼卷質(zhì)量有著很大影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)提升助卷輥輥縫精度等進(jìn)行了探索和實(shí)踐，提升了輥縫精度和卷取質(zhì)量。

2 卷取機(jī)助卷輥應(yīng)用優(yōu)化

2.1 提高助卷輥輥縫精度

助卷輥工作精度低，對(duì)頭部幾圈的助卷效果不理想，也是影響鋼卷卷形的重要因素，而且可能造成頭部松圈和嚴(yán)重塔形。

為減輕這些缺陷，從三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

1）每次更換助卷輥或卷筒后，或者帶頭、帶尾跑偏嚴(yán)重懷疑助卷輥不水平時(shí)，對(duì)3個(gè)助卷輥的水平面進(jìn)行逐個(gè)測(cè)量；出現(xiàn)兩側(cè)輥縫值的偏差范圍超過（-0.4～0.4）mm/1 000 mm，在助卷輥軸承座底端加墊片及通過調(diào)整活動(dòng)支撐上下、左右間隙，提高卷筒與助卷輥的平行度，進(jìn)而提高助卷輥的輥縫精度。

2）在機(jī)械設(shè)備精度提高的前提下，采用3個(gè)助卷輥輥縫平均值設(shè)置初始輥縫，盡量減少因輥面問題造成的卷形不良。

3）適當(dāng)增大助卷輥的張力設(shè)定值，從而保證頭部卷緊。

2.2 開發(fā)助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定功能

卷筒位置分為3個(gè)狀態(tài)：緊縮、預(yù)漲、全漲。助卷輥的輥縫是指卷筒預(yù)漲狀態(tài)下助卷輥到卷筒間的距離。助卷輥輥縫標(biāo)定方法一直沿用人工標(biāo)定助卷輥輥縫。即標(biāo)定助卷輥輥縫時(shí)，人工進(jìn)入卷取機(jī)內(nèi)，將助卷輥打到較小輥縫，使用塞尺測(cè)量助卷輥和卷筒之間的縫隙，將測(cè)量數(shù)值作為助卷輥的輥縫在標(biāo)定畫面中進(jìn)行讀入標(biāo)定。人工進(jìn)入卷取機(jī)進(jìn)行助卷輥輥縫測(cè)量，危險(xiǎn)性大，標(biāo)定1臺(tái)卷取機(jī)3個(gè)助卷輥耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，且精度不高，制約現(xiàn)場(chǎng)正常生產(chǎn)運(yùn)行。隨著現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的摸索，提出采用助卷輥壓力閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定：即使用2.5 t 的壓力作為標(biāo)定壓力進(jìn)行助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定，但實(shí)際運(yùn)用起來，助卷輥壓力波動(dòng)大，很難保證在2.5 t范圍內(nèi)，仍無法實(shí)現(xiàn)助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次嘗試，最終確定采用位置閉環(huán)控制，即采用助卷輥的速度反饋。使用助卷輥的實(shí)際速度作為助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定的基準(zhǔn)，即依靠助卷輥反饋的速度值作為助卷輥輥縫標(biāo)定通過的依據(jù)，助卷輥反饋速度達(dá)到一定數(shù)值則標(biāo)定完成，達(dá)不到一定數(shù)值則標(biāo)定未完成；助卷輥的壓力反饋值則作為觸發(fā)保護(hù)功能的依據(jù)，如果助卷輥壓力超過設(shè)計(jì)的保護(hù)值，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生壓力超限報(bào)警，且助卷輥會(huì)自動(dòng)打開對(duì)助卷輥進(jìn)行保護(hù)［2］。

采用卷取機(jī)助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定程序，將卷筒打到預(yù)漲位置，啟動(dòng)助卷輥?zhàn)詣?dòng)標(biāo)定，卷筒以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。助卷輥將會(huì)自動(dòng)向卷筒靠近，當(dāng)助卷輥與卷筒貼靠，助卷輥被卷筒帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，速度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，標(biāo)定完成，標(biāo)定是否完成能夠在畫面中清晰可見。

采用卷取機(jī)助卷輥輥縫自動(dòng)標(biāo)定程序，無需人工進(jìn)入卷取機(jī)內(nèi)測(cè)量助卷輥輥縫，消除了標(biāo)定過程中的不安全因素，便于操作，不受現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的限制。且標(biāo)定完成后通過低速轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，逐漸將助卷輥向卷筒壓靠驗(yàn)證標(biāo)定的準(zhǔn)確性，可快速得知標(biāo)定精度如何，使得1 臺(tái)卷取機(jī)3 個(gè)助卷輥輥縫標(biāo)定和檢驗(yàn)時(shí)間由1 h 縮短至10 min，大大提高了標(biāo)定效率。

2.3 定期對(duì)助卷輥壓力進(jìn)行標(biāo)定

當(dāng)出現(xiàn)以下情況：每次檢修后標(biāo)定、空載時(shí)助卷輥壓力反饋值超過－5kN～＋5kN；更換助卷輥后；更換助卷輥液壓缸或壓力傳感器后；一級(jí)控制器死機(jī)、停機(jī)、重啟后；出現(xiàn)卷形缺陷或卷鋼事故，壓力不準(zhǔn)時(shí)，由電氣人員對(duì)卷取機(jī)助卷輥進(jìn)行壓力標(biāo)定。

2.4 優(yōu)化助卷輥?zhàn)詣?dòng)跳步控制

在帶鋼剛剛纏繞卷筒的幾圈中，由于助卷輥緊緊壓靠在帶鋼外圈，故當(dāng)帶鋼頭部轉(zhuǎn)動(dòng)到助卷輥位置時(shí)將會(huì)在其外圈的帶鋼上產(chǎn)生壓痕；為此，卷取機(jī)的助卷輥采用了液壓自動(dòng)跳步控制。當(dāng)帶鋼頭部將要轉(zhuǎn)動(dòng)到助卷輥位置時(shí)，助卷輥立刻跳開；帶鋼頭部經(jīng)過后，助卷輥再重新壓上。助卷輥?zhàn)詣?dòng)跳步控制可將卷取過程中帶鋼頭部留在鋼卷上的壓痕降低到最小程度。但實(shí)際生產(chǎn)中，兼顧卷取穩(wěn)定性和壓痕控制即為適應(yīng)薄規(guī)格和品種鋼卷取的需要，對(duì)助卷輥跳步控制優(yōu)化，針對(duì)不同帶鋼可以實(shí)現(xiàn)助卷輥跳步或者不跳步控制［3］。

自動(dòng)跳步控制模式選擇：當(dāng)帶鋼頭部到達(dá)夾送輥（通過夾送輥的壓力增加信號(hào)獲得）開始，啟動(dòng)帶鋼頭部跟蹤，根據(jù)帶頭跟蹤信號(hào)產(chǎn)生的跳步和壓力時(shí)序信號(hào)完成助卷輥的跳步控制。

切除自動(dòng)跳步控制模式選擇：當(dāng)帶鋼頭部到達(dá)夾送輥（通過夾送輥的壓力增加信號(hào)獲得）開始，啟動(dòng)帶鋼頭部跟蹤，根據(jù)帶頭跟蹤信號(hào)產(chǎn)生的第一次壓下時(shí)序信號(hào)完成助卷輥的壓力控制。

2.5 優(yōu)化助卷輥張力控制

為了使設(shè)定的張力值能很好的適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際，在生產(chǎn)中找出單位張力與帶鋼厚度、鋼種之間的變化規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型。通過現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)不同鋼種的單位張力設(shè)定值進(jìn)行收集，對(duì)單位張力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行不斷優(yōu)化，選取其中最能滿足生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)據(jù)。

改造前張力設(shè)定值不合理，曲線波動(dòng)較大，造成卷型的波動(dòng)，導(dǎo)致卷型無法保證。

改造后張力設(shè)定值逐漸趨于合理，曲線波動(dòng)比較平穩(wěn)，對(duì)解決薄規(guī)格帶鋼的跑偏問題有很大的改善作用。

2.6 優(yōu)化助卷輥壓尾控制

厚規(guī)格帶鋼尾部卷取時(shí)，當(dāng)卸卷小車上升接觸鋼卷后，1#和3#助卷輥從壓尾模式轉(zhuǎn)換到全部打開模式，對(duì)尾操作時(shí)助卷輥不能對(duì)帶鋼尾部進(jìn)行約束，造成厚規(guī)格帶鋼鋼卷尾部跑偏或松卷。

通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和帶鋼實(shí)際情況分析，對(duì)壓尾控制做如下優(yōu)化：針對(duì)厚規(guī)格帶鋼厚度（≥6.0 mm），卸卷小車上升接觸鋼卷后，3#助卷輥不再壓尾全部打開，1#助卷輥仍舊不打開，以便對(duì)尾過程中持續(xù)對(duì)帶鋼尾部進(jìn)行約束，直到對(duì)尾操作完成后才打開，這樣保證了厚規(guī)格帶鋼尾部不松卷或跑偏。

3 結(jié) 語

通過提高助卷輥安裝精度、開發(fā)輥縫自動(dòng)標(biāo)定功能、自動(dòng)跳步控制、張力控制、優(yōu)化壓尾控制等技術(shù)措施，解決了助卷輥輥縫精度差、鋼卷頭尾卷形不良、頭部壓痕、故障率高等問題，降低了助卷輥故障率，延長(zhǎng)了助卷輥使用壽命，提升了卷形質(zhì)量和表面質(zhì)量，充分發(fā)揮了助卷輥在熱軋帶鋼卷取中的作用。