無芯移送式熱卷箱技術及控制研究

劉洋

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

關鍵詞：熱卷箱；主動無芯移送；控制

一、熱卷箱移送工藝分析

燕鋼1780mm熱軋機熱卷箱安裝位置為精軋飛剪與粗軋末機架間，其可將粗軋末道次拋鋼后方中間位置處的中間坯，運用較高速度無芯卷取成鋼卷，而后再予以反向開卷，將中間坯向精軋機組進行饋送，實施軋制過程。在實際生產中，為了加快生產節奏，在選用熱卷箱時，通常選擇雙站工作方式，也就是當精軋首機架完成咬鋼操作后，需將卷取站鋼卷向開卷站進行移送，促使卷取站為后續中間坯卷取作出準備。本次研究所提出主動無芯移送技術則是雙站工作方式的核心。主動無芯移送作為實現熱卷箱移送的關鍵方式，其實質為對移送輥道升降進行合理控制，促使中間鋼卷在具體的重心方面出現偏移，致使中間鋼卷向開卷站完成移送。若精軋首機架完成咬鋼操作之后，并且開卷臂已經完成上抬動作，且鋼卷外徑對于主動移送相關要求也滿足，此時主動移送便會開始運作。

二、主動無芯移送過程的計算

在實施主動移送過程中，需將鋼卷平穩、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機械設備造成沖擊，防止損壞設備，還要盡可能避免在移送過程時，可能發生的自由落體運動。因此，在移送過程需要對鋼卷中心位置及鋼卷卷徑進行計算和跟蹤，對各輥道在定位方面的基礎準則，則按照鋼卷中心位置及鋼卷卷徑來確定。

（一）鋼卷卷徑計算

在實施主動移送時，為了能夠對各個輥道定位位置基準進行準確計算，需對中間鋼卷的卷徑實時跟蹤，其示意圖及計算原理如圖1所示。

在開卷操作中，對開卷時的卷徑R進行計算，則主要依據已開出中間坯的厚度H及長度L和經過跟蹤所得出的卷徑R0，其中L的跟蹤，則由安裝在二號托卷輥電機后方的編碼器來完成。依據示意圖1可知，鋼卷面積減少量與開出部分中間坯在長度方向的截面積相等，也就是：， （1），在公式當中，電機編碼器累計得出的脈沖數由N表示；二號托卷輥半徑由r表示；編碼器每圈脈沖數為1024；減速機相應減速比則由k表示。至此，便可得出開卷時的卷徑，即：

（2）。

（二）鋼卷中心位置的計算

首先，利用HMD就鋼卷在哪個輥道上予以確定，然后利用鋼卷半徑及兩個輥道的具體位置，將鋼卷中心位置進行計算，而后依據具體動作及輥道位置，跟蹤處于移送當中的鋼卷中心。其示意圖及計算如圖2。

依據圖2可得出：

（3），在公式當中，一號托卷輥A輥半徑由表示；一號托卷輥B輥半徑則由表示，然后依據公式（3），便可將鋼卷中心的位置經計算得出。如若中間鋼卷向一號托卷輥B輥相應中心進行移送時，則由一號托卷輥B輥及其后方的輥子的位置，來實現對鋼卷中心的跟蹤，以此類推，最終便可將整個無芯過程鋼卷中心相應跟蹤予以完成。

三、燕鋼1780mm熱軋熱卷箱主要控制技術

（一）材料跟蹤

跟蹤功能是熱卷箱在各項控制功能得以實現的基礎，依據不同的跟蹤用途，其在跟蹤種類方面可劃分為卷徑跟蹤及區域占有跟蹤。對于卷徑跟蹤而言，其又可劃分為卷取卷徑跟蹤和開卷卷徑跟蹤。在實際卷取卷徑跟蹤過程中，依據已經完成卷取帶坯厚度及長度，對卷徑實施計算。而在開卷卷徑跟蹤過程中，則依據已開卷帶坯長度及初始卷徑，對卷徑給予計算。對于區域占有跟蹤而言，其具體原則為：如若帶坯頭部位置，已經位于跟蹤區起始HMD時，則此區域具體的占有標志設置為1，如若帶坯尾部，遠離跟蹤區終點HMD時，則占有標志置乃為0，同時采用時間窗口信號，對帶坯頭尾位置實施校正。

（二）速度控制

熱卷箱的速度控制為各傳動設備之間的速度匹配及主令速度切換。當熱卷箱正實施卷取操作時，其主令速度確定則分為三階段。首先，準備階段。當粗軋機末道次咬鋼，直至帶坯入熱卷箱所在區域之前，則粗軋機和熱卷箱在速度方面處于同步。其次，卷取階段。當帶坯已經進至熱卷箱所在區域之后，則可對尾部定位速度、穩定速度、卷取速度及穿帶速度方面適時切換。如若粗軋機實施拋鋼操作時，則此時的主令速度便會同步于粗軋機相應拋鋼速度。最后，開卷階段。在實施開卷操作治初，帶坯依據開卷速度，與熱卷箱區域相分離；如若帶頭已經至飛剪時，則可向飛剪切頭速度進行切換；如若帶頭位置處于精軋機時，則其在速度方面同步于精軋機。

（三）彎曲輥輥縫控制

彎曲輥輥縫控制內容主要為上彎曲輥抬升控制及彎曲輥初始輥縫設定。彎曲輥輥縫是整個熱卷箱最為關鍵的設定參數，其主要算法如下。1、曲率法彎曲輥輥縫計算。當帶坯彎曲時，則其外沿與彎曲輥形成相切關系，而其內沿則與下彎曲輥相切，此外，對于內沿上各個點而言，其在曲率半徑方面相同，依據解析幾何法，便可將輥縫S求出。2、設定初始輥縫。帶坯的彎曲成形需要經歷兩階段，其一，軋件在具體的彎曲輥組當中，能夠形成彈塑性彎曲變形，，經過彈性恢復之后，便可得出彎曲曲率半徑R，此乃其一次彎曲階段；2R內徑的帶頭碰撞于成形輥，則此時的帶坯便會繼續彎曲，且不斷減少內徑。此內徑就是卷眼直徑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。當帶坯具有較高的溫度時，則就會越大。而當帶坯具有較大的厚度時，則就會越小。當對彎曲輥具體的初始輥縫進行計算時，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，則此時的上彎曲輥，需實施抬升控制操作。可依據解析幾何法，將彎曲輥抬升速度及抬升時刻予以求出，而此操作具有較大的計算量。一般情況下，在實際調試過程中，需對不同卷徑具體的輥縫值進行測定，經過擬合，便可將輥縫與卷徑之間相應關系曲線予以得出，對彎曲輥上抬進行控制。

（四）保溫側導板及穩定器同步控制

無論是保溫側導板還是穩定器，其都是雙側雙液壓缸驅動，如若在機構兩側具體位置方面出現偏移狀況，則可對兩側速度給定進行相應調節，便可達到同步功能的實現，而兩側速度具有的調節公式為： （5）， （6），在公式當中，△P表示為測量位置與設定位置之間所存在的偏差；f（△P）則表示為位置函數-APC速度；機構兩側實際位置偏差則由W表示。

四、結束語

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

參考文獻：

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[2]田敬剛.萊鋼無芯卷曲熱卷箱的高效運行研究[J].中國高新技術企業，2012（12）：71-73.