熱軋卷取自動定尾不準原因淺析及改進措施

張奇迅

（梅山鋼鐵公司熱軋廠，江蘇 南京 210039）

熱軋卷取鋼卷自動定尾是指卷筒在卷完帶鋼后，自動將帶鋼的尾巴運轉到卷筒的5 ～6 點方向，此時，卸卷小車剛好上升接觸鋼卷，鋼卷依靠自重將帶鋼尾巴壓在卸卷小車托輥上，托輥鎖死，此時，定尾結束可以卸卷。鋼卷定尾一直是熱軋自動控制的一個難點，鋼卷定尾必須從夾送輥拋鋼后開始，定尾的行程較短，且還受到夾送輥拋鋼信號是否準確的影響，造成卷筒的減速斜率很難精確地計算出來，同時，帶鋼在軋制過程中存在切頭、切尾，帶鋼在實際成卷后的卷徑很難估算準確，導致卸卷小車接卷高度存在偏差。

1 梅鋼1780 鋼卷自動定尾功能原理概述

1.1 卷筒定尾速度

圖1 卷取帶鋼尾巴行程示意圖

梅鋼1780 卷取鋼卷自動定尾主要是通過控制卷筒電機的減速斜率來實現。首先根據圖1 運用公式：

1.2 卸卷小車上升觸卷

梅鋼1780 卸卷小車上升觸卷過程：卸卷小車在2#助卷輥打開后，首先，上升到700mm 的等待位，然后，根據板坯的長度和厚度，估算此鋼卷的卷徑，進而推算出卸卷小車上升觸卷時的高度和卸卷小車從等待位到觸卷位置所需的時間，該時間為卸卷小車需要提前上升的時間，然后，根據此時間與帶鋼的速度，計算出帶鋼尾部到什么位置時，卸卷小車開始上升觸卷。在卸卷小車上升觸卷過程中，當卸卷小車上升到850mm 位置時讀取并記錄下卸卷小車升降油缸盲腔壓力值，然后根據鋼卷的重量在記錄下的壓力值上加3 ～10公斤的壓力作為觸卷完成的壓力門檻值，當檢測到升降油缸盲腔的壓力大于門檻值時鎖定升降油缸，小車上升結束。

2 梅鋼1780 卷取鋼卷自動定尾不準的原因分析和應對策略

從自動定尾的原理來看，帶鋼的尾部速率、鋼卷直徑的計算精度，以及卸卷小車上升時序、上升高度等因素，都會對鋼卷定尾精度產生影響。

2.1 卷筒定尾速度分析和優化

卷筒速度在定尾剛開始時會明顯加快，且波動較大，卷筒速度給定和速度反饋需要較長時間才能重合，卷筒的速度反饋不能按設計勻減速下降。分析原因：出現上述現象，跟卷筒電機的工作模式有很大的關系，在夾送輥拋鋼前，卷筒電機工作在力矩限幅模式，即卷筒電機的速度給定略大于帶鋼速度，并且對卷筒電機輸出力矩進行限幅，使卷筒電機的速度調節器飽和輸出，這種工作模式的目的是為了給帶鋼提供穩定的張力。正是因為卷筒電機速度調節器的飽和輸出，使得帶鋼在離開夾送輥的瞬間，由于失去夾送輥的后張力，卷筒電機速度會明顯加快。在帶鋼尾巴離開夾送輥后，卷筒電機退出力矩限幅模式，但是，由于鋼卷定尾總行程較小，用時也短，在定尾過程中，卷筒電機速度調節器中的積分環節，對速度調節作用不大，主要依靠卷筒電機速度調節器中的比例環節對速度進行控制，這是速度出現波動的主要原

因。梅鋼1780 在測試該方法時，先根據鋼卷重量設定 VUniform的值，將鋼卷重量小于15 噸的鋼卷設定為0.5m/s，大于15 噸鋼卷，G 為鋼卷實際重量，且限制VUniform的最小值為0.25m/s，再規定第三段運行時間為1 秒，計算出第三段控制的減速斜率為 a3= VUniform/1；第三段所需要的行程再規定第二段行程S2=0.5m，計算出第一段行程 S1= S- S2-S3；并結合夾送輥拋鋼瞬間下夾送輥的速度（此速度最接近帶鋼速度）計算出第一段基準減速斜率是在的基礎上乘以一個系數，此系數是根據張力的大小建立的線性差值表運算得出。在調試時，通過修改此系數使卷筒定尾的第二段行程不小于0.5m。優化后卷筒定位速度，效果明顯。

2.2 卸卷小車對鋼卷定尾影響分析和優化

從卸卷小車上升觸卷的工作原理不難得出，卸卷小車是在鋼卷定尾結束前就開始上升觸卷，這是因為，小車等待位設定偏低（700mm），卸卷小車從等待位運行到觸卷位的行程較長，例如，直徑1500mm 的鋼卷，卸卷小車從等待位上升到觸卷位行程大于500mm，卸卷小車上升時間大于5s。如果卸卷小車在鋼卷定尾結束后再上升，鋼卷的尾巴將會垂在卷筒的6 ～7 點方向，卸卷小車上升過程中，鋼卷尾巴會直接頂在卸卷小車托輥之間，造成鋼卷尾部松卷，嚴重時，會造成鋼卷無法卸卷，所以，卸卷小車必須在定尾前提前上升，以實現鋼卷定尾結束后卸卷小車與鋼卷的間隙在30mm 左右，這樣，鋼卷尾巴就能順利地壓在卸卷小車托輥上。如果卸卷小車上升偏早，特別是偏早較多時，會使卸卷小車上升高度偏高，甚至會直接頂到正在定尾的鋼卷，從而增大鋼卷定尾時的阻力，造成定尾不準。為了使鋼卷定尾結束后鋼卷與卸卷小車的間隙控制在30mm 以內，需要從以下兩方面進行優化：

由于小車是提前上升，公式中的鋼卷半徑R 需要提前估算出來，原程序設計中是根據板坯的數據信息進行估算，公式為：

式中，l 為板坯的長度，h 為板坯的厚度，0.376 為卷筒半徑。顯然這種估算方法很不準確，其一，公式默認板坯的寬度與帶鋼寬度相等；其二，沒有考慮帶鋼切頭切尾的影響。

圖2 卸卷小車上升行程示意圖

優化卷徑計算，公式為：

兩個公式形式一樣，但優化后的l 為帶鋼的實際長度（通過對F7 速度積分得到），h 為帶鋼的實際厚度。優化后，可以對小車等待接卷的高度進行精準設定。

（2）為了解決跟蹤精度對小車上升接卷時序的影響，將夾送輥拋鋼信號引入對卸卷小車的控制邏輯中，以此信號作為小車上升觸卷的觸發信號。

3 結語

通過對梅鋼1780 卷取鋼卷定尾不準原因的系統化深入分析、擴展，總結出了影響定尾精度的各個因素，并提出了相應的應對策略，通過實踐，方法切實可行，同時，通過此異常的系統分析，也同步提高了對卷取系統的整體認知。