一种卷取机助卷辊辊缝的动态控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热轧卷取工艺，具体涉及一种卷取机助卷辊辊缝的动态控制方法，该 方法是一种可减轻热轧钢卷的内圈压痕的方法。
【背景技术】
[0002] 卷取机是热轧生产线的重要设备，用于将轧制的热轧带钢卷成钢卷。卷取机位于 精轧机组后，是热连轧生产线的最后一道工序。请参见图1，卷取机主要包括辊道11、侧导 板12、夹送辊13、三根助卷辊14、卷筒15、助卷辊液压缸16等主要设备。其中辊道11的主 要负责将带钢由精轧机组输送至卷取机机组。侧导板12的主要作用是对中带钢。夹送辊 13的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变 形；在尾部卷取阶段对带钢施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。助卷辊14帮助弯曲 带钢，并使带钢紧紧缠绕上卷筒15。助卷辊与卷筒之间的间隙称为助卷辊辊缝，助卷辊辊 缝由助卷辊油缸16控制。卷筒15是卷取机的核心设备，在带钢缠绕上后，对其施加前向张 力，以确保卷形质量合格。
[0003] 热轧钢卷内圈压痕缺陷主要有头部压印缺陷。头部压印缺陷由卷取机助卷辊碾压 带钢头部的重叠部分而造成。请参见图2,从带钢21的头部开始，在带钢上下表面上每隔一 定的距离存在一道月牙形的缺陷23。不同厚度规格的钢卷缺陷长度不同，通常缺陷长度为 约20~30米。并且随着离带头的距离越远，缺陷的程度有加深的趋势。由于缺陷较重，在 酸洗后仍不能除去，表面质量无法满足用户的要求，所以必须切除，这样造成了很大的质量 损失。
[0004] 连续压紧控制是助卷辊最常用的一种控制方式，即在带钢咬入卷筒和3个助卷辊 辊缝的过程中，助卷辊的辊缝始终保持不动。请参见图3,纵坐标y表示助卷辊辊缝，横坐标 表示时间。助卷辊的设定辊缝33在带钢头部进入以前预设定到位，带钢头部咬入后，助卷 辊辊缝保持恒定不动。当带钢头部绕卷筒数圈以后，设定辊缝33在35位置打开。期间，随 着带钢绕卷筒的圈数不断增加以及卷筒的涨开，助卷辊的实际辊缝34会被带钢逐渐顶开， 助卷辊油缸的压力也会不断上升。请参见图4,纵坐标y为助卷辊压力，横坐标X为时间，助 卷辊实际压力随着卷钢过程中卷层的增多及卷筒的涨开而明显上升。
[0005] 压痕缺陷的产生过程请参见图5,当带钢21的头部22绕卷筒15 -圈以后会出现 重叠，随着带钢绕卷筒的圈数不断增加，助卷辊14会对带钢施加100-1200KN的压紧力，重 叠部分受到碾压便导致了钢卷内圈压痕缺陷，头部压印缺陷才会消失。
[0006] 连续压紧控制会造成缺陷程度过重。在使用连续压紧控制时，助卷辊的设定辊缝 一直维持不变，但是钢卷的圈数却一直在增多，并且卷筒也会涨开，由此导致助卷辊受到的 压力会一直增加，因此带钢头部的压痕深度逐渐加重，从开始的没有手感变为手感明显，直 接影响了用户的使用。
[0007] 为解决热轧头部压印缺陷问题，各国相继开发了类似AJC的助卷辊踏步控制技 术。简单而言，踏步控制技术就是在带钢头部绕卷筒一圈后，助卷辊抬起至一定高度，避让 带钢头部的重叠部分后再压下，在整个头部的卷取的过程中，助卷辊重复抬起和压下动作， 以达到减轻头部压印缺陷的目的。
[0008] 以3根助卷辊中的任意一根助卷辊为例，助卷辊的踏步控制功能如下：请参见图 6,图中实线33表示助卷辊设定辊缝，虚线34表示助卷辊实际辊缝，助卷辊的设定辊缝33 在带钢头部进入以前预设定到位。从图6可以看出，当带钢头部咬入后，该助卷辊设定辊缝 立即第一次下压，当带钢头部绕卷筒一周重新回到该助卷辊位置以前，该助卷辊设定辊缝 开始上抬，直至达到一定高度，以避开带钢头部的重叠部分。当带钢头部第二次通过该助卷 辊以后，该助卷辊辊缝第二次下压。带钢头部绕卷筒9-11圈以后，设定辊缝在35位置开始 打开。
[0009] 助卷辊踏步控制不准确。助卷辊踏步控制技术开发的目的是避开带钢头部的重叠 部分，减少头部压印缺陷。但实际应用证明，该技术可以有效控制厚度5mm以上带钢的头部 压印缺陷，但厚度5_以下的控制效果却不理想，主要原因如下：
[0010] (1)液压系统的问题
[0011] 由于薄带钢穿带时的速度一般为7~12米/秒，在这样快的速度下，程序设定助 卷辊必须在约〇. 06秒的时间内完成抬起和压下动作。但实际上，阀和油缸等的响应速度达 不到这种要求，造成助卷辊踏步精度较差。请参见图6,助卷辊实际辊缝34相对设定辊缝存 在较严重的延时问题，更严重的可能还存在动作紊乱问题，甚至导致打滑废钢。
[0012] (2)检测系统的问题
[0013] 因各热轧产线设计时的技术限制，一些老式卷取机只能依靠夹送辊前的热金属检 测器和夹送辊压力传感器来检测带钢头部的信号，而带钢头部进入夹送辊后的跟踪只能依 靠理论计算获得。但实际上，当带钢头部咬入夹送辊后，可能受到弧形板等设备的阻力而造 成较理论计算跟踪滞后的情况。
[0014] 新型卷取机增加了激光检测装置来解决该问题，但这些新增的设备不但增加了投 资，而且这些设备设置位置工况差，维护困难，且控制精度问题也未得到很好地解决。这主 要是因为：带钢进入卷取机后的跟踪受到带钢温度、带钢头部形状、弧形板表面光洁度和设 备磨损等差异的影响，每块带钢在任意对应时间点的头部位置均存在一定差异，这种差异 很难通过改变检测方法予以克服。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是提供一种卷取机助卷辊辊缝的动态控制方法，该方法根据带钢的 钢种、厚度、温度，在保证不发生打滑事故的前提下，使助卷辊保持较轻的设定压力，控制助 卷辊的辊缝，使其随着卷层的增多和卷筒的涨开同步动态打开，使所有厚度的热轧钢卷的 内圈弧形压痕缺陷一直保持在较轻的程度，可使带钢的内圈压痕缺陷程度明显减轻，且不 会引起生产不稳定的现象。用以解决现有控制方法无法兼顾带钢表面质量和生产稳定性的 问题。
[0016] 在连续压紧控制中，助卷辊紧紧压住了带钢的外圈，使得卷层之间及卷层和卷筒 之间紧紧贴牢，有效避免了打滑的风险，但是也正是因为如此，助卷辊受到的压力也明显增 加，导致压痕程度加深。从此处可以看出，若能将助卷辊的压力适当减少，并使其在卷钢过 程中按压力控制在一定的值，该压力能够压住带钢外圈使其不发生打滑，但同时又不会造 成太明显的压痕，则便可以达到预期的目的。
[0017] 但减少助卷辊按压带钢的压力在实际实施中存在一个问题：不同的钢种，规格，温 度的带钢，其需要的助卷辊压力都是不同的，该压力过小，易造成废钢，过大，易造成压痕过 深。
[0018] 由此可见，需要开发一种新型的助卷辊辊缝控制方法，使其按照设定的压力来控 制辊缝，保证压力不至于过大而影响带钢表面质量，则可以有效缓解带钢表面的缺陷程度 并不影响生产稳定性。另外必须对该压力根据带钢的特性进行分层，实现根据不同品种、规 格带钢的特点采取不同的助卷辊按压带钢的压力，做到所有的钢都可以适用。
[0019] 为实现上述目的，本发明的方案是：一种卷取机助卷辊辊缝的动态控制方法，该方 法采用的装置包括一级计算机、二级计算机、位置传感器和压力传感器，所述位置传感器用 于检测助卷辊的实际位置，所述压力传感器用于检测助卷辊的实际压力，所述的位置传感 器和压力传感器与一级计算机的信号输入输出端口连接，所述的一级计算机与卷取机组控 制连接，且一级计算机的信号输入端口与精轧机组连接，所述的一级计算机与二级计算机 通信连接，该方法包括如下步骤：
[0020] (1)根据带钢的钢种、目标厚度和卷取温度设定助卷辊的压力值，并根据带钢的目 标厚度，设定助卷辊的初始辊缝，并将不同带钢对应的助卷辊的初始辊缝和设定压力值存 储在二级计算机中；
[0021] (2)当精轧机组的第一个机架咬钢后，将咬钢信号上传至一级计算机，一级计算机 接收到该咬钢信号后，将当前带钢的钢种、目标厚度和卷取温度上传至二级计算机；
[0022] (3)根据步骤（1)，二级计算机根据当前带钢的目标厚度，获取助卷辊的初始辊 缝，同时根据当前带钢的钢种、目标厚度和卷取温度获取助卷辊的设定压力值，并将所述的 初始棍缝和设定压力值发送给一级计算机；
[0023] (4) -级计算机将接收到的助卷辊的初始辊缝信息发送给位置传感器，并控制助 卷辊到达初始辊缝的位置；
[0024] (5)助卷辊咬钢后，将咬钢信号发送给一级计算机，一级计算机收到助卷辊的咬钢 信号后，将助卷辊辊缝的控制方式由位置控制切换至压力控制，给压力传感器发送压力控 制信号；
[0025] (6)压力传感器检测助卷辊的实际压力值，并发送给一级计算机，一级计算机实时 地将接收到的助卷辊的实际压力值与设定压力值进行比较；
[0026] (7)当助卷辊的实际压力值超过其设定压力值时，一级计算机控制助卷辊的辊缝 逐渐增大，直到检测到助卷辊的实际压力达到其设定压力值，完成一次对助卷辊辊缝的动 态控制。
[0027] 进一步地，所述的步骤（1)中，对带钢按钢种进行编号，每个钢种对应一个编号，并 按编号进行分层，所有相同编号的带钢为一个层别。
[0028] 进一步地，所述的步骤（1)中，将带钢的目标厚度划分为一组厚度区间，并按照厚 度区间进行分层，每个厚度区间对应一个厚度层别。
[0029] 进一步地，所述的步骤（1)中，将带钢的卷取温度划分为一组温度区间，并按照温 度区间进行分层，每个温度区间对应一个温度层别。
[0030] 进一步地，所述的步骤（1)中，根据带钢的钢种、目标厚度和卷取温度，设定每个质 量号下不同温度层别和厚度层别的带钢对应的助卷辊的压力值，组成一个助卷辊压力静态 表，将该压力静态表存储在二级计算机中。
[0031] 进一步地，所述的步骤（1)中，对带钢的每个厚度层别都对应设定一个助卷辊的初 始辊缝，将各厚度层别与助卷辊的初始辊缝一一对应组成一个助卷辊的初始辊缝设定表， 将该初始辊缝设定表存储在二级计算机中。
[0032] 进一步地，所述的步骤（3)中，二级计算机通过查询压力静态表和初始辊缝设定表 获取助卷辊的设定压力值和初始