一种冷连轧卷取机带尾定位控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于轧钢工艺领域，尤其涉及一种冷连轧卷取机带尾定位控制方法。
【背景技术】
[0002] 冷轧带钢正常轧制后，通过冷连轧机、剪前夹送辊、飞剪、剪后导向辊后，经卷取机 卷取成一定卷径的钢卷。在带钢轧制工艺上，冷连轧机的末机架到卷取机的整个区域称为 轧制线的出口，出口是冷连轧线上的最后环节，在卷取机上卷取的钢卷即为冷连轧的最终 成品。现代钢铁企业普遍采用Carrousel双卷筒卷取机。机组穿带时，将带头穿至穿带卷 取芯轴上，穿带完成后轮盘逆时针旋转180°，穿带位芯轴定位到卷取位开始轧制，原卷取 位芯轴同时定位到穿带位，进行穿带准备。当机组完成剪切分卷后，卷取位芯轴完成卸卷， 同时穿带位芯轴完成穿带，轮盘再次逆时针旋转180°完成芯轴定位，实现轧机连续轧制。
[0003] 最终冷轧成品的质量与轧机各机架的控制有关，如厚度控制、张力控制、板形控制 等，虽然出口部分并不能改变带钢的质量指标，但是高质量的成品若在出口部分处理不当， 将会使其成为废品或次品，造成不应有的经济损失。对于整条生产线来说，卷取机是控制难 度较大的关键设备，如果卷取机甩尾时带尾位置控制不好，将会导致整个卸卷生产线降速， 造成后续自动控制系统程序无法执行，从而影响产量。
[0004] 一般带尾定位分为上卷取和下卷取，若带尾定位还没有达到8点（即以时钟12个 整点位置为参照，其上卷取时卷取机逆时针旋转带尾在8点和12点之间)或4点（即下卷取 时卷取机顺时旋转带尾在12点和4点之间)位，就需要操作人员人为停止自动程序的执行， 操作需要点动旋转卷取机，目测带尾位置使之停留在8点或4点位置。然后再启动半自动 程序卸卷和在鞍座之间移动钢卷；或者不停止自动程序的执行，操作人员就得用手托住过 长的带尾来完成卸卷和钢卷在鞍座之间的移动。如果带尾拖在地上，或者造成最后一圈带 钢松弛，将直接影响质量，卷取机上带尾定位控制非常关键。因此，在卷取过程中，剪切结束 信号发出后，带钢带尾的速度如何设定以及带尾长度如何定位是决定带钢成品质量最关键 的收尾阶段。目前，钢企对冷连轧卷取带尾定位研究较少，普遍采用一次定位技术，且带尾 多旋转1圈或多圈，既浪费时间又容易造成定位不准的问题，本发明在研究国外先进定位 技术的基础上，结合多年生产实践经验，提出带尾定位速度和两次定位长度设定技术，以保 证带尾的定位精度，提高生产效率和产品质量。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种冷连轧卷取机带尾定位控制方法，旨在克服人工调整所带来的定 位不准的缺陷，实现带尾定位位置的准确计算和控制，提高连续轧制的生产效率和产品质 量，并减轻劳动强度。
[0006] 为此，本发明所采取的解决方案是：
[0007] -种冷连轧卷取机带尾定位控制方法，其特征在于，建立带尾定位速度计算模型 和一次定位长度计算模型、二次定位长度计算模型，其具体方法为：
[0008] I、带尾定位速度计算模型
[0009] 带钢定位的过程是确定被定位带钢尾部的长度，并实时根据张力辊反馈实际长 度，进行速度斜坡定位控制。当"剪切完"信号发出后，必须对卷取机上的带钢带尾进行加 速，以使得当前卷的带尾和新卷的带头尽快分离；带尾离开飞剪和剪后导向辊后，进入定位 和减速阶段；"剪切完"信号发出后启动跟踪，以便为定位系统操作提供实际长度检测信号， 作为定位长度计算的修正值。其带尾定位速度计算模型为：
[0010] Jolt=Apos/TJ
[0011] Vk=O. 5 · Jolt · TJ2=O. 5 · AP0S/TJ · TJ2=O. 5 · Apos · TJ
[0012] TL= (Nm^Nli-Nvos) /Apos= (Vmr-Apos · TJ-Vpos) /Apos
[0013] Tqs=2TJ+TL
[0014] 式中，Vk为定位速度；Vmk为定位起始主令速度；V ptjs为最终定位速度，一般为0值； Aptjs为定位加速度；TJ为加速度斜坡时间；TL为匀减速时间；Jolt为加速度变化；Tqs为带尾 定位时间。
[0015] 2、带尾一次定位长度计算模型
[0016] 当带钢全部缠在卷取芯轴上后，根据生产工艺的要求，带尾将落在带卷圆周的一 个固定位置上，定位长度的计算在"剪切完"信号发出后开始，直到定位完成时结束；定位长 度依赖于卷径大小，带尾一次定位长度在卷取圆周12点（圆周最顶点）附近，由于卷径D比 剪后导向辊直径d大很多。故带钢一次定位长度设定模型为：
[0017] WSlpos=I+PTurnpos · π D+PDLpos syn+WDLpos
[0018] 式中，WSlptjs为带钢定位长度设定值；
，a为卷取卷筒圆心到 导向辊水平距离，b为卷取卷筒圆心到导向辊垂直距离，D为卷径长度；PTurrvs为带钢需要 旋转η圈,一次定位取0值；PDLp()S_syn为导向棍到同步点的距离；WDLptjs为距离12点位置的 定位长度偏差，一次定位取-〇. 2 ;
[0019] 带钢一次定位长度实际模型为：
[0020] XDLpos= Δ XNW_count · π D
[0021] 式中，XDLptjs为带钢定位长度实际值；ΛXNW_c〇unt为带钢定位旋转圈数差，一次 定位取〇值；
[0022] 则带尾长度设定值与实际值比较结果：
[0023] XDLposrest=WSpos-XDLpos
[0024] 一次定位带钢降速距离计算：
[0026] 最后得到定位长度设定值模型为：
[0027] Lposbr=XDLposrest-XDLposbr=WSl pos-XDLpos-XDLposbr
[0028] 式中，Lptjs 为最终定位长度；Vmk为定位起始主令速度；Vptjs为最终定位速度；Aptjs 为定位加速度；JTptjs为定位加速度调整时间；
[0029] 3、带尾二次定位长度计算模型
[0030] 当带钢全部缠在卷取芯轴上后，根据生产工艺的要求，带尾二次定位亦落在带卷 圆周的一个固定位置上，直到定位完成时结束，定位长度依赖于卷径大小，带尾二次定位长 度在卷取圆周6点（圆周最低点）附近；带钢二次定位长度设定模型为：
[0032] 式中，WS2p()S为带钢二次定位长度设定值
，a为卷取卷筒圆 心到导向辊水平距离，b为卷取卷筒圆心到导向辊垂直距离，D为卷径长度；PTurnlros为带 钢需要旋转η圈，二次定位取0. 5 ;roLp()S syn为导向辊到同步点的距离；WDLptjs为距离6点位 置的定位长度偏差，二次定位取-0. 05m ;PTlength为带尾长度，二次定位取-0. 36m ;PTeOTert 1ε_=νΜΚ1 ·(_〇. 15)+0. 325为带尾定位修正长度；
[0033] 带尾二次定位长度实际模型为：
[0034] XDLpos= Δ XNW_count · π D
[0035] 式中，XDLptjs为带钢定位长度实际值；Λ XNW_c〇unt为带钢定位旋转圈数差；
[0036] 则带尾长度设定值与实际值比较结果：
[0037] XDLposrest=WSpos-XDLpos
[0038] 二次定位带钢降速距离计算模型为：
[0040] 最后得到带尾定位长度设定值模型为：
[0041 ] Lposbr=XDLpos_rest-XDLpos_ br=ffS2pos-XDLpos-XDLposbr
[0042] 式中，Lptjs b,为最终定位长度；Vmk为定位起始主令速度；Vptjs为最终定位速度；Aptjs 为定位加速度；JTptjs为定位加速度调整时间。
[0043] 本发明的有益效果为：
[0044] 本发明通过带尾两次定位长度计算模型的引入，消除了由于人工调整所带来的定 位不准的问题，提高了带尾定位位置的计算和控制精度，使定位偏差从0. 2m降低到0. 05m 以下，在提高冷轧带钢成材率的同时，提高连续轧制的生产效率和产品质量，并极大减轻操 作人员的劳动强度。本发明可充分利用原有控制设备，节省技术引进资金投入，并易于维 护，是一种新的适应工业应用的冷轧卷取机带尾定位控制方法。
【附图说明】
[0045] 图1是带尾定位速度与加速度曲线图；
[0046] 图2是带尾一次定位长度计算方法示意图；
[0047] 图3是带尾二次定位长度计算方法示意图；
[0048] 图4是带尾定位控制实际应用结果曲线图。
【具体实施方式】
[0049] 本发明冷连轧卷取机带尾定位控制方法，以带尾定位偏差最小作为目标函数，建 立一整套针对冷轧带钢成品带尾定位控制的速度、一次长度定位和二次长度定位控制方 法，以获得最佳的带尾定位效果。
[0050] 1、带尾定位速度计算模型
[0051] 带钢定位的过程是确定被定位带钢尾部的长度，并实时根据张力辊反馈实际长 度，进行速度斜坡定位控制。当剪切发生时，飞剪将带钢剪切成两部分，前一部分继续在卷 取机上进行卷取，后一部分继续向前运行，准备在另一卷取机上进行穿带。当"剪切完"信号 发出后，必须对卷取机上的带钢带尾进行加速，以使得当前卷的带尾和新卷的带头尽快分 离；带尾离开飞剪和剪后导向辊后，进入定位和减速阶段；"剪切完"信号发出后启动跟踪， 以便为定位系统操作提供实际长度检测信号，作为定位长度计算的修正值。定位速度与加 速度曲线如图1所示。其带尾定位速度计算模型为：
[0052] Jolt=Apos/TJ
[0053] Ve=O. 5 · Jolt · TJ2=O. 5 · Apos/TJ · TJ2=O. 5 · Apos · TJ
[0054] TL= (Nm^Nli-Nvos) /Apos= (V腿-Apos · TJ-Vpos) /Apos
[0055] Tqs=2TJ+TL
[0056] 式中，Vk为定位速度；Vmk为定位起始主令速度；V ptjs为最终定位速度，一般为0值； Aptjs为定位加速度；TJ为加速度斜坡时间；TL为匀减速时间；Jolt为加速度变化；Tqs为带尾 定位时间。
[0057] 2、带尾一次定位长度计算模型
[0058] 当带钢全部缠在卷取芯轴上后，带尾不是可以落在带卷圆周的任一点，而是落在 带卷圆周的一个固定位置上。这是生产工艺的要求，必须得到满足。定位长度的计算在"剪 切完"信号发出后开始，直到定位完成时结束；定位长度依赖于卷径大小，带尾一次定位长 度在卷取圆周12点（圆周最顶点)附近，由于卷径D比剪后导向辊直径d大很多。带尾一次 定位长度计算方法见图2。故带钢一次定位长度设定模型为：
[0059] WSlpos=I+PTurnpos · π D+PDLpos syn+WDLpos
[0060]