踏步控制在热轧地下卷取机的应用

踏步控制在热轧地下卷取机的应用
[摘要]：过去热轧带钢地下卷取机存在许多设计上的问题，会
导致卷钢的质量下降，影响产品的质量。

本文在介绍了国内将踏步
控制系统应用在热轧地下卷取机的技术后，设计了在热轧地下卷取
机中采用踏步控制系统的方案，以切实提高板带质量，提升轧制过
程的自动化水平。

[关键词]：热轧地下卷取机踏步控制助卷辊
中图分类号：tg333.7+1 文献标识码：tg 文章编号：1009-914x（2012）32- 0547-01
引言：
目前，生产热轧带钢主要是采用流水、连续成卷生产，其中对
带钢进行卷取是生产热轧带钢最后一道工序，也是最为重要的环
节，如果地下卷取机生产效率不高或者质量较差，那么轧钢的生产
效率就会直线下降，并影响企业的生产效率与营业利润。

可以说，
卷曲机对于带钢生产具有至关重要的影响作用。

卷曲机是一个复杂
的系统，融合了机械、电气、控制和传动为一体的系统。

卷曲机的
工作环境是高温、潮湿、冲击等较为恶劣的环境，这些外在因素也
会影响卷曲机的工作状态，进而是轧钢的质量直线下降。

因此，只
有不断进行研究开发，探索出生产性能较高、质量过硬、耐冲击的
卷曲机是提高轧钢生产质量与生产效率的有效途径。

一、过去的卷曲机存在的缺陷
过去的卷曲机往往存在硬件设置上的问题，会直接导致卷钢的
质量下滑。

带刚在进行卷曲的过程中，第二圈之后，带头就会夹在卷层与卷筒之间，就会造成带卷表面出现层差。

怠倦的旋转速度很快，出现层差的地方就会在在极短的时间内通过助卷辊与卷筒之间。

在这个极短的时间之内（0.001s），助卷辊会发生位移。

助卷辊的重量可达4-5吨，其瞬加的加速会给带钢与助卷辊之间带来1mn 左右的冲击力，这种巨大的力量会使助卷辊高速弹起并下落到带卷表面。

这时，由于助卷辊发生跳跃，带钢不能被紧压在卷筒上，而且由于带卷自身具有弹力，因此其在助卷辊发生跳跃时极易松动。

而这种延迟会使带钢的表面不平整，使带钢的质量下降。

二、国内外卷曲机技术发展
（一）国内卷曲机发展
国内太原钢铁集团使用的卷曲机产于上1960s，它的生产原理是由气缸驱动助卷辊的小张力卷曲机，这种卷取机的辊缝不仅可以由螺杆进行调控，还能手工进行操作。

这种卷曲机的缺点是助卷辊受冲击力较大，造成带钢出现明显的冲痕。

而且，由于卷筒的震动幅度较大，卷取机的零部件较易损伤，不得不进行频繁的维修，严重影响生产效率。

宝钢的热轧系统较为先进，其卷取机根据检测到的信号自动调节自身的压力，当卷筒转完第一圈之后就调节自身的直径，当卷筒转完第三圈之后，就摆开助卷辊调节自身进入微张力状态。

这种自动控制不仅具备了电子调控的灵敏性优点，还能提高卷取速度，提升卷取的质量，是较为优良的技术方案。

武钢热轧厂的卷取机是上世纪引自日本的产品，这种卷取机在投入生产后不久便发生冲击幅度过大的情况。

之后，该卷取机又出现了助卷辊支臂、辊径断裂情况，一些零部件也出现问题，导致卷取的质量与效率都十分低下。

武钢进而对原有的卷取机进行了改造，将启动系统改造为自动跳跃控制系统，大大提升了生产的平稳程度，提高了生产效率。

包钢的卷取机是引自德国sms公司的先进设备，这套设备的特色就在于有两台地下式卷取机。

这两台地下式的卷取机将带钢热轧为钢卷，其工作状态直接影响所生产产品的质量。

这种卷取机的卷取速度与卷取质量都较高，将大大提高西北地区的钢材生产质量。

（二）国外先进卷取机技术
日本研发的油压式地下卷取机是第一台具备较佳性能的卷取机，这种卷取机采用油压来实现缓解振动压力的目的，以缓震框架来有效的降低冲击力，利用助卷辊的弹跳系统来消除带钢表面的压痕，提升带钢质量。

还有一种先进的卷取机，其工作原理是：在输出辊上设置冷却系统，将带钢冷却至合适温度，在将带钢穿过配有助卷辊的地下卷取机。

在该设备中增加导辊液压缸来时卷取装置更加完善，以液压缸来对拉辊的间隙进行调整。

三、采用踏步控制系统改进热轧地下卷取机技术分析与应用
改进助卷辊与带钢层差之间的冲击力度，就能有效缓解二者之间的碰撞，提升带钢质量。

此外，使助卷辊始终保持稳定状态、不
发生跳跃，还能大大节省时间，提高生产效率。

因此，在热轧地下卷取机的技术改善中，对助卷辊进行控制是关键环节。

在对助卷辊进行控制时，必须实现在带钢头通过之前抬起助卷辊、在带钢头通过之后使助卷辊压紧带卷。

这就是使用踏步控制的基本原理。

具体的技术设计是，以具备位置与压力双重调节功能的电液调节系统为控制系统。

在这个系统中，每个助卷辊是独立的工作系统，这个工作系统中有驱动液压缸、位置传感器、压力传感器、压力调节器以及电液伺服阀。

具体的设计方案是：由位置、压力调节系统对助卷辊的抬起和压下进行控制，以位置设定值来对调节系统的方向进行控制。

在带头将要到达助卷辊时，对位置调节系统进行控制，使助卷辊抬起，当带头通过之后，调节系统使之向相反方向运动，将助卷辊紧密的压在带钢上。

此时需要注意的就是，要将压力设定值保持稳定不变，这个压力设定值是依据带钢的具体特点来进行设定的。

这种重复动作都在计算机内进行预先的计算，以实现对热轧地下卷取机的自动控制。

在这个自动控制系统中，对液压缸的工作压差是用压力传感器来进行感测的，对带钢的位移信号则用位置传感器进行感测，并在计算机编程控制线对带头实现自动跟踪，对台阶实行踏步控制，这种设置不仅结构简单，在实践中也具有较大的可操作性。

结语：
本文在介绍了国内将踏步控制系统应用在热轧地下卷取机的技术后，设计了在热轧地下卷取机中采用踏步控制系统的方案，以切
实提高板带质量，提升轧制过程的自动化水平。

这种技术的改进不仅能从根本上解决我国过去卷取机存在的硬伤，实现卷取机的电脑自动化控制，大大提升带钢的生产效率，实现无人化操作。

参考文献：
[1]王名扬，张媛，吕昌阳，魏颖颖，王永堂，王万松，自动踏步控制系统在带钢卷取机的研究与应用[j]中国科技博览，2011（9），第250页。

[2] 李斌，权龙，赵丙龙，王红兵，王景财，热卷取踏步控制电业伺服系统仿真、试验及其应用[j]机械工程学报，2011（4），第164-170页。

[3]于贤朝，杨晓明，黄庆学，热轧带钢生产状况分析及发展趋势预测[j]机械工程与自动化，2005（6），第124-126页。

作者简介：
1、高利军，1982.02生，汉，河北人，首钢京唐钢铁联合有限责任公司。

2、崔金栋，1982.06，汉，河北省唐山人，首钢京唐钢铁联合有限责任公司工程师。