冷轧卷取机自动连续卷取的实现方法

摘要：卷取机作为冷轧生产的重要设备，其自动、连续生产的实现，对提高冷轧企业效益具有重要意义。

本文简单论述了首钢京唐2230酸轧生产线卷取机的工作流程，使技术人员能够更好地了解卷取机，清楚其工作原理，从而为卷取机的维护提供便利，也有利于对卷取机进行优化改造。

关键词：卷取机自动卷取连续卷取
1、前言
冷轧产品的产品附加值比较高，因此，单位时间内冷轧产品产量越大，效益越高。

而提高单位时间内冷轧产品产量的一个重要途径是进行连续生产，即生产线设备不出现间歇，这样不仅节省人力物力，而且能够提高设备利用率，从而能够降低生产成本。

首钢京唐第二冷轧厂酸轧生产线所使用的卡罗塞尔（carrousel）卷取机就是能够实现连续生产的典型设备，了解其工作过程对日后连续生产的研究有非常重要的作用。

2、设备组成
卡罗塞尔卷取机的整体组成如图1所示。

其中：1为穿带位芯轴，其所在位置为穿带位。

2为卷取位芯轴，其所在位置为卷取位。

每个芯轴到穿带位都由各自的接近开关检测。

两个芯轴通过各自的传动电机带动来卷取带钢，每台传动电机通过齿轮箱与芯轴相连。

每个芯轴都能进行半径方向的胀开与收缩动作。

3为皮带助卷器，它的作用是包裹芯轴，使穿入它的带钢能够顺利地缠绕在芯轴上。

4为磁力皮带，其本身具有磁性，并且在传动电机的带动下转动，当钢卷带头前进与其接触后被其磁性吸住而被送往皮带助卷器。

它起到协助皮带助卷器的作用。

5、6分别为上压带辊、下压带辊。

其作用是在带钢剪切后压住钢卷的最外层带钢，以便在甩尾过程中防止带尾打到设备或人员造成设备损坏和人员伤害。

7为外支撑，其作用为在芯轴卷取过程中支撑芯轴，防止芯轴在钢卷重力作用下向下倾斜。

8为卷取机旋转传动电机，它通过齿轮箱与卷取机相连接。

它驱动卷取机的目的是使两个芯轴互换位置，以便循环使用。

9为1号斜楔，10为1号锁，11、12分别为2号斜楔和2号锁，它们的作用是卷取机旋转完毕，某个芯轴到达穿带位后，将卷取机锁紧，即固定卷取机，使设备平稳运行。

3、工作原理
卡罗塞尔卷取机连续卷取功能需要靠一系列的自动顺控过程来实现。

自动顺控由日本tmeic公司提供的plc来执行。

该plc控制顺控的特点为某一步命令发出，令设备动作，该部动作有完成反馈后，再发出下一步动作命令，如此直到顺控完成。

控制卷取机的顺控包括：剪切准备顺控、穿带顺控、甩尾顺控、卸卷顺控、卷取机旋转顺控、芯轴准备顺控。

剪切准备顺控作用是当前一卷带钢卷取即将结束时，为剪切带钢做必要的准备。

穿带顺控是为了剪切完成后下一卷带钢的带头能够顺利进入皮带助卷器进而卷到穿带位芯轴上，进行下一卷带钢的卷取。

甩尾顺控目的是剪切完成后钢卷的带尾随着芯轴的旋转而停在一个合适的位置，当钢卷放到运卷小车上时，钢卷不发生松散，便于卸卷。

卸卷顺控为的是将钢卷从卷取位芯轴运走，使芯轴能进行下一轮卷取。

卷取机旋转顺控目的是将已卸掉钢卷的卷取位芯轴旋转到穿带位，准备进行下一卷钢的卷取，而把已完成穿带顺控的芯轴转到卷取位，待卷取完毕后卸卷。

芯轴准备顺控为的是把刚旋转到穿带位的芯轴做好穿带准备，以便进行下一卷带钢的卷取。

具体执行过程为：假定初始状态如图1所示，1号芯轴在穿带位，2号芯轴在卷取位。

在生产过程中，当程序跟踪焊缝到某一特定位置时，启动剪切准备顺序。

首先最后一架轧机和2号芯轴降到预先设定好的剪切速度，这是为了减小剪切过程中带钢对出口剪剪刃的损伤。

出口剪前的下夹送辊先加速到剪切速度，然后液压驱动下夹送辊上升，与上夹送辊相配合将
带钢夹紧，然后上、下压带辊在液压的带动下做压下动作，将2号芯轴上的钢卷的最外一层带钢压住。

同时轧机出口达到设定好的剪切张力，待焊缝到达出口剪，并且出口剪剪切完成后，剪切准备顺控完成。

在剪切准备顺控执行过程中，当下夹送辊达到剪切速度后，顺控发出命令启动1号芯轴的穿带顺控。

穿带顺控首先发出指令使1号芯轴转速达到剪切速度，同时皮带助卷器上的磁力皮带也开始旋转，待剪切完成后，下一卷的带头在夹送辊和磁力皮带的共同作用下进入皮带助卷器并且卷到1号芯轴上，程序根据带钢速度等参数计算出卷在1号芯轴上的带钢长度已足够包裹芯轴3圈后，发出指令将皮带助卷器降下，并且将下夹送辊下降，这些动作完成后，穿带顺控发出让轧机加速的指令，顺控完成，1号芯轴正常卷取。

在1号芯轴进行穿带顺控的同时，剪切完成信号触发2号芯轴进行甩尾顺控。

程序根据钢卷直径等参数计算出带尾停留的位置，经过与2号芯轴传动电机旋转角度位置反馈相比较，反馈值达到设定值后，该步完成，芯轴停止转动，顺控完成。

甩尾顺控完成后，该顺控完成脉冲激发卸卷顺控开始。

卸卷顺控首先发出指令使运卷小车提升，接住钢卷，之后外支撑收回，同时抬起上、下压带辊，之后2号芯轴收缩，此时程序发出指令，使运卷小车将钢卷运到芯轴区域以外，在小车运行的同时，为了使钢卷内圈不至于因为与芯轴发生刮蹭而被带出，程序同时发出指令使2号芯轴反转。

当小车运行到芯轴区域以外后，顺控发出指令激活卷取机旋转顺控，卸卷顺控完成。

在卷取机旋转顺控开始后，首先控制旋转的传动电机给出反向转矩，即从图1中看为逆时针方向的转矩，使1号斜楔和1号锁能够顺利打开。

打开后，卷取机开始旋转，当旋转角度大于10°时，打开2号斜楔和2号锁，角度大于30°后，将1号锁和1号斜楔锁紧。

在此过程中卷取机一直在旋转。

当接近开关检测到2号芯轴转到穿带位后，传动电机继续输出转矩，直到2号锁和2号斜楔锁紧。

锁紧完毕后，卷取机旋转电机不再输出转矩。

然后伸出外支撑，卷取机旋转顺控结束。

特别需要说明的是，在该顺控执行过程中，1号芯轴一直在卷取。

该顺控结束后，发出一个脉冲触发芯轴准备顺控。

此时2号芯轴在穿带位，1号芯轴在卷取位。

顺控开始后，首先2号芯轴胀开，然后当1号芯轴上钢卷的直径大于900mm后，提升皮带助卷器，提升完毕后，芯轴准备顺控结束。

然后1号、2号芯轴重复新一轮循环动作。

综上，卡罗塞尔卷取机能够实现连续卷取的关键在于两个不同位置的芯轴能够在一系列顺控的精确控制下各自进行相互衔接的动作。

4、结语
卷取机是冷轧生产的关键设备，本文主要论述了首钢京唐第二冷轧厂酸轧线卡罗塞尔卷取机的自动、连续卷取的实现方法，即依靠一系列相互配合、相互衔接的顺控来实现。

了解这些对于技术人员维护卷取机很有帮助。

参考文献：
[1] 傅文祖. 卷取机动态力矩及张力损失计算[j]. 宝钢技术. 2004（06）
[2] 杜京义. 冷轧卷取机的张力系统控制[j]. 电气传动自动化. 2002（04）
作者介绍：
刘建营毕业于天津科技大学本科学历现在唐山钢铁集团微尔自动化有限公司工作。