本發(fā)明涉及軋鋼自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及五連軋軋機(jī)卷取的自動(dòng)化卸卷控制系統(tǒng)，具體是一種卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法。適用于冶金、造紙等卷材生產(chǎn)工序機(jī)組。

背景技術(shù)：

在冷軋軋制工序中，五連軋機(jī)常采用卡羅塞卷取機(jī)型進(jìn)行帶鋼的卷取，因該機(jī)型大大縮短了鋼卷卷取切換時(shí)間，故最大程度上實(shí)現(xiàn)了快速、高效軋制節(jié)奏，顯著提高了生產(chǎn)效率。但在卷取過(guò)程中，如果出現(xiàn)鋼卷卡卷現(xiàn)象而不能正常卸卷，那么就會(huì)大大影響軋制生產(chǎn)效率，造成產(chǎn)量損失，甚至引起鋼卷抽芯和翻卷問(wèn)題的發(fā)生，既影響產(chǎn)品質(zhì)量，又損壞設(shè)備。

在正常生產(chǎn)時(shí)，卡羅塞卷取機(jī)設(shè)備如圖1所示，皮帶助卷機(jī)側(cè)卷筒4處于助卷位置，在皮帶助卷機(jī)5的作用下，帶頭穿入皮帶助卷機(jī)側(cè)卷筒4內(nèi)，在卷取一定圈數(shù)后，皮帶助卷機(jī)5退出，卡羅塞轉(zhuǎn)盤3將皮帶助卷機(jī)側(cè)卷筒4旋轉(zhuǎn)至鋼卷小車側(cè)。當(dāng)焊縫至飛剪7時(shí)進(jìn)行剪切，隨后進(jìn)行帶尾定位，定位結(jié)束后，鋼卷小車6上升，當(dāng)接觸到鋼卷時(shí)，卷筒4收縮。裝有套筒時(shí)，鋼卷內(nèi)圈與卷筒間產(chǎn)生間隙，圖1中套筒2與卷筒4產(chǎn)生間隙。鋼卷小車6橫移將鋼卷順利搬運(yùn)至后續(xù)工位。

但在異常生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)圖2和圖3所示異?，F(xiàn)象。圖2表示裝設(shè)薄壁套筒時(shí)套筒發(fā)生了變形，導(dǎo)致卷筒即使收縮后，套筒與卷筒間沒(méi)有產(chǎn)生間隙。圖3表示未裝設(shè)套筒時(shí)鋼卷內(nèi)圈發(fā)生了下塌，導(dǎo)致卷筒與鋼卷內(nèi)圈無(wú)間隙。這兩種無(wú)間隙的后果就是鋼卷無(wú)法卸下來(lái)，停機(jī)處理時(shí)間均會(huì)很長(zhǎng)。

如何解決鋼卷卡卷后的卸卷問(wèn)題，專利“CN104174699A，一種解決卷取機(jī)鉗口卡鋼的控制方法”僅揭示了帶頭與鉗口相碰的處理方法，對(duì)卡卷后卸卷的處理不具適應(yīng)性，其它文獻(xiàn)也無(wú)對(duì)該問(wèn)題的相應(yīng)描述和記載。目前采用傳統(tǒng)的處理方法居多， 主要的有兩種：

第一種，是用千斤頂組合將鋼卷頂?shù)戒摼硇≤嚿希朔椒ㄒ自斐蓛?nèi)圈抽芯而發(fā)生翻卷事故，另該區(qū)域因空間狹小也會(huì)增加作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

第二種，是將鋼卷一段一段切割下來(lái)，切割和搬運(yùn)1卷3000米多長(zhǎng)的鋼卷耗時(shí)一般需要48小時(shí)，不僅問(wèn)題處理效率低，而且還導(dǎo)致該鋼卷報(bào)廢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的卸卷控制方法通過(guò)兩套卷筒間互相自動(dòng)換卷控制，通過(guò)被卡鋼卷?yè)Q位而將鋼卷或套筒卸下，用于解決傳統(tǒng)控制方法效率低、安全性差和損失大的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的卸卷控制方法具體包括如下步驟：

(1)反向旋轉(zhuǎn)位于鋼卷小車側(cè)的第一卷筒，使帶鋼卷取在第一卷筒上，當(dāng)帶鋼長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度后，停止第一卷筒的旋轉(zhuǎn)；

(2)皮帶助卷機(jī)上升，到達(dá)助卷位置后停止；

(3)在皮帶助卷機(jī)的作用下，第一卷筒上帶鋼的帶頭進(jìn)行穿帶操作，使帶頭穿入位于皮帶助卷機(jī)側(cè)的第二卷筒，當(dāng)帶頭完成穿帶操作后，正向旋轉(zhuǎn)第二卷筒，使帶頭完全纏繞在第二卷筒上，皮帶助卷機(jī)退出；

(4)正向旋轉(zhuǎn)第二卷筒，使第一卷筒上的帶鋼不斷卷取至第二卷筒上；

(5)當(dāng)帶鋼卷取完成后，將卡羅塞轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180⁰，鋼卷小車上升，并接觸到鋼卷后，控制第二卷筒收縮，鋼卷小車水平移動(dòng)，將鋼卷移動(dòng)至目標(biāo)位置，鋼卷小車開始下降，將鋼卷放置至鞍座，完成卸卷。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的步驟(2)中，帶鋼設(shè)定長(zhǎng)度為：

L₀＝π×D₂×N₂+L₁

$L_1=\sqrt{{L_{12}}^2+\frac{{(D_1-D_2)}^2}{4}}$

其中，L₁₂為第一卷筒和第二卷筒的中心點(diǎn)距離，D₁為第一卷筒上鋼卷的初始直徑，D₂為第二卷筒漲開后的直徑，N₂表示纏繞至第二卷筒上的設(shè)定圈數(shù)，L₁表示第一卷筒至第二卷筒上帶鋼長(zhǎng)度。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的步驟(4)中，在進(jìn)行帶鋼卷取時(shí)，首先對(duì)第一卷筒進(jìn)行張力控制，使第一卷筒和第二卷筒間的帶鋼處于張緊狀態(tài)，用于在卷取時(shí)，使帶鋼不跑偏，獲得好的卷型。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，對(duì)第一卷筒進(jìn)行張力控制采用間接張力控制，首先根據(jù)第一卷筒上帶鋼的規(guī)格，搜索張力靜態(tài)表，得到帶鋼張力值，然后執(zhí)行張力控制器中限幅值的設(shè)定，將I_{spc_Max}和I_{spc_Min}值發(fā)送給卷筒變頻器，由卷筒變頻器進(jìn)行力矩限幅控制，間接控制帶鋼張力。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的步驟(5)中，判斷帶鋼卷取完成的方法為：計(jì)算第一卷筒的“帶鋼剩余長(zhǎng)度”和“自動(dòng)降速距離”，當(dāng)“帶鋼剩余長(zhǎng)度”≤“自動(dòng)降速距離”時(shí)，第一卷筒自動(dòng)降速；當(dāng)自動(dòng)降速完成，停止卷筒旋轉(zhuǎn)，當(dāng)“帶鋼剩余長(zhǎng)度≤0”且“卷筒速度＝0”時(shí)，表示卷取完成。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的帶鋼剩余長(zhǎng)度計(jì)算方法為：

$L_r=\frac{\mathrm{\π}}{4H}\×(D_1^2-D_0^2)$

其中，Lr為帶鋼剩余長(zhǎng)度，H為帶鋼厚度，D₀為鋼卷內(nèi)徑，D₁為第一卷筒上鋼卷外徑。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的自動(dòng)降速距離的計(jì)算方法為：

$L_{ASD}=\frac{n_2^2}{2\mathrm{\α}}$

其中，L_ASD為第一卷筒的自動(dòng)降速距離，n₂為第二卷筒的旋轉(zhuǎn)速度，α為第二卷筒的加速斜率。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的電流限幅值包括 電流限幅最大值和電流限幅最小值，且電流限幅值大小為：

I_{spc_Max}＝I_q

I_{spc_Min}＝-I_q

其中，I_{spc_Max}為電流限幅最大值，I_{spc_Min}為電流限幅最小值，Iq為第一卷筒工作力矩電流。

根據(jù)本發(fā)明所述的卡羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，所述的第一卷筒工作力矩電流I_q為：

$M=0.98\×\frac{D}{2}\×\frac{P_1}{Gr}\×T$

$I_q=\frac{2\mathrm{\π}}{60}\×n_1\×\frac{I_1}{P_1}\×M$

其中，P₁為鋼卷小車側(cè)第一卷筒1電機(jī)功率；D為鋼卷小車側(cè)鋼卷直徑；G_r為齒輪比；n₁為鋼卷小車側(cè)第一卷筒1的實(shí)際轉(zhuǎn)速；I₁為第一卷筒的電機(jī)額定電流；M為第一卷筒的卷取轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明達(dá)到的有益效果：1)本發(fā)明的控制方法一種新型的卡羅塞卷取機(jī)兩套卷筒間倒卷的控制方法，可廣泛應(yīng)用于卡羅塞卷取機(jī)卡卷時(shí)的處理，滿足生產(chǎn)要求。

2)本發(fā)明的羅塞卷取機(jī)卡卷的卸卷控制方法，不用另新增用于測(cè)量帶鋼張力等額外設(shè)備，故造價(jià)低，能為企業(yè)節(jié)省成本。

3)本發(fā)明的控制方法可為企業(yè)帶來(lái)可觀效益，卸卷處理效率比傳統(tǒng)處理方法顯著提高，順利情況下，能在30分中內(nèi)將被卡卷轉(zhuǎn)換到另一卷筒，相比傳統(tǒng)卡卷處理方法更為高效和安全，大大節(jié)省卡卷處理時(shí)間，由此可產(chǎn)生產(chǎn)能損失方面的效益。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的卸卷控制裝置結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是采用現(xiàn)有卸卷方式使套筒產(chǎn)生變形的示意圖；

圖3是采用現(xiàn)有卸卷方式使鋼卷內(nèi)圈發(fā)生下塌的示意圖；

圖4是本發(fā)明卸卷方法采用的卸卷控制裝置結(jié)構(gòu)原理圖；

圖5是本發(fā)明卸卷控制方法流程圖；

圖6是本發(fā)明張力控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖4所示是本發(fā)明卸卷控制方法采用的卸卷裝置，卡羅塞卷取機(jī)區(qū)域設(shè)有位于鋼卷小車側(cè)的第一卷筒1、套筒2、卡羅塞轉(zhuǎn)盤3、位于皮帶助卷機(jī)側(cè)的第二卷筒、皮帶助卷機(jī)5和小臂9、鋼卷小車6、飛剪7和F5軋機(jī)8。

如圖5所示，本發(fā)明的控制方法的具體過(guò)程如下：

步序1：執(zhí)行皮帶助卷設(shè)備的進(jìn)入動(dòng)作，皮帶助卷機(jī)5上升，當(dāng)上升到位后，停止上升，關(guān)閉皮帶助卷機(jī)小臂9；

步序2：反向旋轉(zhuǎn)鋼卷小車側(cè)的第一卷筒1，當(dāng)帶鋼長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定值L₀(該長(zhǎng)度由卷徑計(jì)算可得)后，停止卷筒1的旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：

L₀＝π×D₂×N₂+L₁

$L_1=\sqrt{{L_{12}}^2+\frac{{(D_1-D_2)}^2}{4}}$

其中，L₁₂為第一卷筒和第二卷筒的中心點(diǎn)距離，D₁為第一卷筒上鋼卷的初始直徑，D₂為第二卷筒漲開后的直徑，N₂表示纏繞至第二卷筒上的設(shè)定圈數(shù)，L₁表示第一卷筒至第二卷筒上帶鋼長(zhǎng)度。

步序3：在皮帶助卷機(jī)的作用下，帶頭穿入皮帶助卷機(jī)側(cè)的第二卷筒4內(nèi)，當(dāng)帶頭順利穿帶完成時(shí)，結(jié)束穿帶操作；

步序4：正向旋轉(zhuǎn)皮帶助卷機(jī)側(cè)第二卷筒4，當(dāng)卷取圈數(shù)達(dá)到規(guī)定值(該卷數(shù)由卷取長(zhǎng)度計(jì)算可得)后，停止旋轉(zhuǎn)，使帶頭完全纏繞在第二卷筒4上；

步序5：打開皮帶助卷機(jī)小臂9，當(dāng)小臂打開到位后，皮帶助卷機(jī)5下降，下 降到位后，停止下降，皮帶助卷機(jī)退出，并行執(zhí)行步序6和步序7；

步序6：執(zhí)行鋼卷小車側(cè)卷筒1的張力控制，保持運(yùn)行過(guò)程中卷筒間的帶鋼處于張緊狀態(tài)，尤其是避免加速卷取過(guò)程中帶鋼抖動(dòng)而繃斷帶鋼或減速卷取過(guò)程中帶鋼松弛而折疊帶鋼等問(wèn)題的發(fā)生，使帶鋼不跑偏，獲得好的卷型。

其控制流程如圖6所示，包括以下步驟：

(1)設(shè)置張力給定，根據(jù)鋼卷小車側(cè)第一卷筒1上的帶鋼規(guī)格，計(jì)算出帶鋼的截面積，搜索如表1所示的張力靜態(tài)表，確定帶鋼張力T。

表一

設(shè)定卷筒工作力矩電流I_q，計(jì)算公式如下：

$M=0.98\×\frac{D}{2}\×\frac{P_1}{Gr}\×T$

$I_q=\frac{2\mathrm{\π}}{60}\×n_1\×\frac{I_1}{P_1}\×M$

其中，P₁為鋼卷小車側(cè)第一卷筒1電機(jī)功率；D為鋼卷小車側(cè)鋼卷直徑；G_r為齒輪比；n₁為鋼卷小車側(cè)第一卷筒1的實(shí)際轉(zhuǎn)速；I₁為第一卷筒的電機(jī)額定電流；M為第一卷筒的卷取轉(zhuǎn)矩。

(2)判斷是否選擇“投入張力控制”，如果投入，則進(jìn)入步驟(3)，否則控制結(jié)束；

(3)執(zhí)行張力控制器中限幅值的設(shè)定，將電流限幅最大值I_{spc_Max}和電流限幅最小值I_{spc_Min}發(fā)送給第一卷筒1的變頻器，由變頻器進(jìn)行力矩限幅控制，間接控制帶鋼張力，其計(jì)算公式如下：

I_{spc_Max}＝I_q

I_{spc_Min}＝-I_q

(4)執(zhí)行“轉(zhuǎn)速環(huán)飽和器”的轉(zhuǎn)速設(shè)定n_set，鋼卷小車側(cè)卷筒1設(shè)定轉(zhuǎn)速將附加某疊加速度，運(yùn)行“轉(zhuǎn)速環(huán)飽和器”，并將此速度給定值發(fā)送給卷筒1變頻器，使卷筒1轉(zhuǎn)速實(shí)際值與給定值間始終存在偏差，實(shí)現(xiàn)第一卷筒1轉(zhuǎn)速環(huán)的飽和狀態(tài)，輸出力矩電流達(dá)到I_q值，張力間接為T，其計(jì)算公式如下：

n_set＝n₁+n_overide

其中，n_Overide為附加疊加速度，取值范圍0～10rpm。

(5)判斷“第一卷筒速度n₁是否等于0”，當(dāng)不等于0時(shí)，執(zhí)行步驟(2)，否則控制結(jié)束。

步序7：設(shè)定皮帶助卷側(cè)第二卷筒4的旋轉(zhuǎn)速度，正向旋轉(zhuǎn)皮帶助卷機(jī)側(cè)第二卷筒4，執(zhí)行帶鋼的卷取，使鋼卷小車側(cè)第一卷筒1的帶鋼不斷卷取至皮帶助卷機(jī)側(cè)的第二卷筒上4，計(jì)算鋼卷小車側(cè)帶鋼剩余長(zhǎng)度L_r和自動(dòng)降速距離L_ASD。

判斷“L_r≤L_ASD”的邏輯值，當(dāng)邏輯值＝“True”時(shí)，執(zhí)行自動(dòng)降速，當(dāng)自動(dòng)降速完成，停止卷筒旋轉(zhuǎn)，判斷“L_r≤0且n₂＝0”的邏輯值，當(dāng)邏輯值為“True”時(shí)，表示“卷取完成”，退出步序6和步序7；

$L_r=\frac{\mathrm{\π}}{4H}\×(D_1^2-D_0^2)$

$L_{ASD}=\frac{n_2^2}{2\mathrm{\α}}$

其中，H為帶鋼厚度，D₀為鋼卷內(nèi)徑，一般為610mm，D₁為皮帶助卷機(jī)側(cè)第二卷筒漲開后的直徑，n₂為皮帶助卷機(jī)側(cè)第二卷筒的速度，α為皮帶助卷機(jī)側(cè)第二卷筒的加速斜率。

步序8：卡羅塞轉(zhuǎn)盤3開始旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)180°后，第二卷筒轉(zhuǎn)到第一卷筒的位置，停止大轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)；

步序9：鋼卷小車6開始上升，當(dāng)鋼卷小車接觸到鋼卷后，壓力開關(guān)動(dòng)作，鋼卷小車停止上升，第一卷筒1收縮，鋼卷小車6水平移動(dòng)，當(dāng)鋼卷移動(dòng)至目標(biāo)位置時(shí)，鋼卷小車開始下降，將鋼卷放置至鞍座上。至此卡卷后卷筒間互為倒卷和卸卷的控制步序結(jié)束。

本發(fā)明的控制方法一種新型的卡羅塞卷取機(jī)兩套卷筒間倒卷的控制方法，通過(guò)被卡鋼卷?yè)Q位而將鋼卷或套筒卸下，不用另新增用于測(cè)量帶鋼張力等額外設(shè)備，故造價(jià)低，能為企業(yè)節(jié)省成本，而且不會(huì)卡卷，大大節(jié)省卡卷處理時(shí)間，卸卷處理效率比傳統(tǒng)處理方法顯著提高。