[发明专利]一种轧钢工艺中开卷机或卷取机的钢卷卷径确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢工艺，特别是涉及一种轧钢工艺中开卷机或卷取机的钢卷卷径确定方法。

背景技术

在冶金行业中，热轧钢卷和冷轧钢卷是整个钢铁行业中重要的成品种类。而在加工热轧钢卷或者冷轧钢卷的过程中，开卷机和卷取机的作用无可替代。

由于在现代钢卷处理机组中，开卷机和卷取机的张力以及整个机组的工作速度需要时刻处于可控状态，为此必须及时掌握开卷机和卷取机的转矩和速度大小。

图1是一个装配有开卷机3和卷取机4的钢卷处理机组的典型结构示意图，由该图可知，在这个机组运行时，钢卷通过开卷机3开卷，打开的钢板通过开卷机辊组9进入工艺处理段10进行加工，然后通过卷取机辊组11并由卷取机4重新卷取成卷。在机组正常运行中，由于钢板的线速度是可控制的，所以从开卷机3到工艺处理段10以及从工艺处理段10到卷取机4的张力也是可控的。开卷机传动装置和卷取机传动装置是直流或者交流电机，为了控制钢板的线速度和机组间的张力，要做到有效控制开卷机传动装置和卷取机传动装置的转速和转矩。其中，带钢线速度转变为转速关键在于钢卷的半径，而转矩和张力之间的关系也取决于作为关键中间参数的钢卷半径，所以，对开卷机3和卷取机4进行自动化工业控制时，就必须实时获得准确的开卷机3和卷取机4的钢卷卷径，因此确定钢卷半径成为整个机组控制中的中心环节。

从图1可以看出，在机组运行中开卷机3的钢卷卷径不断减小，而卷取机4的卷径不断增加，即机组运行中的钢卷卷径在时刻变化。而工业生产中所有的变量都存在两个问题，即数值的偏差和数据的波动。对上述机组而言，钢卷直径的偏差将直接导致机组速度和张力的偏差，而钢卷直径的波动将导致整个机组运行不稳定。由于整个钢卷处理机组的运行特点，比较而言，在实际生产中钢卷直径的波动对整个机组运行的影响更大。

在一个钢卷处理机组正常运行中，开卷机3和卷取机4上的钢卷卷径是实时变化的，那么如何正确地获得钢卷卷径的实际值就是一个必须解决的问题。如今的处理办法分为两类：一、直接测量法，即通过完全测量设备进行实时测量。二、仅在机组运行前获得钢卷的初始卷取，而后通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）的跟踪处理方法获得钢卷的实时卷径。其中第一种方法对硬件设备的要求较高，获得的卷径值也常因环境影响导致误差和波动较大，大多已不予采用。第二种方法在实际中使用较多，而跟踪处理获得卷径的方法又分为两种：1、累加计数计算方法；2、直接速度计算方法。

这两种方法都是通过获取机组运行的部分数据，然后通过PLC对这些数据进行处理来间接确定钢卷的卷径，其优点是对硬件设备要求都不高。

累加计数计算方法是随着固定周期的叠加或叠减对初始的卷径进行累加或累减来获得实时卷径的，其一般的表达式为:开卷机D_add(n)=D_add(n-1)-dD；卷取机D_add(n)=D_add(n-1)+dD，其中D_add(n)为当前卷径，D_add(n-1)为上一个周期的卷径，dD是在一个固定周期内的卷径递增量，其中dD的选择是整个方法的核心，选择不同的外部测量值作为dD的计算参考，dD就有着不同表达式，有根据角速度的计算表示式，也有根据经验值得到的固定参数表达式，这种方法的优点就是卷径的变化永远是单方向的递增或者递减，不会造成卷径的上下剧烈波动，但缺点是容易形成累计误差，特别是机组加速或减速很频繁时，累计误差容易达到一个很大的值。

直接速度计算法是通过测出带钢实际线速度和实际转速来获得钢卷卷径的，这种方法基于以下表达式：D_meter=P*i*V/∏*n，其中P表示钢卷的占空比，即钢卷测得的体积与将钢卷内空隙所占据的空间排除后的实际体积之间的比值，不同计算单位的P值不同；i表示齿轮箱的转速比，V表示开卷机3或卷取机4带钢的线速度，一般通过在开卷机辊组9和卷取机辊组11（如夹送辊组或其它辅助辊组）上加装编码器获得；n为开卷机3或卷取机4的转速，一般通过与开卷机3或卷取机4相连的传动装置直接反馈获得。理论上这种方法得出的卷径是绝对正确的，但在实际应用中，由于测量反馈数据V和n的延时和波动，导致得到的卷径数值波动较大，特别当钢卷处理机组加速或减速时，得到的卷径几乎无法使用。

可以看出，两种方法都有各自的优点，但也存在一些不可克服的缺陷，为了使得卷径既满足精度的要求，又能稳定不波动，急需一种新的卷径计算解决方法。

发明内容