隨著鋼鐵市場的變化，冷軋產(chǎn)品逐步向高、精、尖方向發(fā)展。單機架可逆冷軋機憑借自身良好的設(shè)備配置和工藝配置，在薄規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)中展現(xiàn)了較大的優(yōu)勢，達到了較好的生產(chǎn)效果。

　　【摘要】原料卷的寬度和外直徑等參數(shù)對單機架可逆冷軋機產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響。本文結(jié)合唐鋼冷軋薄板廠的單機架可逆冷軋機對測寬、測徑系統(tǒng)進行分析。

　　【關(guān)鍵詞】機械工程學(xué)報,側(cè)寬,測徑,對中

　　1引言

　　在原料卷上卷過程中，控制系統(tǒng)需要測量鋼卷的寬度和外直徑等參數(shù)，這些參數(shù)對軋制過程中帶鋼的位置控制、板型控制和軋制力設(shè)定等都有重要作用，所以其測量結(jié)果的精確程度對冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響。下面結(jié)合唐鋼冷軋薄板廠的單機架可逆冷軋機對測寬、測徑系統(tǒng)進行分析。

　　2測寬、測徑的重要意義

　　精確地測量原料寬度和卷徑：

　�。�1）可以使系統(tǒng)精確地計算卷心位置，保證順利上卷

　�。�2）確保上卷后鋼卷居中，保障CPC對中等后續(xù)順序控制功能的順利實現(xiàn)

　�。�3）獲得準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)，保證二級產(chǎn)品報表的真實性，方便日后的生產(chǎn)管理和質(zhì)量分析。

　　3測寬、測徑的相關(guān)設(shè)備

　　與測寬、測徑相關(guān)的設(shè)備主要包括：

　�。�1）開卷區(qū)域的1#鞍座、2#鞍座、3#鞍座；

　�。�2）2#鞍座與3#鞍座之間的一組測寬光電開關(guān)PHS1103；

　�。�3）3#鞍座上方的兩組測徑光電開關(guān)PHS1101和PHS1102；

　　（4）運卷小車以及小車上的行走編碼器PLG1051和提升編碼器PLG1052。兩編碼器的測量誤差均小于1mm。

　　4測寬、測徑的順序控制步驟

　　原料卷被運送至1#鞍座后，運卷小車將鋼卷從1#鞍座運至2#鞍座，在2#鞍座由人工完成拆除打包帶和帶頭定位等工作；運卷小車將鋼卷從2#鞍座運至3#鞍座，在此過程中利用光電開關(guān)PHS1103和小車上的行走編碼器PLG1051進行鋼卷測寬和計算鋼卷水平方向中心位置的工作；小車把鋼卷運至3#鞍座，根據(jù)上一步計算的鋼卷水平方向中心位置將鋼卷運到3#鞍座中間位置后，再將鋼卷抬起，利用光電開關(guān)PHS1101、PHS1102和提升編碼器PLG1052測量鋼卷外直徑；測量完畢后，將鋼卷放在3#鞍座，等待后續(xù)的上卷命令。上卷命令發(fā)出后，系統(tǒng)利用測得的鋼卷寬度和直徑計算出小車的提升高度和水平位移量，實現(xiàn)小車的上卷順控。

　　5鋼卷測寬、測徑的實現(xiàn)方法

　　5.1鋼卷寬度測量

　　寬度測量單元由光電開關(guān)PHS1103和小車上的行走編碼器PLG1051組成。當(dāng)小車運送鋼卷經(jīng)過光電開關(guān)PHS1103時，他的寬度通過小車的行走編碼器PLG1051測得。

　　5.1.1寬度測量原理

　　圖1鋼卷測寬原理圖

　　小車托住鋼卷由2#鞍座向3#鞍座行走時，鋼卷前沿?fù)踝」怆婇_關(guān)PHS1103后傳感器檢測到鋼卷，測量器被觸發(fā)，開始根據(jù)小車行走編碼器的數(shù)值變化計數(shù)。當(dāng)傳感器檢測不到鋼卷時，計數(shù)停止。小車行走編碼器的數(shù)值增量就是鋼卷的寬度。如上圖1所示。

　　5.1.2鋼卷水平位置及小車橫移量的計算

　　小車將鋼卷運至3#鞍座時要將鋼卷放到鞍座中心，所以要根據(jù)測量的鋼卷寬度計算測寬完成后小車的橫移量。

　　圖2鋼卷水平位置及小車橫移量的計算示意圖

　　如圖2所示，光電開關(guān)到3#鞍座中心線的水平距離為1040mm。設(shè)測得的鋼卷寬度為W（mm），則鋼卷中心位置為W/2。

　　小車的側(cè)移量：

　　LW=1040-W/2（1）

　　5.2鋼卷直徑的測量

　　外直徑測量單元由3#鞍座上方的兩組光電開關(guān)和小車上的升降編碼器PLG1051組成。鋼卷的直徑（D）=光電開關(guān)的高度（K1或K2）-小車提升高度（K）-鋼卷與V形鞍座最底部的空隙高度（h）。見圖3。

　　圖3鋼卷直徑測量原理圖

　　上圖中：

　　K：鋼卷頂部到達光電開關(guān)PHS1101或PHS1102時，小車的提升高度。

　　C：芯軸距離小車下極限位的高度。C=1254mm。

　　K1：光電開關(guān)PHS1102的高度。K1=1075+C。

　　K2：光電開關(guān)PHS1101的高度。K2=475+C。

　　以上高度均以小車下極限位為基準(zhǔn)。

　　5.2.1鋼卷與V形鞍座最底部的空隙高度

　　鋼卷與V形鞍座最底部的空隙高度（h）隨鋼卷直徑變化而變化，而鋼卷外邊總是與V形座的邊相切，并且夾角θ為固定的已知量。

　　圖4鋼卷與V形鞍座最底部的空隙高度示意圖

　　由圖4可以得出：

　�。�2）

　　經(jīng)過計算得出：

　�。�3）

　　5.2.2直徑的計算

　　原料卷的直徑不同，測量及計算方法也不同。根據(jù)小車運卷到3#鞍座時的高度，可分為三種情況分析。

　�。�1）小車運卷到3#鞍座時，光電開關(guān)PHS1101檢測到鋼卷，PHS1102未檢測到鋼卷。

　　這說明鋼卷高度位于兩個光電開關(guān)之間，這時小車到達3#鞍座后繼續(xù)提升，直到PHS1102檢測到鋼卷。這時則有：

　　（4）

　　將（3）式代入（4）式，得到：

　�。�5）

　�。�2）小車運卷到3#鞍座時，光電開關(guān)PHS1101和PHS1102均檢測到鋼卷。

　　這說明鋼卷高度大于光電開關(guān)PHS1102的高度，這時小車到達3#鞍座后下降，直到PHS1102檢測不到鋼卷。這時則有：

　　將（3）式代入后得到結(jié)果與（5）式相同，即：

　�。�3）小車運卷到3#鞍座時，光電開關(guān)PHS1101和PHS1102均未檢測到鋼卷。

　　這說明鋼卷在光電開關(guān)PHS1101下方，這時小車到達3#鞍座后繼續(xù)提升，直到PHS1101檢測到鋼卷。這時則有：

　　D=K2-h（6）

　　將（3）式代入（6）式，得到：

　�。�7）

　　5.2.3鋼卷測徑的順控邏輯

　　根據(jù)以上三種情況及計算公式可以得到鋼卷測徑的順控邏輯如下圖所示。

　　圖5鋼卷測徑的順控邏輯

　　6結(jié)束語

　　鋼卷外徑和寬度的測量值的準(zhǔn)確性是保證軋機一級控制功能和二級功能的基礎(chǔ)。經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，這種測徑測寬系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性和足夠的精度可以滿足單機架可逆冷軋機的生產(chǎn)要求，可以為高精度要求產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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