切边剪的剪切点控制策略与优化

摘要：剪切点是切边剪调刀时带钢月牙的位置，剪切点的位置控制是保障正常切边的关键控制点。某镀锌产线新增了切边剪，剪切点到位后多次发生带钢后退，调刀时剪刃剐蹭带钢的情况。本文介绍了该产线切边剪的剪切点控制策略，并对异常原因分析加以改进，保障了产线的连续平稳生产。

关键词：切边剪切边工艺；剪切点控制策略；异常后退分析与优化

0引言

切边剪是冷轧产线根据用户需求对带钢边部剪切修整的设备。参数调整时需要将带钢剪切点处的月牙精准定位到剪刃中心，并保证带钢保持张紧静止状态。剪切点位置不准或发生位移，将导致调刀时剪刃与带钢发生干涉。

1 切边剪工艺及剪切点控制策略

切边剪刀箱分布在带钢两侧，刀箱上有一套上下相对的刀盘，作为剪刃来剪切带钢边部。

1.1 切边工艺

上下刀剪刃是圆盘形状，切边过程是上下刀的刃口距离随着刀盘不断转动逐渐减小，中间的板带被刀片不断地切入，使板带材料发生变形，最终被完全切断的过程[1]。

切边前需要对剪刃进行间隙、重叠量和宽度的调整。宽度调整是两侧在线刀箱剪刃间距离的调整。间隙是上下刀刃间的水平间距，重叠量是上下刀刃在垂直方向的搭接距离。

1.2 剪切点定义及特点

由于宽度调整前，上下刀刃已在垂直方向完成搭接，完全没有缝隙使带钢从剪刃侧面进入切边位置。因此需要在带钢两侧切出月牙形状的豁口，在豁口处进行宽度调整，如图1。月牙在带中或焊缝处，月牙的位置称为切边作业的剪切点。

1.3 剪切点控制策略

订单切边需求决定了剪切点不同的控制策略：不切边-切边、切边-切边、切边-不切边[2]。

（1）不切边-切边

产线由不切边到切边转换时，执行减速和停止定位，定位到切边剪中心

时停车。切边剪调整参数后，操作手动起车，开始切边。

（2）切边-切边

产线由切边到切边转换分为同规格和不同规格两种。

同规格时减速通过切边区域，焊缝离开后出口段升速。不同规格时执行减速和停止定位，月牙达到切边剪中心时停止，调刀后操作人员手动起车，产线切边。

（3）切边-不切边

产线由切边到不切边转换时，不切边卷将执行减速定位和停止定位，月牙到切边剪中心停止，自动完成退刀动作。

2剪切点问题分析

2.1问题案例

某次生产2.4mm厚度铝硅品种带钢，下卷需要进行切边参数调节。剪切点到位停止后，带钢继续后退，月牙超出刀刃范围，进刀时带钢被挤压变形。

2.2原因分析

该产线出口段主要设备有出口活套，9号张力辊，10号张力辊和卷取机。这些设备将出口段分为出口活套、检查台和卷取机三个张力区域。切边剪在出口活套和9号张力辊之间，属于活套张力区域，如图2所示[3]。

剪切点到位后带钢必须静止，即9号张力辊速度为零。查看故障曲线，9号张力辊在剪切点定位完成后，设定速度小于零，出现负向速度，导致带钢向活套方向后退，错过剪切点位置。

2.2.1 9号张力辊产生负向设定速度的原因

9号张力辊的设定速度来自两方面：出口段速度设定和检查台张力调节的速度补偿，如式1所示。

Vset=VL+V_tech （1）

式中：Vset 是9号张力辊设定速度；VL 是出口段MRG1的设定速度；

V_tech 是9号张力辊对检查台区域的张力调节速度补偿。

定位完成时出口段基准速度为零，即VL=0，所以Vset=V_tech。9号张力辊的负向设定速度来自检查台张力速度补偿V_tech。

故障时检查台实际张力低于设定值 ，9号张力辊不断增加负向速度补偿，来提升检查台张力。检查台实际张力低于设定值导致带钢后退。

2.2.2 检查台张力低于设定值的原因

此卷生产到带中时，检查台出口侧的10号张力辊速度开始低于设定值，而入口侧的9号张力辊速度保持不变，导致检查台实际张力变小。10号张力辊速度低于设定值，是检查台张力低于设定张力原因。

2.2.3 10号张力辊速度低于设定值的原因

此卷生产时卷取机选用了大卷模式，卷取机张力设定值会随外径增大而减小。而检查台张力恒定，两个区域的张力差逐渐增大。10号张力辊用来平衡隔断这两个区域。

10号张力辊受到上游检查台张力（T1）、下游卷取机张力（T2）和电机转矩出力（T3）作用。受到总力可记作为F，受力关系如式2所示：

F=T2+T3-T1（2）

当T1不变，T2逐渐减小，需要增加转矩出力T3，使合力F为零，速度才能不变。当张力差持续增加，10号张力辊转矩随之提高并最终到达限幅，电机出力T3达到最大值。当张力差再增加时，张力辊受力平衡被打破，合力向后，导致实际速度降低，逐渐比设定速度小。

2.2.4 原因总结

10号张力辊前后带钢持续增长的张力差，超出了最大出力能力，导致检查台张力减小。9号张力辊出负向速度补偿来提高检查台张力，剪切点停止定位完成后，9号张力辊设定速度仍为负值，带钢后退，月牙偏离剪刃中心线。

3 改进优化

（1）对10号张力辊电机扩容改造，提升张力辊能力，满足平衡前后段的高张力差需求。

（2）将9号张力辊改作主速度辊。根据式1，电机设定速度只考虑出口段基准速度，不再附加张力速度补偿。设定速度不受检查台张力影响，从根本上保证剪切点到位后带钢静止。

（3）在调刀命令中加入剪切点位置偏移量保护联锁。停止定位完成锁存当时焊缝位置L0，记录实时焊缝位置L1，计算出偏差量∆L，当∆L超出限值时，触发禁止自动调刀，如式3。

∆L=L1-L0（3）

4 结论

通过对切边剪的剪切点控制策略研究和后退问题分析，对导致剪切点后退的设备进行了改造和控制优化，实现了剪切点的位置偏移的跟踪和保护，消除了剪切点控制不稳定的隐患，保证了产线的顺利生产。

参考文献

[1]丁超.圆盘剪剪切机理分析及应用探讨[J]. 科学与信息化.2018，（12）：129，132

[2]张春煜，王菊，李文武.连续机组焊缝通过切边剪的机组速度模式[J].轧钢，2016，（第2期）：63-66.

[3]崔忠华1，战毅2.负荷平衡在张力辊控制中的应用[J].一重技术，2019，（第5期）：66-69.

作者简介：张少魁（1985年—），男，助理工程师，大专；收稿日期：2024-03