CN101912885B - 一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备及其监控方法，监控装置设置在型钢轧机的后端、穿水冷却装置的前方，监控装置包括热金属检测器和轧机的输出摆动辊道，所述输出摆动辊道两侧设有轧件侧导板，所述热金属检测器安装在所述输出摆动辊道的框架上，使之与所述轧件侧导板同步升降，所述热金属检测器用于检测型钢轧件翘头状况。

Description

一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备及其监控方法

技术领域

本发明涉及轧机设备安全保护控制技术领域，具体涉及一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备及其监控方法。

背景技术

对于H型钢轧机而言，由于来料(即轧件)的下翼缘厚度大于其上翼缘厚度、轧机的轧制线偏上以及轧机下腹板面高于轧机下辊面过多等等，轧机的出口轧件将会出现上翘或严重上翘现象。在这种情况下，如果操作工没有及时发现，则安装在机后离辊道面不太高的设备(如机后轧件穿水冷却装置的上喷嘴等)或物体(如安全桥等)将会受到上翘轧件的严重撞击而损坏。马钢大H型钢生产线万能型钢粗轧机(U1)前以及万能型钢精轧机(UF)后的安全桥曾多次被上翘的轧件严重撞坏，该事故的发生不仅给生产带来影响，而且也给操作和维护人员的人身安全带来一定的影响。然而，据我们了解，目前国内外H型钢轧机均没有轧件翘头自动监控功能，即轧件翘头只能通过轧钢操作工人工监控，稍有不慎就会出现上述问题。

在2009年11月，马钢公司在其大H型钢生产线万能型钢精轧机机后安装了一套轧件穿水冷却装置(该项目总投资约1700万元人民币)，轧件通过该穿水冷却装置后其性能将有所提高，这样，在轧件性能要求一定的情况下，可以适当地降低轧件的合金含量，从而实现生产降本增效。该穿水冷却装置主要由上下、左右以及前后的的成排密集的冷却水喷嘴所组成，其成排密集的上喷嘴离辊道面的高度不到800毫米，而装置的前喷嘴离辊道面的高度只有600毫米，即仅比翼缘最高的轧件高出200毫米。故此，要保证该穿水冷却装置的安全可靠运行，就必须要彻底杜绝上翘轧件的撞击，否则，这套穿水冷却装置将会因上翘轧件的撞击而受到严重的损坏。一旦此事故发生，可以说，这套穿水冷却装置在数小时时间内是无法恢复的，并且会造成很大的设备损失。考虑到这套穿水冷却装置投入正常实际生产运行后，整个生产线将按照合金含量偏低的钢坯来组织生产，在这种情况下，如果穿水冷却装置被翘头轧件撞坏，那么，整个生产线将处于长时间的停轧状态。由此可知，在连续的实际生产运行过程中，能否使这套穿水冷却装置避免受到翘头轧件的撞击，是事关这套穿水冷却装置能否安全稳定运行的关键。

发明内容

本发明的目的在于为保证这套穿水冷却装置的正常运行，万能型钢精轧机必须具有轧件翘头监控功能，即通过此轧件翘头监控功能及时检测出轧件翘头并使万能精轧机主传动快速停车。为此，我们发明了一种H型钢轧机轧件翘头自动监控功能，成功地实现了H型钢轧机轧件翘头的自动监控，为这套穿水冷却装置的稳定顺行奠定了基础。

具体技术方案如下：

一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，监控装置设置在型钢轧机的后端、穿水冷却装置的前方，其包括热金属检测器和轧机的输出摆动辊道，所述输出摆动辊道两侧设有轧件侧导板，所述热金属检测器安装在所述输出摆动辊道的框架上，使之与所述轧件侧导板同步升降，所述热金属检测器用于检测型钢轧件翘头状况。

进一步地，所述热金属检测器为两个，其间距为100毫米左右，并排安装在所述输出摆动辊道的框架上。

进一步地，所述型钢轧机的后端包括轧机出口，所述热金属检测器设置在距轧机出口3.5-5米的位置。

进一步地，所述热金属检测器设置在距轧机出口5米左右的位置。

进一步地，所述热金属检测器与输出摆动辊道的侧导板相距1000-1500毫米。

进一步地，所述热金属检测器安装在辊道的一侧，在该侧的输出摆动辊道的侧导板上安装有热检防边缘辐射挡板，挡板中部开有两个长方形孔，两个长方形孔的间距与两个热金属检测器的间距相同，所述两个长方形孔分别正对两个热金属检测器，使其能够检测到穿过两个长方形孔的高温轧件。

进一步地，两个热金属检测器以一定角度分别仰视两个长方形孔。

进一步地，所述长方形孔的底边高于辊道侧导板的底边一定的高度。

进一步地，上述具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备的监控方法，采用轧件翘头监控功能控制程序对具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备进行控制，其控制方法为：

(1)热金属检测器进行轧件翘头检测，并得到热检信号；

(2)脉冲前沿延时单元对每个热检信号进行真伪判定；

(3)当热金属检测器检得信号，即热金属检测器检测到轧件持续50毫秒以上，则认为热检检得信号为真。

进一步地，在所述轧件翘头监控功能控制程序中引入万能精轧机主传动电动机实际电流信号，其控制方法为：

(1)当轧机主传动电动机实际电流大于10％电动机额定电流，即轧机咬钢时，投入轧件翘头监控功能；

(2)当轧件头部穿过精轧机后穿水冷却装置后，轧机控制系统重新封锁轧件翘头监控功能，直到下一次轧机重新咬钢为止。

附图说明

图1为万能精轧机出口轧件翘头检测现场硬件布置示意图

图2为万能精轧机轧件翘头监控功能控制程序框图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

在设计马钢万能型钢精轧机出口轧件翘头检测时，应考虑到以下几个问题：(1).马钢万能型钢精轧机的出口区域设备主要由上下腹板、输出摆动辊道、安装在输出摆动辊道框架两侧的轧件侧导板以及轧件穿水冷却装置所组成。根据H型钢轧制工艺要求，万能型钢精轧机摆动辊道(包括其两侧轧件侧导板)的高度将随着轧机下辊面的高度变化而变化，即随着轧件翼缘高度而变动；(2).万能型钢精轧机出口H型钢轧件的翼缘高度在200～400毫米之间；(3).在实际生产过程中，为了便于万能型钢精轧机轧件尺寸的调整，通常允许轧件有一定量的翘头(如100毫米)；(4).万能型钢精轧机出口轧件的温度通常在800℃左右；(5).在轧制过程中，万能型钢精轧机出口区域存在高温、潮湿、水雾、氧化铁皮粉尘以及振动；(6).通常，冷热金属检测元件的响应时间约为30毫秒，而轧机逻辑顺序控制系统的响应时间约为100毫秒。考虑到上述问题，可选用热金属检测器(简称热捡)来实现H型钢轧件翘头的检测。为了确保轧件翘头检测的可靠性和稳定性，采用两个热检分别检测轧件翘头，并将两个热检并排(两者间的间距100毫米左右)安装在精轧机输出摆动辊道框架上，使之与轧机输出辊道侧导板同步升降；为了便于轧件头部咬入，万能型钢精轧机在低速下(如2米/秒)咬入轧件，当轧件头部离开轧机数米(一般为3.5米左右)后，轧机开始加速至正常轧制速度(通常在5米/秒以上)，这样，为了在轧件翘头检测动作精轧机快速制动的过程中减少轧件的制动距离，轧件翘头检测热检应设置在轧机出口的3.5米以内，但是，为了减小轧件翘头检测热检受轧机出口浓密的含金属粉末的水雾影响，又应将轧件翘头检测热检设置在离轧机尽可能远一点的位置，故此，综合考虑可将轧件翘头检测热检设置在离轧机5米左右的位置，在此处，轧件的速度仅达到3米/秒左右；为了避免热检受到轧机带金属氧化铁皮粉尘的水雾影响，使热检与轧机输出辊道侧导板相距1000-1500毫米的距离。考虑到热检与输出辊道侧导板之间具有一定的距离，为了防止热检受到远处正常行走轧件的热辐射影响，在热检一侧的辊道侧导板上安装一块2800×400×10毫米的钢板(即热检防边缘辐射挡板)，并在这块钢板的中部位置开两个高度为250毫米、宽度为50毫米的长方形孔，两个长方形孔的间距与两个热检的间距相同，并且使这两个长方形孔分别正对两个热检，使得两个热检能够检测到穿过这两个长方形孔的任何高温轧件(500℃以上)。同时为了防止热检受到在这两个长方形孔以下正常行走的轧件热辐射的影响，必须使这两个热检以一定的角度(如10°角)分别仰视这两个长方形孔。正是由于长方形孔的作用使得以一定速度(如2米/秒)行走的翘头轧件被热检检测到的时间变长，否则，在轧制窄翼缘(如200毫米)轧件时，由于热检以及轧机逻辑顺序控制系统均存在一定的响应时间，这样，轧机逻辑顺序控制系统有时很可能检测不到轧件翘头。另外，考虑到在轧制最大翼缘高度轧件时，轧件的上翼缘顶端已几乎与辊道侧导板顶部平齐，故此，为了允许轧件有一定量的正常翘头，应使这两个长方形孔的底边高于辊道侧导板一定的高度(如100毫米)。马钢大H型钢万能精轧机出口轧件翘头检测的现场硬件布置示意图如下图1所示。

以上涉及的是轧件翘头检测的硬件选择及布置，考虑到在轧制过程中万能型钢精轧机出口区域存在高温、潮湿、水雾、氧化铁皮粉尘以及振动，这就给热检持续稳定的工作带来一定的影响，故此，为了获得稳定可靠的轧件翘头监控功能，我们设计了如下图2所示的轧件翘头监控功能控制程序。

在此轧件翘头监控功能控制程序中，为了防止热检信号瞬间闪烁而导致轧机错误停机，通过脉冲前沿延时单元(QTJC03和QTJC04)对每个热检信号进行真伪判定，如果热检检得信号(即热检检测到轧件)能够持续50毫秒以上，则认为热检检得信号为真；考虑到轧件上翘只发生在轧件的头部，从轧件头部咬入轧机到轧件头部到达机后穿水冷却装置末端，通常需要约6秒钟的时间，而整根轧件的轧制时间则需要42秒钟，这样，在轧件翘头检测监控功能程序中引入万能精轧机主传动电动机实际电流信号，当轧机主传动电动机实际电流大于10％电动机额定电流时(即轧机咬钢时)，投入轧件翘头监控功能，而当轧件头部穿过精轧机后穿水冷却装置后，轧机控制系统重新封锁轧件翘头监控功能，直到下一次轧机重新咬钢为止，以此来提高轧件翘头监控功能对热检信号的容错性；为了确保轧件翘头监控功能的可靠性，在控制程序中将这两个热检检测信号相“或”，这样，只要任何一个热检在轧件头部轧制过程中检测到轧件，则使轧件翘头监控功能动作，轧机快速停车；考虑到轧件翘头监控功能动作后，轧机进入快速停车，在故障复位前必须将轧机由自动方式切换至手动方式，否则，故障复位后，翘头轧件将继续向前移动，这时由于翘头轧件已经接近机后穿水冷却装置，如果操作工未能及时发现，翘头轧件将不可避免地撞击穿水冷却装置。故此，为了避免此种事故的发生，在轧件翘头检测监控功能程序中引入万能精轧机工作方式选择信号，只有当轧机处于自动工作方式时(即正常轧钢状态时)，才允许投入轧件翘头监控功能，并且一旦在轧机咬钢后轧件翘头监控功能动作，操作工必须将轧机工作方式由自动切换至手动，否则，通过该轧件翘头监控功能程序中RS触发器(QTJC09)使轧件翘头监控功能始终处于使能状态，这样，轧机停车故障无法被复位，在这种情况下，轧机因启动条件不具备而无法启动。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，监控装置设置在型钢轧机的后端、穿水冷却装置的前方，监控装置包括热金属检测器和轧机的输出摆动辊道，所述输出摆动辊道两侧设有轧件侧导板，所述热金属检测器安装在所述输出摆动辊道的框架上，使之与所述轧件侧导板同步升降，所述热金属检测器用于检测型钢轧件翘头状况。

2.如权利要求1所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述热金属检测器为两个，其间距为100毫米左右，并排安装在所述输出摆动辊道的框架上。

3.如权利要求2所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述型钢轧机的后端包括轧机出口，所述热金属检测器设置在距轧机出口3.5-5米的位置。

4.如权利要求3所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述热金属检测器设置在距轧机出口5米的位置。

5.如权利要求4中所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述热金属检测器与输出摆动辊道的侧导板相距1000-1500毫米。

6.如权利要求5中所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述热金属检测器安装在辊道的一侧，在该侧的输出摆动辊道的侧导板上安装有热检防边缘辐射挡板，挡板中部开有两个长方形孔，两个长方形孔的间距与两个热金属检测器的间距相同，所述两个长方形孔分别正对两个热金属检测器，使其能够检测到穿过两个长方形孔的高温轧件。

7.如权利要求6所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，两个热金属检测器分别仰视两个长方形孔。

8.如权利要求6或7所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备，其特征在于，所述长方形孔的底边高于辊道侧导板的底边。

9.如权利要求1-8中任一项所述的具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备的监控方法，其特征在于，采用轧件翘头监控功能控制程序对具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备进行控制，其控制方法为：

(1)热金属检测器进行轧件翘头检测，并得到热检信号；

(2)脉冲前沿延时单元对每个热检信号进行真伪判定；

(3)当热金属检测器检得信号，即热金属检测器检测到轧件持续50毫秒以上，则认为热检检得信号为真。

10.如权利要求9所述具有轧件翘头监控功能的型钢轧制设备的监控方法，其特征在于，在所述轧件翘头监控功能控制程序中引入万能精轧机主传动电动机实际电流信号，其控制方法为：

(1)当轧机主传动电动机实际电流大于10％电动机额定电流，即轧机咬钢时，投入轧件翘头监控功能；

(2)当轧件头部穿过精轧机后穿水冷却装置后，轧机控制系统重新封锁轧件翘头监控功能，直到下一次轧机重新咬钢为止。

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