CN102310224A - 一种轧机飞剪刀片冷却方法及其冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轧机飞剪刀片冷却方法及其冷却装置，冷却方法在线材输往飞剪刀片的途中设置热敏传感器检测线材的运动和位置、并将检测信号传输给控制电路，且包括如下步骤：发出热金属存在/不存在的检测信号，控制飞剪刀片停机或待机；或喷水冷却飞剪刀片，并自动延时关闭冷却喷水；本发明冷却方法及其装置，在节水、防止水溅渗进轴承油封的前提下，采用更为有效的水冷方式冷却飞剪刀片，因此能大幅降低飞剪刀片及其刀轴、曲轴的温度，提高飞剪的剪切质量，延长刀片及飞剪整体的工作寿命、降低整体设备的故障率。

Description

一种轧机飞剪刀片冷却方法及其冷却装置

技术领域

本发明涉及冶金工艺装置，更具体地说，本发明涉及一种冶金轧机的工艺装置及其工艺方法。

背景技术

作为冶金工艺重要装置的高速线材轧机，为了达到产品要求、以及保证线材生产过程连续正常地进行，通常要在位于粗轧(V或H轧向)的6#轧机后、中轧的7#轧机前，配置带刀片的曲柄式飞剪(通常简称为1#飞剪)，以对线材轧件实施切头、切尾、及防止后续事故而作事故碎断等重要功能；曲柄启停式1#飞剪其性能参数通常可达到：最大剪切断面5026mm2(直径80mm)，切头长度50～200mm，碎断长度～800mm，剪切速度0.5～1.3m/s，剪切温度≥850℃。

例如170*170*1100连铸钢坯经加热炉加热至1100～1150℃后，要通过1#--6#粗轧机轧制成直径为79mm、温度高达1000℃左右的圆坯，经1#飞剪切头后再进入中轧机列7#轧机继续轧制；6#轧机轧制完该条钢坯后，1#飞剪即进行切尾；如更后道工序的下游机架出现故障，1#飞剪必须应急启动碎断功能、进行连续剪切，剪切的频率约为1次/秒，通常每条钢坯的碎断次数可达60次以上。

由于连续的剪切碎断，刀片及剪刃部位温度急剧上升，热量还会通过刀片传递到刀轴，使刀轴温度也急剧升高、进而会影响到与刀轴一体的曲轴与变速箱之间的密封升温、加速密封的损坏，为此，对1#飞剪刀片和刀轴的快速降温非常重要。

传统的1#飞剪刀片和刀轴的冷却方式是自然冷却，但是长期的使用发现，传统的1#飞剪刀片和刀轴的冷却方式存在以下缺点。

(1)当由于后道工序线材或下游机架出现故障，1#飞剪立即启动连续剪切的碎断功能，剪切的频率可达1次/秒或以上。在钢坯碎断过程中，每条钢坯的碎断次数可多达60次以上。由于连续的剪切碎断，刀片的剪刃部位温度急剧上升出现暗红，温度高达700℃以上，而飞剪的刀片靠自然冷却的话，在短时间内很难有效降低刀片的温度，导致刀片刀刃温度居高不下，使刀片剪刃部位发生软化，加剧了刀片剪刃部位的磨损、刀刃剪切部位出现凹槽，使两刀片之间间隙加大，造成刀片失效，既缩短刀片的使用寿命，而且，影响轧件切头尾的质量，轧件的切头剪切质量差又容易使后道工序冲钢，造成误产。结果，传统自然冷却下刀片寿命通常只有三天，还在一定程度上影响了连续和正常的生产。

(2)当在1#飞剪连续剪切轧件时，刀片的高温同时传递到刀轴；刀轴一体的曲轴的滑动轴承套的材料通常为铝青铜，最高的工作温度是280℃，其润滑油为1号复合锂基脂。1#飞剪连续剪切时，刀轴曲轴部的温度高达300℃以上，造成滑动轴承铜套中的润滑脂受高温影响渗漏溢出，导致铜套润滑不良，磨损快，轴承间隙逐步加大，促使1#飞剪失去功效，造成钢坯剪弯而不断等事故；而为确保1#飞剪及后续的正常工作及产品质量，不得不停机更换刀轴滑动轴承的铜套。

由上可见1#飞剪传统自然冷却方式存在如下系列的缺点：不仅影响生产的顺利进行，造成生产误产、影响轧材成材率，且因经常更换刀片和刀轴滑动轴承的铜套，增加了设备运行成本。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种轧机飞剪刀片冷却方法及其装置，其具有如下优点：在节水、防止水溅渗进轴承油封的前提下，采用更为有效的水冷方式冷却飞剪刀片，因此能大幅降低飞剪刀片及其刀轴、曲轴的温度，提高飞剪的剪切质量，延长刀片及飞剪整体的工作寿命、降低整体设备的故障率。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种轧机飞剪刀片冷却方法，其在线材输往飞剪刀片的途中设置热敏传感器检测线材的运动和位置、并将检测信号传输给控制电路，所述冷却方法包括如下步骤：

A、当热敏传感器发出热金属不存在的检测信号，飞剪刀片停机或待机；当热敏传感器发出热金属存在的检测信号，转向步骤B；

B、检测飞剪刀片下游的机架有无故障信号？如有故障信号转到步骤C，如无故障信号转到步骤F；

C、驱动飞剪刀片以1-3次/秒剪切频率剪切线材60-180次，同时喷水冷却飞剪刀片，转向步骤D；

D、监测飞剪刀片是否仍在剪切？如是，转向步骤C，如否，转向步骤E；

E、从飞剪刀片停止剪切始计时、并自动延时30-60秒后关闭冷却喷水；

F、检测热敏传感器发出的信号是表征线材离去或过来的关或开信号，如为关信号，转向步骤G，如为开信号，转向步骤I；

G、驱动飞剪刀片对线材进行切尾，同时喷水冷却飞剪刀片，完成切尾后转向步骤H；

H、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水；

I、驱动飞剪刀片对线材进行切头，同时喷水冷却飞剪刀片，完成切头后转向步骤J；

J、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水。

本发明的方法采用热敏传感器监测轧制过程中高温线材的来去状态，如果监测发现没有高温线材或来或去，则控制飞剪及刀片停止工作，可以节省能源、减少机器损耗，不会浪费宝贵的水源、不致因富余水量溅渗进轴承轴套及油封中造成污染或其它水之患。一旦，热敏传感器监测到高温线材或来或去，随即发出信号，信号传输到控制电路，控制电路首先根据轧机前后工况，决定是否需要启动应急碎断动作，如果需要，则立即启动高频多次的应急碎断动作，同时启动喷水冷却，但并不滥用冷却水，而是使得喷水冷却恰到好处，一旦飞剪中断应急碎断动作，喷水冷却适当延迟之后就行停止，从而确保不浪费宝贵水源、不致富余水量溅渗进轴承轴套造成油封污染或其它水之患。而在启动正常的切头、切尾操作中，本发明的方法在监控基础上，因应较低频次碎断动作，同样使得喷水冷却恰到好处，在飞剪中断动作后，适当缩短后续延迟喷水时间，确保高效冷却、节水防患。显而易见，本发明方法的水冷效果因水热容量大幅高于空气而能使得飞剪刀片、刀轴以及曲轴的温度大幅降低，从而大幅延长刀片及飞剪整体的工作寿命、降低整体设备的故障率，也能显著提高飞剪的剪切质量。

为进一步提高方法控制的合理性、精确度、可靠性，本发明方法包括如下的具体改进：

所述步骤A中，所述热金属不存在的检测信号为持续3分钟以上无变化的低电平或零电压信号。

所述步骤F中，所述关信号为高电平跌向低电平或零电压的过程；所述开信号为低电平或零电压跃向高电平的过程。

为进一步提高方法控制的节能、节水性、冷却效率，本发明方法包括如下的具体改进：

所述步骤G包括如下操作：G1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则启动停剪计时，再转向步骤H。

所述步骤I包括如下操作：I1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则启动停剪计时，再转向步骤J。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种采用如上所述轧机飞剪刀片冷却方法的轧机飞剪刀片冷却装置，而所述冷却装置包括控制电路、设置在线材输往飞剪途中的热敏传感器、供水的管路、依序连接在管路上控制供水的电磁阀、喷水冷却飞剪刀片的喷嘴，该热敏传感器的输出端连接着控制电路的信号输入端，而控制电路的信号输出端连接电磁阀的受控端。

本发明的冷却装置在线材输往飞剪途中设置热敏传感器，从而使得非常简单通用的传感器能够提供准确、及时的线材状态信号，而且便于沿着线材纵向形成传感器序列，提高监测信号的信息量，便于控制电路优化信号处理的质量、扩展其信号处理的能力，采用与热敏传感器连接的控制电路为飞剪刀片进行不同频次的喷水冷却操作提供准确、及时、合理的控制信号。而且结构简单实用，给本发明的方法提供有力的硬件支持。

为进一步改善本发明装置的控制反应性能，为飞剪刀片提供灵活、简捷、安全、高效的喷水冷却，本发明装置包括如下的改进：

所述电磁阀包括：带有所述受控端的二位五通式电磁换向阀、通过其汽缸与电磁换向阀的控制气管连接的气动水阀、与电磁换向阀的进口气管连接的气动三联件以及压缩空气源，气动水阀的水路串连在所述喷嘴与供水之间的管路上。

为进一步改善本发明装置综合平衡轧机前后工序状况、更加合理地控制剪切动作、喷水冷却操作的能力，本发明装置包括如下的改进：

所述控制电路包括可编程逻辑控制器PLC、且其信号输入端还连接轧机后续装置的监测传感器。

为沿着线材纵向形成传感器序列，从而提高监测信号的信息量、准确性、及时性，优化控制电路的信号处理质量、扩展其信号处理的能力，本发明装置包括如下的改进：

所述热敏传感器的数目为2个，分别设置在接近所述飞剪刀片的线材轧机的前后部位。

所述热敏传感器包括红外光电检测头。

实践证明：由于本发明冷却方法和冷却装置使得1#飞剪刀片在生产过程中获得高效冷却，有效地避免了高温轧件对1#飞剪带来的负面影响，大大提高了1#飞剪刀片的寿命和剪切质量。通过跟踪情况统计，采用传统自然冷却的的1#飞剪刀片平均轧制吨位在8千吨，且剪切质量差，而本发明方法冷却的1#飞剪刀片平均轧制吨位为8万吨，近10倍显著地提高了效率和寿命，且剪切质量好，每月至少减少2次碎断操作，飞剪刀轴的润滑也由原来每三天人工注脂一次延长至每半月一次。总体而言，本发明方法大大的降低了备件成本，节约了停机更换刀片的时间，提高了轧件的剪切质量，对生产的稳定顺利进行提供了有力的保证，对生产效率的提高功不可没。

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明轧机飞剪刀片冷却方法实施例的流程示意图。

图2为本发明轧机飞剪刀片冷却装置的控制结构示意图。

具体实施方式

方法实施例：

如图1，所示为本发明轧机飞剪刀片冷却方法实施例的流程示意图。该方法实施例，在线材输往飞剪刀片的途中设置热敏传感器检测线材的运动和位置、并将检测信号传输给控制电路，且包括如下步骤：

A、当热敏传感器持续3分钟以上过程发出无变化的低电平或零电压的检测信号，控制电路解读为热金属不存在，则飞剪及其刀片停机或待机；当热敏传感器发出信号不同于上述过程，控制电路解读为出现热金属，转向步骤B；

B、检测飞剪刀片下游的机架有无故障信号？如有故障信号转到步骤C，如无故障信号转到步骤F；

C、提示手动或自动驱动飞剪刀片以1-3次/秒剪切频率剪切线材60-180次，同时喷水冷却飞剪刀片，转向步骤D；

D、监测飞剪刀片是否仍在剪切？如是，转向步骤C，如否，转向步骤E；

E、从飞剪刀片停止剪切始计时、并自动延时30-60秒后关闭冷却喷水；

F、检测热敏传感器发出的信号是表征线材离去或过来的关或开信号，如为高电平跌向低电平或零电压的关信号，表明线材离去，转向步骤G，如为低电平或零电压跃向高电平的开信号，表明线材过来，转向步骤I；

G、驱动飞剪刀片对线材进行切尾，同时喷水冷却飞剪刀片，G1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则表明完成切尾，则启动停剪计时，再转向步骤H；

H、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水；

I、驱动飞剪刀片对线材进行切头，同时喷水冷却飞剪刀片，I1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则表明完成切头，则启动停剪计时，再转向步骤J；

J、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水。

如图2，所示为本发明轧机飞剪刀片冷却装置的控制结构示意图。所述飞剪30带可摆动连杆35，其刀片31通过轴承安装在曲轴32末端的刀轴33上，而曲轴32通过轴套34滑动配合在变速箱体(未予示出)上，该冷却装置实施例包括：带可编程逻辑控制器PLC(未予示出)的控制电路10、设置在线材X输往飞剪30途中的2个带红外光电检测头的热敏传感器S1/S2、供水的管路20、依序连接在管路20上控制供水的电磁阀、喷水冷却飞剪30上/下刀片31的上/下喷嘴21，控制电路10的信号输出端连接电磁阀的受控端41，其10还有信号输入端连接轧机后续装置(未予示出)的监测传感器(未予示出)，2个热敏传感器S1/S2分别设置在与所述飞剪30刀片31接近的线材6V轧机前后部位、S1/S2输出端连接着控制电路10的信号输入端。

所述电磁阀包括：带有所述受控端41的二位五通式电磁换向阀40、通过其汽缸51与电磁换向阀40的控制气管连接的气动水阀50、与电磁换向阀40的进口气管连接的气动三联件60以及压缩空气源，气动水阀50的水路串连在所述喷嘴21与供水之间的管路20上。气动三联件60包括与压缩空气源顺序串通的空气过滤器61、减压阀62、油雾器63。

Claims (10)

1.一种轧机飞剪刀片冷却方法，其在线材输往飞剪刀片的途中设置热敏传感器检测线材的运动和位置、并将检测信号传输给控制电路，所述冷却方法包括如下步骤：

A、当热敏传感器发出热金属不存在的检测信号，飞剪刀片停机或待机；当热敏传感器发出热金属存在的检测信号，转向步骤B；

B、检测飞剪刀片下游的机架有无故障信号？如有故障信号转到步骤C，如无故障信号转到步骤F；

C、驱动飞剪刀片以1-3次/秒剪切频率剪切线材60-180次，同时喷水冷却飞剪刀片，转向步骤D；

D、监测飞剪刀片是否仍在剪切？如是，转向步骤C，如否，转向步骤E；

E、从飞剪刀片停止剪切始计时、并自动延时30-60秒后关闭冷却喷水；

F、检测热敏传感器发出的信号是表征线材离去或过来的关或开信号，如为关信号，转向步骤G，如为开信号，转向步骤I；

G、驱动飞剪刀片对线材进行切尾，同时喷水冷却飞剪刀片，完成切尾后转向步骤H；

H、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水；

I、驱动飞剪刀片对线材进行切头，同时喷水冷却飞剪刀片，完成切头后转向步骤J；

J、从飞剪刀片停止剪切3-10秒后，自动延时关闭冷却喷水。

2.如权利要求1所述的轧机飞剪刀片冷却方法，其特征在于：所述步骤A中，所述热金属不存在的检测信号为持续3分钟以上无变化的低电平或零电压的过程。

3.如权利要求1所述的轧机飞剪刀片冷却方法，其特征在于：所述步骤F中，所述关信号为高电平跌向低电平或零电压的过程；所述开信号为低电平或零电压跃向高电平的过程。

4.如权利要求1所述的轧机飞剪刀片冷却方法，其特征在于：所述步骤G包括如下操作：G1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则启动停剪计时，再转向步骤H。

5.如权利要求1所述的轧机飞剪刀片冷却方法，其特征在于：所述步骤I包括如下操作：I1、监测飞剪刀片是否仍在剪切，如是则喷水冷却飞剪刀片，如否则启动停剪计时，再转向步骤J。

6.一种采用如权利要求1-5之一所述轧机飞剪刀片冷却方法的轧机飞剪刀片冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括控制电路、设置在线材输往飞剪途中的热敏传感器、供水的管路、依序连接在管路上控制供水的电磁阀、喷水冷却飞剪刀片的喷嘴，该热敏传感器的输出端连接着控制电路的信号输入端，而控制电路的信号输出端连接电磁阀的受控端。

7.如权利要求6所述的轧机飞剪刀片冷却装置，其特征在于：所述电磁阀包括：带有所述受控端的二位五通式电磁换向阀、通过其汽缸与电磁换向阀的控制气管连接的气动水阀、与电磁换向阀的进口气管连接的气动三联件以及压缩空气源，气动水阀的水路串连在所述喷嘴与供水之间的管路上。

8.如权利要求6所述的轧机飞剪刀片冷却装置，其特征在于：所述控制电路包括可编程逻辑控制器PLC、且其信号输入端还连接轧机后续装置的监测传感器。

9.如权利要求6所述的轧机飞剪刀片冷却装置，其特征在于：所述热敏传感器的数目为2个，分别设置在接近所述飞剪刀片的线材轧机的前后部位。

10.如权利要求6所述的轧机飞剪刀片冷却装置，其特征在于：所述热敏传感器包括红外光电检测头。

Images