CN1048668A - 中小型棒材连轧机无间隙轧制控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于中小型高速棒材连轧机组 实现无间隙轧制的控制技术，并可使高速连轧机组与 66米超短冷床取得良好配合，其特征在于对高速滑 板式冷床上卸钢装置、定尺飞剪和活套控制器的控 制，对任意长度的棒材具有智能化选择的性能，突破 这些设备原设计对轧制间隔的要求，轧件之间毋须间 隔，从而大大加快了轧制节奏，明显地提高了机组时 产量和作业率。

Description

本发明涉及一种用于中小型高速棒材连轧机组实现无间隙轧制的控制技术，该控制技术可取消常规连轧机组对棒料轧制间隔的要求，并可与66米超短冷床相配合，对任意长度的棒材具有智能化选择的性能，因此，采用本技术可完全适应无间隙轧制的生产工艺。

通过国际联机检索查阅了美国、英国、日本、西德、捷克斯洛伐克、罗马尼亚等国近二十年的专利文献，均未发现相同或相似文献。

本发明是从意大利引进设备及控制技术的基础上发展起来的。小型棒材连轧机后部常规配备120米冷床，致使精整区设备装备量巨大，从意大利引进的φ260毫米连轧机组及其自动化控制技术配置国内相应的66米超短冷床可大大减少机组配套装备重量，减轻常规维修工作量，与之相适应，冷床上卸钢采用了先进的液压滑动挡板式装置（SLIDING  BOARS），以适应高速轧制的要求。但是，目前这种上卸钢装置的控制技术还不能满足无间隙快节奏的轧制工艺要求主要表现为它不能对各种不同长度尺寸的尾部棒材进行智能化判断分类，分别自动采取相应的特殊控制技术进行处理。而只有一种固定控制动作程序，其仅适应于标准长度的棒材（60米），对于尾部短钢，尤其是48米以下的短钢，这种单一、固定的控制动作程序就显得无能为力和不相适应了。在来料间隙较小的情况下，上卸钢装置将形成对尾部短钢处理不及。从而使后面来钢不能正确卸钢，造成上卸钢耍龙跑钢、轧线停产。因此，目前高速滑板式冷床上卸钢装置均对轧制节奏提出了一定的间隔要求。引进的意大利上卸钢装置及其控制技术在设计上要求原料轧制间隔必须保持5秒以上。而每根钢轧制时间仅21秒，轧制间隔相当于占去四分之一的有效轧制时间，所以大大限制了生产节奏的进一步加快，直接影响了整个机组生产能力及各项经济技术指标的进一步提高。同时，国外各种活套控制器及定尺飞剪对轧制间隔也要求有较大的间隔，当轧制间隔较小时，将会出现活套未收套时活套前控制起套光电探测器重新来钢感光。产生“状态逻辑竞争”闭锁收套回收，造成活套控制器误动作，不能收套，从而形成轧件在活套器处堆钢。定尺飞剪同样由于飞剪前两只光电探测器（10B01，10B03）同时感光，而使飞剪尾部控制系统闭锁失控，造成定尺飞剪误动作，乱切小尾巴的现象。

本发明的目的就是针对以上缺陷提出较为完美的解决办法，通过对活套控制器、定尺飞剪尾部处理系统和冷床上卸钢装置等控制技术的改进和完善，突破这些设备原设计对轧制间隔的要求，轧件之间毋须间隔，从而大大加快了轧制节奏，明显提高了机组机时产量和作业率。

本发明通过对活套控制器、定尺飞剪错头机和冷床上卸钢装置等设备控制技术的综合改进，较理想地实现轧钢区、飞剪和冷床区的无间隙轧制生产。

下面分别对这些设备的控制技术进行详细的描述。

一、冷床上卸钢装置控制技术

上卸钢装置是轧材卸上冷床进入精整的关键设备，利用上卸钢滑板轧件可在高速运动中卸下，在卸钢过程及进入副冷床阶段完成制动，以较好的位置停放在冷床上。当轧材通过定尺飞剪，经定尺剪切高速进入冷床区后，上卸钢装置需对其及时进行卸钢操作，尤其是对48米以下的尾部短钢更需采取一些特殊的控制措施，对其进行超前及快速处理，以有效地避免和控制上卸钢耍龙。实现冷床区无间隙生产，为此上卸钢装置必须具备识别、判断和处理各种长度短钢的能力。

本发明为实现对尾部短钢的智能化控制，将各种长度尺寸的短钢分成四种不同情况，分别采取不同的控制技术和方法进行分类处理。这四种情况分别为1.（O～M）米（其中M为尾部设定值）;2.（M～N）米;3.（N～P）米;4.（P～Q）米（Q为标准棒定尺值）。

首先通过定尺飞剪尾部处理系统对剪后尾部情况进行识别，判断其是否小于最小尾部长度设定值M（M一般为6米），如小于设定值M，则通知定尺冯剪剪切系统，自动取消最后一刀的剪切，避免出现小于M值的超短钢，最后一段形成60～66米之间的超长棒，对其按标准棒正常卸钢处理。反之，若尾部所余长度大于尾部设定值M，则对其自动作进一步的识别判断，看其是否属于第二种情况（M～N）米范围的超短钢。上卸钢装置处理60米标准棒的动作周期如附图一所示，原设计仅此单一、固定的动作程序。

当经飞剪前光电探测器和飞剪剪切信号等多信号综合识别判断，确认所余尾部小于N米时，将自动转入第二种情况（M～N）米的特殊控制动作程序方案，采取底位自动中断控制技术对其进行特殊处理以实现最小的机械冲击和最佳的错头卸钢效果。此时立即自动修改尾巴前段标准棒的卸钢动作周期，见附图二，在滑块运行至底位时，中断其动作周期，使上卸钢装置自动处于底位中断等待状态，等待后面紧跟而来的第二类短钢完全进入处于底位的上卸钢滑块时，中断等待状态自动终止。转回到原动作程序的中断口，将前一段标准棒连同后面的尾部短钢一起卸上冷床，完成整个卸钢动作。

上卸钢装置处于底位中断等待状态的时间与尾部短钢尺寸长短有关，二者成正比例关系，等待时间随尺寸长短自动调节，从而获得满意的卸钢效果。

为了确保处理（M～N）类短钢的可靠性，采用机械方法使尾部短钢前的一根标准棒尾巴在卸钢时直接滑至副冷床，以避免尾部短钢在其进入滑板后头撞前一段钢的尾部。

反之，如果判断确认尾部所余长度大于N米，就需对其再作进一步的识别判断，看其是否属于第三种情况（N～P）米范围的短钢。

第二种情况（M～N）米包括在P米范围以内，但第二种情况处理优先于第三种情况，并且两种处理方法在时间上也有很大的间隔和缓和范围，因此不会发生判断处理混乱的现象。

结合附图三可见当系统判断确认属于第三类短钢时，本装置将自动对其进行中位二次灵活卸钢操作，即尾巴前段标准棒在滑板上进入中位等待状态期间，接到后面尾部短钢要求的卸钢信号时，立即停止中位等待状态，自动对尾部短钢进行中位卸钢操作，将短钢与尾巴前段标准棒合为一体一同卸上冷床，其卸钢动作周期如附图三。

上卸钢装置在对第三类短钢作中位二次卸钢时，改变了正常的标准棒卸钢动作过程，为了保证前一段标准棒及与之合并一处的短钢仍然获得满意的卸钢位置且不撞齿条，就必须保证二次卸钢后上卸钢装置与冷床步进动作的协调一致性，为此，在进行中位二次卸钢后，动作程序仍转回到标准棒动作程序，新的中位等待时间不变，且冷床步进延时也从新的到达高位时刻开始延时。上卸钢装置在判断、测量第三类短钢的长度时，也在自动调整它的卸钢动作延时，即第三类尾部短钢在中位的卸钢时刻也将随尾部短钢尺寸长短自动调节，以便获得卸钢的最佳效果。

为了避免上卸钢误动作和“状态逻辑竞争”而损坏液压系统，将二次卸钢动作仅限定在中位等待期间，其它任何上升，下降过程均不受影响，如卸钢动作信号发生在某一上升、下降或底位等待期间，装置都要对该信号隔离锁存，均需等到上卸钢滑板进入中位等待期间或进入高位，整个动作周期结束以后，才开始对该类尾部短钢动作信号响应，进行卸钢操作，当然如果此信号发生在上卸钢处于中位状态，上卸钢装置对该信号的响应将是瞬时的。这两类特殊情况的动作周期见附图四和附图五。

当对最后尾部棒材长度进行测量判断确认为大于P米时，则其为尾部余钢的第四种情况（P～Q）米，对这类尾部余钢将按一般标准棒处理，通过计算及实际验证，当尾部长度在（P～Q）米范围时，由于其尺寸较长，运行时间较长，上卸钢的动作时间和速度已基本满足这一类钢的卸钢要求，在按标准棒动作周期处理时，可以错开来钢并取得满意的卸钢效果，其动作周期见附图六。

为了确保上卸钢装置对第二、三、四类尾部短钢的及时正确处理，增大调整裕量，在错头机动作程序中增加了每一根钢头部的错头功能。

总之，由于采取了底位控制中断和中位自动灵活卸钢等特殊技术，从而获得了对尾部短钢的智能化控制，有效地控制了上卸钢耍龙，使本装置取得了适应无间隙轧制的满意效果，实现了冷床区无间隙生产。

二、定尺飞剪的控制技术

对于定尺飞剪，为适应无间隙轧制工艺要求，在来钢间隙较小时，能够正确判断辨认前后两根钢的头尾情况，采取了“时间分割限定”方法，对尾部处理系统工作周期进行恰当的规定处理。将尾部处理系统工作周期仅限定在钢尾脱离B，光电探测器、运动到脱离B，光电探测器之间，见附图七所示，而与紧跟而来的下一根钢的头部感光信号无关，避开与后面来钢头部信号发生制约关系，利用前后两根钢头尾在空间运动中的时间差巧妙地将尾部处理系统的尺寸长度状态运算与逻辑判断功能分离开来，加强了飞剪控制系统对两根钢头尾情况的判断处理能力，提高了飞剪的智能化，避免了因无间隙而产生逻辑竞争，造成控制系统闭锁、飞剪误动作、乱切小尾巴等现象，同时系统的抗干扰能力也得到了提高。

三、活套控制器的控制技术

本技术的特点在于充分利用了活套控制器本身动作的工艺要求：起套延时T₁远远大于收套延时T₂，将控制线路设计为以收套控制优先、起套控制满足工艺要求的结构形式，将收套动作置于起套大延时范围之内。从而避免无间隙轧制产生的逻辑竞争，实现轧区无间隙轧制生产。

结合附图八活套控制器对该技术描述如下。

起套延时T₁为钢头部到达S₁光头开始，一直延时到轧件咬入（n+2）号轧机到达D点起套，对应距离为l₁+l₂+l₃。

收套延时T₂为自钢尾脱离S₁光头起开始延时到钢尾脱离n号轧机到达B点时收套，对应距离为l₁。

显然T₁＞＞T₂，当钢尾经过S₁光头时，立即开始收套延时T₂，当随之而来的下一根钢头部到达S₁光头时便立即起动起套延时T₁，但由于工艺要求T₁＞＞T₂，且T₂延时起点先于T₁，因此，即使起套延时控制过程中包含了收套延时控制，收套控制也不受起套控制的影响，从而将两种不同控制综合到一起，靠工艺动作上的时间差相互分离，从而避免了起套优先控制造成的“状态逻辑竞争”，保证了活套控制器的正确动作，实现轧区无间隙生产。同时，由于在线路设计上使收套动作优先于起套动作，从而更进一步确保收套动作的可靠性。

综上所述，通过对上卸钢装置、定尺飞剪和活套控制器采取一些特殊的控制技术，使这些设备完全取消了对轧制间隔的要求，实现整个连轧机组的无间隙轧制生产。

本发明与现有技术相比可完全消除对轧制间隔的要求，并获得高速（17米/秒）棒材连轧机组与66米超短冷床完美的配套衔接，从而大大提高了整个机组的生产能力及各项经济技术指标，同时由于设备性能及智能化水平的提高，使操作和维修也更加方便。

在河南安阳钢铁厂260车间实施本发明，使轧钢综合平均班产较现有技术提高23.8%。

附图一至附图八具体描述了实施情况。

附图一为标准棒卸钢动作周期。

图中T₁-滑板下降时间（约200毫秒），下降过程中在B点进行减压，减速缓冲下降;

T₂-底位等待时间（约300毫秒），确保轧件顺利进入滑板;

T₃-进升中位时间（约150毫秒）;

T₄-中位等待时间（约2100毫秒），在此中位期间轧件需从高速17米/秒降至3米/秒以下，以避免进入冷床后撞齿条;

T₅-进升高位时间（约150毫秒）;

H-滑板位置;

H₁-滑板高位;

H₂-滑板中位;

H₃-滑板低位。

现有技术中只具有这一种动作程序，且整个动作周期经调整后在运行中不能自由变动，下一个动作周期只能在上一段钢动作周期完全结束、并上升到高位以后方能开始，这样，在轧材长度较短时便不能按工艺要求及时正确卸钢，其动作周期不得已而被延长了，实际上这种固定的动作周期仅能满足长度大于48米至标准棒范围的卸钢要求并且轧制速度越高问题就越严重越明显。

该实施例中M＝6米，N＝25米，P＝48米，Q＝60米。

附图二为第二类尾部超短钢（M～N米）卸钢动作周期。

图中C′点为受控中断口，C″点为中断终止点，由此点转回到标准动作周期。

t为中断等待时间，其随尾部短钢尺寸长短自动成正比例调节。周期中T₂＝T^″ ₂，T₄＝T^″ ₄。

S₁为尾部前一段标准棒，它在（t+T^″ ₂）时间段进入上卸钢底位，S₂为尾部第二类超短钢（M～N）米，它在T^″ ₂段进入上卸钢底位，与S₁一起卸上冷床。

附图三为第三类尾部短钢（N～P）米卸钢动作周期。

图中B″点为第三类短钢中位自动灵活卸钢点，T₂＝T^′ ₂＝T^″ ₂，T₄＝T^″ ₄，t随尾部短钢尺寸长短自动成正比例调节变化。S₁为尾部前一段标准棒，S₂为第三类尾部短钢，它在T^″ ₂段进入上卸钢滑板，并与S₁一起卸上冷床。

附图四为第三类尾部短钢特殊情况之一的动作周期。

图中O点为假设的短钢要求的灵活卸钢时刻，但因其发生在上升到中位之前的底位状态，不能立即执行，而是自动延迟到上升至中位时刻开始。应当指出，这是一种假想的状态，25米以上的短钢要求卸钢点已远远超过B时刻，只有在底位中断控制系统发生故障、25米以下的第二类短钢也采用这种卸钢方式时，才可能出现这种现象。

附图五为第三类尾部短钢特殊情况之二的动作周期。

图中O点为在中位至高位过程中发来卸钢信号时刻。

附图六为归入标准棒范围的第四类尾部余钢（P～Q米）的卸钢周期。

图中T＝T′，动作周期是固定的。t为高位等待时间，当轧制速度固定以后，t取决于标准棒的长度。

附图七为定尺飞剪控制技术示意图。

图中13＃、14＃、15＃为连轧机组最后三架轧机，B₁和B，为光电探测器，2＃为定尺飞剪。

附图八为活套控制器控制技术示意图。

图中10＃……15＃为连轧机组第10至第15架轧机，Ⅱ＃、Ⅲ＃为活套，S₁、S₂、S₃为光头，l₁、l₂、l₃为机架间距离。

附图九为滑块挡板处于中位，卸钢周期处于A至B点时的上卸钢示意图。棒材S₁以轧制速度运行，挡板开始下降。

附图十为滑块处于低位，卸钢周期处于CD段，棒材S₁停在挡板所形成的槽上，制动开始棒材S₂到达。

附图十一为滑块上升到中位，卸钢周期处于EF段，挡板迅速挡住棒材S₂，使其在辊道里以轧制速度继续运行，棒材S₁在挡板中位所形成的槽上滑行摩擦制动。

附图十二为滑块上升至高位，卸钢周期处于G点，挡板将棒材S₁制到冷床上。

附图十三为滑块恢复中位，开始重复附图九的动作。

Claims (8)

1、一种用于中小型高速棒材连轧机组实现无间隙轧制的控制技术，并可使高速连轧机组与66米超短冷床取得良好配合，其特征在于对高速滑板式冷床上卸钢装置、定尺飞剪、以及活套控制器的控制。

2、根据权利要求1所述的控制技术，其特征在于所述的高速滑板式上卸钢装置的控制为将轧材剪切末段（钢尾部分）按尺寸分成四种情况（O～M）米、（M～N）米、（N～P）米、（P～Q）米，分别采取相应的控制技术和方法，进行分类自动灵活处理。

3、根据权利要求2所述的上卸钢装置的控制技术，其特征在于对所述的轧材剪切末段为（O～M）米的情况，首先通过定尺飞剪尾部处理系统判断钢尾是否小于最小尾部设定值M，对于小于M值的情况，飞剪自动闭锁不切，让过尾部，与前面的轧材合成一段长钢，按标准棒材正常卸钢，对于大于M值的情况则继续判断是否小于N类，并在（M～N）米范围内。

4、根据权利要求2所述的上卸钢装置的控制技术，其特征在于对所述的轧材剪切末段为（M～N）米的超短钢情况，采取底位自动中断控制技术，即在尾巴前段标准棒钢进入滑板底位时自动中断其动作过程，使其处于中断等待状态，等待时间随尾部短钢尺寸长短自动正比例调节，待尾部短钢进入上卸钢滑板后，立即终止中断状态，回复原动作程序。

5、根据权利要求2所述的上卸钢装置的控制技术，其特征在于对所述的轧材剪切末段为（N～P）米的短钢情况，采取中位二次灵活卸钢技术，即在尾巴前段标准棒钢进入滑板中位等待状态期间，将原动作程序切开，实现中位下降，对尾部短钢进行自动快速卸钢，中位灵活卸钢时刻随钢尾尺寸长短自动调节，为避免上卸钢误动作和状态逻辑竞争，并取得满意的卸钢效果，将二次卸钢动作仅限定在中位等待期间，在其他任何状态和过程中均不受影响，并且在中位二次灵活卸钢后，新的中位等待时间不变。

6、根据权利要求2所述的上卸钢装置的控制技术，其特征在于对所述的轧材剪切末段为（P～Q）米的情况，将其按一般标准棒钢处理。

7、根据权利要求1所述的控制技术，其特征在于所述的定尺飞剪控制技术为将飞剪尾部处理系统工作周期仅限定在钢尾脱离B，光电探测器，运动到脱离B，光电探测器之间，避开与后面来钢头部信号发生制约关系，利用前后两根钢头尾在空间运动中的时间差，将飞剪尾部处理系统的长度状态运算与逻辑判断功能分离开来，提高飞剪的智能化。

8、根据权利要求1所述的控制技术，其特征在于所述的活套控制器的控制技术为将控制线路设计为以收套控制优先、起套控制满足工艺要求的结构形式，将收套动作置于起套大延时范围之内，靠活套本身动作的工艺要求（起套延时远远大于收套延时）避免无间隙轧制产生的逻辑竞争，实现轧区无间隙轧制生产。

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