CN111538283A - 一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轧钢领域,其公开了一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,对安全臼进行状态提示和保护,并消除或减少矫直黑印的产生,提高产品质量。该方法包括:对钢轨矫直机传动电机负荷进行限定及参数优化;在WINCC界面上开设矫直机辊径及负荷系数设置窗口,可以通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配;通过安全臼状态检测装置来检测安全臼状态,在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护。

Description

一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法
技术领域
本发明涉及轧钢领域,具体涉及一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法。
背景技术
安全臼是安装在电机接手与矫直辊传动轴间的安全联轴器上的一个保护装置。作为矫直机的安全保护件,它既要保护设备不被意外加大的轧制力损坏,又要保证能在正常的钢轨矫直情况下工作。
钢轨的矫直原理是通过矫直机各个上辊给定一定的压下量,通过几次反弯和弹性回复后,最终消除原始弯曲,从而达到矫直的目的。因重轨的弯曲是一个二维弯曲状态,如果把钢轨的纵向定为X向,那么钢轨的弯曲方向就是沿y向和z向。
目前钢轨的矫直采用前后垂直布置的两台矫直机分别对这两个方向进行矫直。钢轨矫直还有一个重要的目的就是减小原始残余应力(轧制和冷却过程中产生的),因此,矫直压力对重轨矫直非常关键。压力必需控制在一个合理范围,太大会影响重轨的力学性能,太小会使残余应力超标,并且还会导致各个矫直辊的负荷改变及传动速度不同步出现安全臼断裂和矫直黑印(矫痕)的问题。尤其是矫直机传动轴安全联轴器上的安全臼故障频繁,经过长期实践总结,通常会出现以下几种问题:
(1)、安全臼频繁剪断,不受控制:
钢轨矫直机包含水平和垂直矫直机,水平矫直机有9个辊,垂直矫直机有7个辊。在换辊、换品种或调整辊压下量等参数时,钢轨在矫直过程中出现安全臼频繁剪断的事故,尤其是水平矫一号到五号辊特别严重,很多时候是钢轨刚咬入时矫直机辊安全臼就被剪断了,有时刚刚换上去的新的安全臼一支钢未矫完就剪断了,有时换完一二号辊的安全臼、四五号辊的安全臼又剪断了。钢轨矫直机在带负荷的情况下无法发现安全臼是否剪断,这可能导致一个辊或其他辊的安全臼被重复剪断。在每次换辊和调整时矫直机安全臼不受控,打乱了生产节奏,影响生产;增加了工人的工作量和工作强度。
(2)、安全臼更换时间延长,成本增加:
正常更换一个安全臼大约需要15分钟,出现事故以后每次需要更换至少2个安全臼。如果连续矫钢,操作人员未发现其中一个或几个辊安全臼被剪断,就会发生安全臼二次损坏、拆卸更换困难,这样大大降低了生产效率,既不利于生产,也不利于设备安全运行。
(3)、钢轨矫直质量不受控,风险较大:
由于复合矫直机的结构特点决定,矫直机安全臼剪断的辊由主动辊变为被动辊时,各个辊之间存在速度差变大,每个矫直辊的启动和停止速度达不到相对同步,低速时表现不明显,但是带负荷快速启动、停止时矫直辊的旋转速度不同步,矫直辊与钢轨间有挫动、滑动现象,导致钢轨与矫直辊咬合点处产生矫直黑印(矫痕),产品只能下线改等级或判废,影响钢轨质量,产生了大量废钢;降低了产品合格率。
针对上述问题分析、研究、总结出矫直机产生矫痕(矫直黑印)及安全臼频繁断裂的原因有以下几种:
(1)、复合矫直机带负荷快速启停速度不同步。由于复合矫直机的结构特点决定,每个矫直辊的启动和停止速度达不到同步,低速时表现不明显,但是带负荷快速启动、停止时矫直辊与钢轨间产生滑动的现象特别明显,尤其是负荷大的辊安全臼极易断裂。导致钢轨与矫直辊咬合点处产生矫直黑印,影响钢轨质量,产生大量废钢;打乱了生产节奏,影响生产顺行;增加了工人的工作量和工作强度。
(2)、复合矫直机矫直辊辊径相差大。复合矫直机的矫直辊虽然是独立传动,但是由于带负荷而变成刚性连接,矫直辊的直径发生变化时,同时矫直辊压下量也会改变,使工艺参数不可控。压下量与矫直辊的直径是相对应的,矫直辊直径一旦改变,对应的辊的压下量也会随之改变,由于复合矫直机的矫直辊的特殊布局,一个压下辊对应多个主传动辊,所以一个辊的直径的改变会导致相邻的几个辊参数变化,矫直黑印(矫痕)就在压下量大的辊上产生,安全联轴器的安全臼也极易断裂。
(3)、复合矫直机矫直辊负荷分配不均。通过数据采集器PDA分析,发现矫直辊负荷分配极其不均匀。有的矫直辊的电流、扭矩均为负值,有的矫直辊超负荷,长时间会引起水平矫直机下辊轴承受力端磨损加快,加大了大轴间隙,工作零位发生变化,压下量给定变为不确定量,操作人员频繁调整钢辊的压下量或轴向给定,钢轨矫直难度加大,易产生安全臼断裂及矫直黑印(矫痕)和硬弯钢,产品质量合格率降低,且缩短了轴承更换周期,增加设备备件费用,产成本升高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提出一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,对安全臼进行状态提示和保护,并消除或减少矫直黑印的产生,提高产品质量。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:
一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,包括:
对钢轨矫直机传动电机负荷进行限定及参数优化;
在WINCC(视窗控制中心)界面上开设矫直机辊径及负荷系数设置窗口,可以通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配;
通过安全臼状态检测装置来检测安全臼状态,在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护。
作为进一步优化,所述对钢轨矫直机传动电机负荷进行限定及参数优化具体包括:
将水平矫直机所有辊的励磁电流限定为额定的70%;
将立矫辅辊电机的转速给定优化为主辊的85%。
作为进一步优化,所述通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配,包括:
对矫直机各个辊的速度进行重新计算,使矫直机各个辊之间的速度在矫直过程中达到匹配,并通过各个电机的扭矩情况对各个辊的速度进行微调。
作为进一步优化,所述安全臼状态检测装置的设置方式为:
在矫直机的矫直辊传动轴对应牌坊上分别制作焊接一个SBE支架,用于安装检测元件SBE,同时在万向轴输出端SBE检测区域焊接目标块,用于检测减速机输出端万向轴感应SBE在10秒内感应目标块的次数大于等于10次来判断矫直辊是否运转,作为矫直机自动启动的联锁条件。
作为进一步优化,所述在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护,包括:
当某个矫直辊传动轴的安全臼剪断后,矫直辊旋转圈数为零,无法满足矫直机继续运行的条件,矫直机停止运行;同时,安全臼断裂或损坏的矫直辊将在主操作台上对应的矫直辊带灯指示按钮开始闪烁,且矫直机停机,提示操作人员进行确认处理。
本发明的有益效果是:
可以在操作台进行状态显示和自动控制矫直辊是否允许运行从而保护安全臼不被进一步损坏,还可以避免矫直黑印的产生。从而降低生产成本,提高产品质量。
具体实施方式
本发明旨在提出一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,对安全臼进行状态提示和保护,并消除或减少矫直黑印的产生,提高产品质量。其核心思想是:通过对钢轨矫直机传动电机负荷限定及参数优化,来提高传动装置报警灵敏度,减少安全臼剪断的频次;通过负荷曲线进行各个矫直辊的负荷系数的调整,达到负荷均衡分配,减少负荷对某个辊的冲击而剪断安全臼;通过设置安全臼状态检测装置来检测安全臼状态,在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护,从而对安全臼的状态进行监控,并且在安全臼被剪断时进行报警提示和矫直机的停机保护控制,以避免安全臼被进一步破坏,还可以避免矫直黑印的产生,从而提高产品质量。
实施例:
以在本公司的某一轧线上应用上述方案实现对安全臼的保护和消除矫直黑印为例,具体说明实现方案。
①、钢轨矫直机传动电机负荷限定及参数优化:
A、将水平矫直机所有辊子的励磁电流限定为额定的70%;同时根据不同钢轨矫直试验数据得到验证,矫直机正常工作负荷只有额定负荷的65%左右,因此将水平矫所有辊子的负荷扭矩进行限制,由150%降到70%;并且将水平矫主辊2号辊、3号辊、4号辊、5号辊负载电流由原额定电流421A限定为300A,。当某个辊负荷超过电机负荷的70%时装置就会报过载、过流故障,而不是之前的100%额定负荷,从而达到提高传动装置报警灵敏度的目的,减少安全臼剪断的频次。
B、将立矫辅辊电机2号辊、4号辊、6号辊的转速给定优化为主辊的85%,保证钢轨在进入立式矫前辅辊是运行的,在钢轨完全进入立矫后在差速离合器的作用下跟随主辊速度运行。既保证了钢轨的顺利矫直,又保证了辅辊的长时间正常运行,减少了故障时间。
通过优化水平矫直机西门子S120传动装置优化的参数表中的参数使电机速度,出力更稳定以及编码器反馈更稳定,电机启动、停止一致,电机出力均匀,减少安全臼剪断的频次。
②、在WINCC界面上开设矫直机辊径及负荷系数设置窗口,可以通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配:
矫直辊负荷平衡调整实际是调整矫直辊的速度同步,通过对矫直机各个辊的速度进行重新计算,使矫直机各个辊之间的速度在矫直过程中达到匹配,并通过各个电机的扭矩情况对各个辊的速度进行手自动微调,实现各个辊之间的负荷平衡。
根据同步速度公式:同步速度=给定速度*矫辊直径系数*负荷系数可知,在WINCC参数设置界面设定其矫辊直径参数和优化其负荷系数,在程序里实际上是改变了相应电机的转速,使之与其它电机速度做新的同步匹配。
“矫辊直径系数”是由电机额定转速、减速比、矫辊直径计算得到,每次换不同的矫辊后该系数会不同。
“负荷系数”是微调修正参数,“1.000”表示负荷系数不做调整,大于1加速调整,小于1减速调整。
因此,我们需要在PLC控制程序中加入负荷平衡的上述算法,并通过WINCC操作画面编辑,在矫直机数据画面中增加矫直辊直径及负荷数据设定窗口,包括水平矫直机、垂直矫直机和轻压下三部分,按现场矫直数据分别调整。
③、通过安全臼状态检测装置来检测安全臼状态,在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护:
在矫直机9个矫直辊传动轴对应牌坊上分别制作焊接一个SBE支架,用于安装检测元件SBE。同时在万向轴输出端SBE检测区域焊接目标块。用于检测减速机输出端万向轴感应SBE在10秒内感应目标块的次数大于等于10次来判断矫直辊是否运转原理,作为矫直机自动启动的联锁条件。即是矫直机在自动矫钢条件满足时启动矫直机电机运行,并通过传动轴带动矫直机辊旋转,如果当某个矫直辊传动轴的安全臼剪断后,矫直辊旋转圈数为零,无法满足矫直机继续运行的条件,矫直机停止运行。同时,安全臼断裂或损坏的矫直辊将在主操作台上对应的矫直辊带灯指示按钮开始闪烁,且矫直机停机,提示操作人员进行确认处理。恢复安全臼后按下主操作台的“复位”按钮消除故障闪烁。

Claims (5)

1.一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,其特征在于,包括:
对钢轨矫直机传动电机负荷进行限定及参数优化;
在WINCC界面上开设矫直机辊径及负荷系数设置窗口,可以通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配;
通过安全臼状态检测装置来检测安全臼状态,在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护。
2.如权利要求1所述的一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,其特征在于,
所述对钢轨矫直机传动电机负荷进行限定及参数优化具体包括:
将水平矫直机所有辊的励磁电流限定为额定的70%;
将立矫辅辊电机的转速给定优化为主辊的85%。
3.如权利要求1所述的一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,其特征在于,
所述通过负荷曲线进行负荷系数的调整,达到负荷均衡分配,包括:
对矫直机各个辊的速度进行重新计算,使矫直机各个辊之间的速度在矫直过程中达到匹配,并通过各个电机的扭矩情况对各个辊的速度进行微调。
4.如权利要求1所述的一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,其特征在于,
所述安全臼状态检测装置的设置方式为:
在矫直机的矫直辊传动轴对应牌坊上分别制作焊接一个SBE支架,用于安装检测元件SBE,同时在万向轴输出端SBE检测区域焊接目标块,用于检测减速机输出端万向轴感应SBE在10秒内感应目标块的次数大于等于10次来判断矫直辊是否运转,作为矫直机自动启动的联锁条件。
5.如权利要求4所述的一种矫直机安全臼保护及消除钢轨矫痕的方法,其特征在于,
所述在安全臼被剪断时进行报警提示,并行进矫直机停机保护,包括:
当某个矫直辊传动轴的安全臼剪断后,矫直辊旋转圈数为零,无法满足矫直机继续运行的条件,矫直机停止运行;同时,安全臼断裂或损坏的矫直辊将在主操作台上对应的矫直辊带灯指示按钮开始闪烁,且矫直机停机,提示操作人员进行确认处理。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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