CN112570466B - 解决高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种解决高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，属控制领域。其对带钢下表面进行实时监测；若当前带钢头部下表面未检测到划伤质量缺陷，则执行接收到的工艺生产数据，当前带钢正常向卷取机运行，进入卷取机进行卷钢，并对下一块带钢采用当前带钢的生产工艺数据；若当前带钢头部/尾部的下表面检测到划伤质量缺陷，则启动调整对应的辊道超前率系数/滞后率系数，对层冷输送辊道运行速度进行修正，并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道超前率/滞后率参数进行修正控制。其通过及时调整辊道的超前率、滞后率及不同冷却方式，从静态和动态二方面进行优化，可防止高表面带钢下表面产生划伤缺陷，提高了热轧产品表面质量和热轧高表面薄板卷型质量。

Description

解决高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于解决热轧高表面带钢在输送辊道产生异常划伤的控制方法。

背景技术

2050轧线从加热炉到卷取机，涉及的各种输送辊道有500多根(指位于托辊式输送线上的各个主动式或被动式托辊，简称为辊道)，这些辊道多可能对钢坯及带钢造成划伤，只是辊道所在的区域不同对划伤后的弥补不一样。

例如：炉区到粗轧及之间的辊道一旦对钢坯产生划伤，由于此时的钢坯厚度达250mm左右，经过四台粗轧机多道次轧制后，这种辊道划伤经过轧制后是完全可以弥合掉，而粗轧轧制的中间坯属于半成品，还要到精轧机轧制成成品，因此，前区的辊道划伤相对来说对成品最终质量有影响，但是不会造成产品最终使用要求。

同样，精轧机前的输送辊道对中间坯划伤，也是要经过精轧机轧制，而且，在进入精轧机前的中间坯厚度一般在40～65mm左右，相对最终产品使用也是可以弥补，不大会造成最终表面质量缺陷，但是如果划伤严重在精轧机轧制中无法弥合掉，同样会造成表面质量缺陷，为此，热轧厂还制定了“辊道异常十不轧”技术规范，但是相对层冷辊道划伤要好得多，毕竟还要经过轧机的轧制，而层冷输送辊道划伤后钢板是不再有轧机轧制，直接卷成钢卷送下工序用户使用，因此，严格来说是不允许产生表面划伤的。

热轧带钢在进入层冷输送辊道时，还是处于一种高温状态，输送辊道运行状况的好坏，直接导致产品下表质量(亦称底表面质量或下表面质量)。对于热轧一些高表面(对于表面高质量要求的简称)带钢来说，即使辊道转着，但是某个辊道有瓢曲和跳动，就会造成当前轧制带钢出输送辊道后的板形不好，如：头部起套、跑偏与辊道速度不匹配等，均会造成划伤缺陷。由于高表面带钢往往都是软钢(指硬度较低的带钢品种)，划伤概率会更高。而如果因某个辊道发生卡死、堵转、被动，所造成的这种划伤程度会很严重，直接导致产品报废或降级。而对于板形异常造成的与辊道速度不匹配，产生的各种发丝状划伤也是要降级处理的。

由于热轧带钢生产是一条连续式、快节奏的高温轧制流程，目前在精轧七机架连轧出F7机架(即精轧机的最后一个机架，亦称成品机架，简称出F7机架)后，通过高速运转的层冷输送辊道，将高温带钢送到后工序卷取机卷成钢卷，最后，将热轧卷通过运输链送至下工序。一般在出F7机架时的带钢温度在850℃～920℃之间，通过层冷辊道上部的层流冷却在运行过程中同时冷却，到达卷取机卷成钢卷一般在580℃～720℃左右，个别钢种也有低温400℃左右，主要是根据产品设定工艺参数轧制。

而目前在层冷输送辊道产生划伤主要原因有三种情况发生：

1)输送辊道发生异常，即辊道堵转、卡死、被动状态。这种划伤的控制手段，主要采用监控辊道驱动电机电流跳电与否，监控画面设置在卷取操作台上，操作工一旦监控到电机跳电显示由绿色变成红色，说明该辊道电机跳电发生了异常，在派操作工到现场去确认辊道处于何种状态，最后决定对故障辊道实施相关处理。

2)另一种情况是辊道没有发生堵转、卡死、被动等情况，同样带钢也出现划伤现象，在实际生产过程中，这种划伤概率也是比较高的，根据多年现场跟踪和经验积累，主要原因是带钢在出精轧未机架后，带钢的头部板形异常所致，即带钢头部起套、跑偏后与输送辊道速度不同步所致。

3)其次是轧制高表面薄板时，在输送辊道上需要进行层冷温度控制，即将带钢出成品机架后的终轧温度，降低到正常设定的卷取温度，由于层冷设置的起始阀门不合理，正常带钢在接触到层冷水冷却后受阻，带钢头部在辊道上阻力大，造成后续带钢拱起后与辊道速度同步差异，再次出现的下表面与辊道摩擦产生的划伤。

上述第1种划伤基本上是全长性的，采用优化监控比较好解决，只要及时发现辊道异常就可以采取对应解决措施，第2、第3种划伤相对控制较难，而目前产线只有一种监控电机跳电，来发现辊道异常所产生的带钢下表划伤控制措施，由于缺失多种控制手段，给热轧生产带来了巨大的质量风险和经济损失。

现有的弥补手段是靠质检站检查人员开卷发现表面划伤再通知操作人员停机，因目前的人工质量检查开卷频率是20卷开一卷，再加上开卷将表面拉开检查发现，到通知轧线停机检查划伤原因，基本上已经有30卷左右的钢卷产生，按照目前钢卷平均单重26吨计算，一般已经造成了近千吨的质量缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法。其对高表面带钢板形异常，辊道速度设置不匹配等综合因素，从静态和动态二个方面进行优化，对与辊道堵转、被动、板形起套、板形跑偏、辊道速度不匹配等造成的各种辊道划伤，在监控装置方面进行改进，最大程度解决高表面带钢在层冷输送辊道出现的划伤，解决困扰热轧多年的带钢下表划伤质量缺陷，以解决现有辊道靠监控电机跳电，才能发现辊道运行状态的监控难题。

本发明的技术方案是：提供一种解决高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是：

1)在精轧机轧上设置一个带钢表面检测仪，用于对带钢的下表面进行在线实时监测；

2)建立一个高表面薄板规格超前率系数表和一个高表面薄板规格滞后率系数表，用于对层冷输送辊道的运行速度进行修正调节；

3)二级计算机L2接收待轧带钢的工艺生产数据；

4)启动层冷输送辊道运行，按照工艺生产数据同步输送辊道的运行速度，待轧的带钢在输送辊道上运行；

5)当待轧制带钢进入在线表面检测仪时，由在线表面检测仪对带钢的下表面质量状况进行不间断的同步检测和判断；

6)如果在当前轧制带钢的头部下表面未检测到划伤质量缺陷，则执行接收到的工艺生产数据，当前轧制的带钢正常向卷取机运行，进入卷取机进行卷钢；

在线表面检测仪对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

若直到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，整块带钢正常卷完到结束状态；对下一块带钢采用当前轧制带钢的工艺生产数据；

7)若在当前轧制带钢的头部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格超前率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的辊道超前率修正系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；

对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

如果到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，当前轧制带钢正常卷完；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道超前率参数进行生产过程控制；

8)若在当前轧制带钢的尾部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格滞后率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的高表面薄板规格滞后率系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道滞后率参数进行生产过程控制。

具体的，所述的带钢表面检测仪设置在精轧机轧的最后一个机架F7上。；

进一步的，所述的带钢表面检测仪包括数字照相机、照明单元和与数字照相机连接的数据处理器，集成在检测桥架上，用于从钢卷表面获取图像；图像由数据处理器进行初步评价，结果被发送到服务器计算机，引入根据带钢缺陷数量进行分级。

更进一步的，所述的高表面薄板规格超前率系数按照下式进行计算：

修正后超前率＝原超前率—(5—厚度层别)/100；

即：V1＝V0-(5-H)/100；

单位：m/s；

其中：V1为修正后超前率，V0为原超前率，H为带钢厚度，5为经验常数。

更进一步的，所述的高表面薄板规格滞后率系数按照下式进行计算：

修正后滞后率＝原滞后率+(5—厚度层别)/100；

即：V1＝V0+(5—H)/100；

单位：m/s；

其中：V1为修正后迟后率，V0为原迟后率，H为带钢厚度，5为经验常数。

进一步的，本发明技术方案所述的控制方法，还包括：

增加对层冷输送辊道电机的运行电流进行实时监测和监控；

设置一个限幅电流值；

当运行电流达到限幅电流值时，电机主电源限流跳闸，使得现场控制计算机L1或二级计算机L2监控画面的对应电机模块颜色由绿变红，及时提醒操作工马上发现对应辊道出现异常，及时处理；通过对各个层冷输送辊道电机的实时监控，来避免因辊道卡死后对带钢下表面造成的带钢全长性划伤。

进一步的，本发明技术方案所述的控制方法，还包括：

在层冷输送辊道每一根辊道连接轴承座的缩颈段表面，镶嵌一片感应片，再在该辊道缩颈感应片的对应位置增设一个感应头装置，当感应片转动到固定设置的感应头位置时，感应头装置就进行一次感应信号的接收和发送，进而得到每一根辊道的实际转速；

对层冷输送辊道每一根辊道的实际转速进行实时检测；

将每一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值进行对比，判断该辊道的实际转速是否正常；

如果某一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值相匹配，则判断该辊道的实际转速正常；

如果某一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值不相匹配，则判断该辊道的实际转速异常；

若某根辊道的实际转速正常，则操作台监控画面对应的辊道模块或辊道编号显示绿色状态；

若某根辊道的实际转速异常，则操作台监控画面对应的辊道模块或辊道编号显示红色状态；

通过对对应的辊道模块或辊道编号显示颜色的监控，实现操作台监控画面的实时监控，以确保所有辊道运行状态的随时监控。

更进一步的，本发明技术方案所述的控制方法，还包括：

在二级计算机L2中预先设定薄板第一冷却模式，对于轧制厚度小于3.0mm的薄板带钢，将层流冷却装置各冷却水喷头的开启位置自动后移预定的冷却管根数，以确保高强薄板在层流冷却装置的后段进行冷却水冷却；当前轧制的带钢经过更长距离或时间的空气冷却后，再进行工艺控制下的冷却水冷却，借此来减少薄板头部的起套现象。

在工艺性能保证及层冷能力满足的前提下，其所述的预定的冷却管根数，在20至30根之间。

对所述层流冷却装置各冷却水喷头开启位置的控制，通过控制各冷却水喷头供水管道阀门的开闭来实现。

更进一步的，本发明技术方案所述的控制方法，还包括：

在二级计算机L2中预先设定薄板第二冷却模式，对于轧制厚度小于3.0mm的薄板带钢，将层流冷却装置冷却水喷头的工作模式，从正常冷却方式，自动修改为稀疏冷却方式，以避免局部急冷导致的带钢头部起套，既控制了当前轧制薄板带钢的头部板形，又控制了因起套造成的带钢与辊道速差造成的下表面划伤。

其中，所述层流冷却装置冷却水喷头的正常冷却模式，包括使层流冷却装置的所有冷却水喷头的水路阀门同时打开，所有冷却水喷头同步进行喷水，对当前轧制的带钢进行密集的冷却水冷却。

所述层流冷却装置冷却水喷头的稀疏冷却方式，包括使层流冷却装置的部分冷却水喷头的水路阀门同时打开，两两相邻的冷却水喷头间隔进行喷水，对当前轧制的带钢进行稀疏的冷却水冷却。。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明的技术方案，在热轧机最后一个机架F7(亦称末成品机架)处，设置在线表面检测仪，在生产过程的动态状况下，不管出现怎样的头部板形状态及高表面带钢下表面划伤缺陷，都能实时通过在在线表面检测仪上发现问题；

2.本发明的技术方案，对层冷输送辊道因产生速度差造成带钢下表划伤缺陷，通过对高强薄板轧制特性，采用层冷辊道自动确认带钢下表有无划伤，反馈给计算机控制系统，由L2计算机设定下发调整道辊运行转速控制的超前或迟后系数，控制带钢下表划伤，对同类热轧关键输送辊道的动态控制，具有借鉴作用；

3.本发明的技术方案，L2计算机读取轧制参数读表形式，自动设定输送辊道的运行参数，再下发给L1计算机，通过辊道速度比较及检测到的实物表面有无划伤信息，回馈给L2计算机，采用对应的设定控制策略，即最终选择层冷冷却方式，进一步降低了带钢下表划伤风险；

4.本发明技术方案，通过及时调整辊道的超前率、滞后率及不同冷却方式，实现了能够防止高表面带钢下表面产生划伤缺陷的控制效果；

5.本发明技术方案的实施，解决了带钢在输送辊道上，虽然辊道本体没有异常，但因使用工艺不合理、设置参数不合理(操作工凭经验)等问题造成的高表面带钢划伤；

6.本发明技术方案的实施，在统一各班组操作差异性，降低薄板因起套造成的卷取卷型及废钢风险的基础上，不但提高了热轧产品表面质量，也进一步提高了热轧高表面薄板卷型质量，降低了废钢成本损失，提高了热轧产品质量信誉度。

附图说明

图1是本发明的控制方法流程方框示意图；

图2是现有精轧成品机架至卷取输送辊道的设备布局示意图；

图3是输送辊道超前率不合理时的带钢头部实物示意图；

图4是本发明对输送辊道超前率调整后的带钢头部实物示意图；

图5是输送辊道迟后率不合理时的带钢尾部实物示意图；

图6是本发明对输送辊道迟后率调整后的带钢尾部实物示意图；

图7是原采用的冷却起始阀门在前段冷却时的带钢头部实物示意图；

图8是本发明优化后的冷却阀门后移后的带钢头部实物示意图；

图9是本发明采用稀疏冷却后是带钢头部实物示意图。

图中1为成品机架，2为热金属检测仪，3为层流冷却装置，4为托辊式输送线，5为下部冷却装置，5’为在线检测仪，6为卷取机，7为储存器，8为带钢表面检测仪，9为相机计算机或数据处理器，10为带钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，高表面带钢通过热连轧机轧制出成品机架1，再进入托辊式输送线4，通过位于托辊式输送线上、下方的层流冷却装置3和下部冷却装置5，对带钢进行冷却水冷却到目标温度，最后进入卷取机进行成卷后送到下工序。其中，在成品机架1的出口处，设置有热金属检测仪2，在卷取机6的入口处，设置有在线检测仪5’。

在热轧生产过程中，带钢在层冷输送辊道上运行速度，根据产品不同规格组距，基本输送速度在3.5米/秒～20米/秒，运行的带钢从出口终轧温度920℃～卷取温度580℃左右，发生高表面带钢下表划伤，对不同温度、厚度、宽度、速度带钢划伤程度不一，而对于辊道处于卡死、堵转、被动等不同状态的划伤程度也是不一样的。现有对辊道异常的监控手段比较缺失，现有监控手段主要是采用监控电机跳电方式，来发现辊道出现了异常，而辊道卡死前的堵转，接手打断脱落，板形头部起套跑偏等产生划伤，均无监控手段可以及时发现。因此，需要找到一种更好的监控和动态调整手段，以彻底解决高表面带钢下表划伤的质量缺陷。

下面从高表面带钢的划伤产生原因和应对措施等方面对本技术方案进行详述：

1、板形在辊道上异常起套跑偏发生的划伤：

由于热轧高表面带钢很大一部分都是薄板，而且高表面带钢基本都是软钢，所以带钢出成品机架板形控制困难，原来在生产厚度小于2.0mm以下规格带钢时，带钢头部出成品机架的速度虽然与辊道速度同步，但是由于薄板软钢穿带是处于失张状态，薄板因板形不好或碰到冷却水等异常情况，头部带钢会产生飞翘现象。造成头部在输送辊道上起套跑偏，这是起套部分的带钢与辊道摩擦力，不同于平直带钢与辊道的摩擦力，带钢速度与辊道速度就发生不同步现象，只要有过大相对的速度差，就会产生带钢头部下表面划伤，更严重的是起套带钢头部到卷取机很难顺利咬人，经常会发生卷取机废钢事故。因此，目前生产工艺要求为了避免薄板头部起套废钢，对于高表面薄板的输送辊道速度设置一个超前率，也就是让辊道的速度略高于带钢穿带的头部速度，以将带钢头部尽量拉平减少薄板带钢头部起套废钢现象。

在轧制到带钢尾部抛出精轧机的最后一架成品机架(即前述的F7机架)后，由于此时带钢还在卷取机卷钢状态，其尾部会因突然失张而速度快于辊道速度而“起套”；一旦起套，基于同样的道理，带钢与辊道接触摩擦力发生变化，再次造成带钢尾部下表面的划伤，严重时会导致断尾废钢事故。为此，生产工艺会设置一定的辊道迟后率，以解决类似现象发生，但是一旦设置迟后系数不合理同样会造成下表划伤现象。

在实际生产中，辊道的超前率和迟后率都是现场操作工凭经验，及上一块带钢板形状态来调整下一块带钢的辊道超前率和迟后率，同时还根据安装在输送辊道中部的在线检测表面仪，检测到的带钢下表有没有划伤来进行优化系数值。其随机性和合理性存在很大差异，一旦系数设定不合理也会导致薄板划伤问题。因此，设置一个合理超前和迟后系数，对于带钢表面划伤与否十分关键。

2、动态实时修正辊道超前率和迟后系数：

本发明的技术方案提供了一种解决高表面薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其发明点在于：

1)在精轧机轧上设置一个带钢表面检测仪，用于对带钢的下表面进行在线实时监测；

2)建立一个高表面薄板规格超前率系数表和一个高表面薄板规格滞后率系数表，用于对层冷输送辊道的运行速度进行修正调节；

3)二级计算机L2接收待轧带钢的工艺生产数据；

4)启动层冷输送辊道运行，按照工艺生产数据同步输送辊道的运行速度，待轧的带钢在输送辊道上运行；

5)当待轧制带钢进入在线表面检测仪时，由在线表面检测仪对带钢的下表面质量状况进行不间断的同步检测和判断；

6)如果在当前轧制带钢的头部下表面未检测到划伤质量缺陷，则执行接收到的工艺生产数据，当前轧制的带钢正常向卷取机运行，进入卷取机进行卷钢；

在线表面检测仪对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

若直到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，整块带钢正常卷完到结束状态；对下一块带钢采用当前轧制带钢的工艺生产数据；

7)若在当前轧制带钢的头部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格超前率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的辊道超前率修正系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；

对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

如果到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，当前轧制带钢正常卷完；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道超前率参数进行生产过程控制；

8)若在当前轧制带钢的尾部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格滞后率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的高表面薄板规格滞后率系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道滞后率参数进行生产过程控制。

如图2中所示，本发明的技术方案，首先根据热轧表面检测系统(即前述的带钢表面检测仪，简称检测仪)检测到的当前带钢的下表面(简称下表)情况，动态地对不合理的超前和迟后率进行修正。

其热轧表面检测系统由一套数字照相机8、相机计算机或数据处理器9加上照明单元集成在检测桥架上，用于从钢卷表面获取图像。图像由相机计算机或数据处理器进行初步评价，结果被发送到服务器计算机(图中未示出)，引入根据带钢缺陷数量进行分级。

其热轧表面检测系统设置在输送辊道中尾部的测量小房前。

具体的，本发明的技术方案，主要是当辊道监控没有异常情况下，如果检测仪出现带钢下表有划伤，而带钢头尾部在出F7成品机架后有起套现象，基本锁定在辊道设置超前或迟后率不当，一般都是带钢与辊道速度差太大所致，L2计算机马上自动在控制系统中对原设定参数进行修正，尽量减少带钢头部超前率或带钢尾部迟后率不当问题，根据原先设置的不同规格带钢采用的层别数据，通过公式自动计算后，在原来的超前或迟后率数据上，再优化一个系数等级后下发给L1计算机，用于对下一块带钢进行工艺参数的动态调整，以达到既保证带钢头尾板形，又很好解决了高表面带钢下表的划伤缺陷。

3、相关计算公式及层别选择表：

3.1、输送辊道超前率系数修正公式：

修正后超前率＝原超前率-(5-厚度层别)/100；

即：V₁＝V₀-(5-H)/100；

单位：m/s；

其中：V₁为修正后超前率，V₀为原超前率，H为带钢厚度，5为经验常数。

3.2、输送辊道迟后率系数修正公式：

修正后滞后率＝原滞后率+(5-厚度层别)/100；

即：V¹＝V⁰+(5-H)/100；

单位：m/s；

其中：V¹为修正后迟后率，V⁰为原迟后率，H为带钢厚度，5为经验常数。

表-1：高表面薄板规格超前率系数选用层别表

表-2：高表面薄板规格迟后率系数选用层别表

厚度层别	带钢厚度mm	辊道总迟后率系数
			1	<1.6	0.50
2	1.6－1.99	0.50
			3	2.0－2.99	0.50
4	3.0－4.49	0.56

明显地，不同的带钢厚度，对应不同的厚度层别；换句话说，只要根据生产计划，知道了待轧制带钢的宽度/厚度指标，即可确定对应的超前率系数或迟后率系数，故上述2表亦简称为层别表。

采用本技术方案后，带钢轧制生产过程中，对输送辊道超前率和迟后系数调整前、后，带钢头部和尾部实物在输送辊道上的状态，见图3至图6中所示。

具体的，图3中，高表面带钢头部出成品未机架(即前述的成品机架)1，带钢10头部进入层冷输送辊道区域4，因输送辊道采用的辊道超前率不合理，使得带钢在辊道上头部起套拱起，导致起套带钢与辊道转速出现速度差，最终导致带钢下表面划伤，如果这种起套带钢头部一直延续到卷取机，极易造成因头部咬入困难而废钢。

图4中，对针对图3中所出现的现象，采用本技术方案后，高表面带钢头部出成品未机架，头部进入到层冷输送辊道，因对输送辊道的超前率进行了调整优化，使得带钢头部速度基本与输送辊道速度是同步的；因此，带钢头部较为平整，即确保了带钢到达卷取机能正常咬入，又控制住了高表面带钢下表面划伤，是理想的头部板形状态。

图5中，当带钢10的尾部抛出精轧成品未机架1，由于带钢突然失张，且层冷输送辊道4对失张带钢尾部采用的滞后率不合理，使得带钢尾部在输送辊道上起套，不但会造成尾部带钢因与辊道速度不匹配产生划伤，同时还会造成尾部带钢卷型。

图6中，针对图5中出现的尾部滞后率不合理而产生的尾部带钢起套现象，采用本技术方案后，通过对带钢尾部抛钢出最末成品机架，调整输送辊道尾部速度滞后率，使得带钢尾部在输送辊道进入卷取机时，带钢尾部很平整的理想板形，即保证了尾部带钢卷型，又控制好了带钢下表面的划伤缺陷发生。

3、由于层流冷却起始阀门设定不合理对带钢下表面造成划伤：

2050产线对应层冷输送辊道上部，共有20个层流冷却倾翻支架，每个支架有四组集管，每个集管有二排鹅颈式喷嘴支管。

原来在生产厚度3.0mm以下薄板带钢时，一般起始阀门都是从第10～15支管开始，而高强薄板由于都是软钢，带钢头部出成品机架温度在900度左右，带钢头部一碰到冷却后，由于带钢被冷却后与辊道阻力会迅速增加，此时后续在成品机架不断轧出的高温带钢，就会因头部受阻而起套，一旦薄板起套就会出现与辊道间摩擦力增加，严重情况会造成卷取废钢，不严重情况下就会出现带钢头部下表面划伤，输送辊道设定超前率目的也是为了缓解这种现象出现，一般这种起套造成的划伤不是全长性的，当头部被卷取机咬上建张后，带钢被拉平就恢复正常，但是由于层冷输送辊道有150多米长，加上起套量后基本上头部划伤在200～250米左右，对于高表面带钢质量要求是完全不能允许的，必须解决这种因层冷起始阀门设置不合理，造成的对带钢下表的划伤异常事故。

4、层冷起始阀门设定不当造成划伤的调整策略：

1)在工艺性能保证及层冷能力满足前提下，在L2计算机系统中预先设定程序，当轧制到厚度小于3.0mm薄板时，L2计算机在程序设定自动切换到薄板冷却模式，将冷却水起始阀门(指实际开始喷水的首组集管或鹅颈式喷嘴支管的位置)自动后移20～30根开始，确保高强薄板尽量在层冷后段进行冷却，此时带钢经过更长时间空气冷却后，再进行工艺控制冷却水冷却，可以很大程度减少薄板头部起套现象。

2)在层冷起始阀门后移后，如果还是不能很好消除头部起套现象，即带钢通过在线检测仪后仍有划伤，则L2计算机可以对下一块带钢冷却方式自动切换到另一种模式，即将薄板冷却方式变更成另一个控制冷却方式，就是日常所说的稀疏冷却，就是采用一根隔一根的冷却方式，这样能降低薄板头部冷却速度，减少薄板头部因与辊道摩擦力突然增加的起套现象，也能最大程度减少带钢下表划伤产生。

3)本技术方案采用不同冷却方式解决带钢在输送辊道上起套划伤的实物状态示意如图7至图9中所示。

具体的，图7中，高表面薄板带钢10头部出末成品机架1进入层冷输送辊道4，因采用的对带钢冷却方式不合理(图中以层流冷却装置3下方的虚线出现的位置，来表示冷却水阀门的起始位置)，使得带钢头部在高温状态下突然遇到大量冷却水，带钢头部受阻及与辊道速度不匹配，产生的带钢头部起套现象，这种现象同样会导致卷取机难以咬入的废钢事故，同时也会造成带钢下表面与辊道速差造成的划伤缺陷。

图8中，针对图7图中出现的高表面薄带钢头部冷却方式不合理所产生的带钢头部起套现象，本技术方案进行冷却方式的调整，将前段水冷却改为后段水冷却(图中以层流冷却装置3下方的虚线出现的位置，来表示冷却水阀门的起始位置)，这样可以最大程度降低薄带钢头部起套现象，实际上是带钢出未机架后经过一段时间空气冷却后，再进行冷却水冷却，进而产生对板形的改善。

图9中，同样针对图7图出现的高表面薄带钢头部冷却方式不合理而造成的带钢头部起套现象，从冷却方式上进行优化，将前段冷却和起始阀门后的移冷却方式，改为层冷采用稀疏冷却方式(图中以层流冷却装置3下方的虚线出现的位置，来表示间隔供水)，使控制冷却水量均匀地间隔减少，避免局部的急速冷却导致的带钢头部起套，同样可以实现即控制了薄板头部板形，又控制了因起套造成的与辊道速差造成的下表面划伤的控制目的。

5、分三种情况对整个技术方案的优化修正控制方法作进一步的说明：

5.1、开始：二级计算机L2接收带钢数据，同时启动层冷输送辊道同步速度，带钢在输送辊道上进行运行，当带钢进入在线表面检测仪时，由检测仪对带钢下表面的质量状况进行检测判断。

如果在带钢头部的下表面没有检测到出现划伤质量缺陷，本控制方法中的辊道超前率不进行启动修正，带钢正常往卷取机运行，进入卷取机进行卷钢；当正在带钢尾部也没有检测到下表面有划伤缺陷，整块带钢正常卷完到结束状态。

5.2、开始：二级计算机L2接收带钢数据，同时启动层冷输送辊道同步速度，带钢在输送辊道上进行运行，当带钢进入在线表面检测仪时，由检测仪对带钢下表面的质量状况进行检测判断；

如果在带钢头部的下表面检测中发现出现划伤质量缺陷，本控制方法启动调整辊道超前率修正系数，采用L2计算机读取表-1的高表面薄板规格超前率系数计算控制，并下发L1计算机，对辊道速度进行修正；

在线检测仪对后续带钢进行不间断同步检测，如果带钢的后续下表面正常，当前轧制的带钢正常卷完，并对下一块带钢的轧制采用当前块带钢的辊道超前率。

5.3、开始：二级计算机L2接收带钢数据，同时启动层冷输送辊道同步速度，带钢在输送辊道上进行运行，当带钢尾部进入在线表面检测仪时，由检测仪对带钢尾部下表面质量状况进行检测判断；

如果带钢尾部的下表面出现划伤质量缺陷，本控制方法启动调整辊道滞后率修正系数，采用L2计算机读取表-2的高表面薄板规格滞后率系数计算控制，并下发L1计算机，对辊道速度进行修正；

在线检测仪对后续带钢进行不间断同步检测，如果带钢的后续下表面正常，当块带钢正常卷完，并对下一块带钢采用当前块带钢的辊道滞后率。

6、层冷(输送)辊道上带钢异常划伤的机理分析：

2050轧线精轧机最后一架成品机架F7的出口，到卷取机1#DC的输送辊道距离为145米，涉及辊道365根。

当精轧机轧出的带钢在送到卷取机卷成钢卷过程中，要经过365根输送辊道，如果交叉生产投入3#DC卷钢要经过的输送辊道375根，在这一输送过程中，带钢在此层冷辊道上同步进行冷却，也就是工艺上所说的出精轧成品机架带钢终轧温度850℃～920℃，到卷取机前的温度冷却至580℃～720℃，最后卷成成品钢卷送下工序。

由于生产规格品种繁多，目前基本产品规格组距厚度：1.5mm～22mm，宽度：700mm～1900mm，硬度等级：00～07。

带钢表面的划伤，主要是辊道运转线速度与带钢水平移动速度发生差异造成的，一般情况下，被动辊对带钢划伤最轻，卡死辊对带钢划伤最重。

而高表面带钢的规格一般都是薄板，厚薄基本在3.0mm以下居多，且都是以软钢为主，划伤概率也特别高，对于表面质量要求也是比较高.

而辊道异常的划伤主要是目前监控手段不合理，只要改进现有监控方式就可以最大程度减少下表划伤，这种划伤一般都是全长划伤，只要监控手段到位，发现处置相对较方便，而对于辊道基本正常，因板形异常及辊道超前率、滞后率、冷却方式等导致的高表面带钢下表划伤，就需要有更好的发现、控制方式，真正做到在输送辊道上带钢划伤零缺陷事故。

6.1、现有层冷(输送)辊道监控最大缺陷：

为了提高热轧带钢表面质量，尽可能减少辊道对带钢下表面划伤，生产工艺会同设备技术部门一起，对层冷辊道划伤控制也采取了一些技术措施和管理手段。技术措施是让卷取电气人员在输送辊道电机上实施监控，就是利用电机电流达到一定限幅跳电，将该跳电电机通过信号传输到卷取操作台监控画面显示，操作工一旦发现某辊道电机跳电变红色，马上停轧到现场确认辊道实际状态，这种方式事实上就是事后处置，往往在发生后已经有多块带钢被划伤了。而管理手段就是在每个计划轧完后，派操作工到现场进行系统“点检”，及时发现有问题的辊道(托辊)，这种方式只能解决部分划伤问题。对于辊道在运转过程中转动不灵活，慢慢到堵转、卡死，期间很难杜绝已经产生批量划伤，而接手断裂、接手螺栓损坏等，导致的辊道异常划伤是无法做到实时监控的。

6.2、对现有层冷(输送)辊道的监控优化：

1)在对层冷(输送)辊道的监控方面，对带钢下表划伤的原监控手段进行优化，增加电流达到限幅电流时电机跳电，监控画面电机绿色模块变红，操作工马上认为对应辊道出现异常，必须停机检查，基本解决了辊道卡死的实时监控，解决了因辊道卡死后的对带钢下表全长性划伤。

2对于辊道驱动电机没有跳电，但是，辊道接手出现断裂、打滑、脱落等故障，辊道处于被动状态，而操作工又无法及时监控到异常产生的划伤现象，改进原监控方式，利用针对每个辊道转动信号的传输、接收，实施同步监控，将电控和机控结合起来，具体方法就是在每根辊道连接轴承座的缩颈段表面镶嵌一片感应片，再在该辊道缩颈感应片对应位置增设一个感应头装置，感应片转动到固定设置的感应头位置，就有一次感应信号接收和发送，采用成对感应信号传输到操作台监控画面上，这样实现了画面实时监控目的，确保辊道状态的随时把控。

3)在辊道正常状态下，操作台监控画面一直显示正常绿色状态，转动速度正常与否，根据L2计算机下达给L1计算机控制系统信息，信息来源就是当时轧制的带钢规格标准速度值，该标准速度值与感应装置传回的转速进行对比匹配，一旦匹配速度异常马上在监控画面上显示。

本发明技术方案的发明的目的，在于寻求一种解决热轧高表面带钢下表划伤根本方法，最大程度解决高表面带钢在层冷输送辊道出现的划伤，解决困扰热轧多年的带钢下表划伤质量缺陷，解决现有辊道靠监控电机跳电，才能发现辊道运行状态的监控难题。

采用本发明的技术方案，能最大程度杜绝划伤，对与辊道堵转、被动、板形起套、板形跑偏、辊道速度不匹配等造成的各种辊道划伤，而且本技术方案除在监控装置方面进行改进，同时，也对高表面带钢板形异常，辊道速度试用不匹配等综合因素，从静态和动态二个方面进行优化，既不需要太大改变现有设备布局，也不需花大量费用，就能基本消除热轧高表面带钢下表划伤现象，减少了质量成本及经济损失，也降低了操作工监控的心理负担，可以实现随时监控随时发现，随时发现随时动态调整，在各种发现处置方面大大增加了及时性、可靠性，经济效益和安全效益都是巨大的。

本发明可广泛用于层流冷却输送辊道的自动控制领域。

Claims (8)

1.一种解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是：

1）在精轧机上设置一个带钢表面检测仪，用于对带钢的下表面进行在线实时监测；

2）建立一个高表面薄板规格超前率系数表和一个高表面薄板规格滞后率系数表，用于对层冷输送辊道的运行速度进行修正调节；

其中，所述的高表面薄板规格超前率系数按照下式进行计算：

修正后超前率=原超前率—（5—带钢成品厚度）/ 100；

即：V₁=V₀-(5-H)/100；单位：m/s；

其中：V₁为修正后超前率，V₀为原超前率，H为带钢成品厚度，5为经验常数；

所述的高表面薄板规格滞后率系数按照下式进行计算：

修正后滞后率=原滞后率 +（5—带钢成品厚度）/100；

即：V¹=V⁰+(5—H)/100 ；单位：m/s；

其中：V¹为修正后滞后率，V⁰为原滞后率，H为带钢成品厚度，5为经验常数；

3）二级计算机L2接收待轧带钢的工艺生产数据；

4）启动层冷输送辊道运行，按照工艺生产数据同步输送辊道的运行速度，待轧的带钢在输送辊道上运行；

5）当待轧制带钢进入带钢表面检测仪时，由带钢表面检测仪对带钢的下表面质量状况进行不间断的同步检测和判断；

6）如果在当前轧制带钢的头部下表面未检测到划伤质量缺陷，则执行接收到的工艺生产数据，当前轧制的带钢正常向卷取机运行，进入卷取机进行卷钢；

带钢表面检测仪对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

若直到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，整块带钢正常卷完到结束状态；对下一块带钢采用当前轧制带钢的工艺生产数据；

7）若在当前轧制带钢的头部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格超前率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的辊道超前率修正系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；

对当前轧制带钢的后续部分进行不间断同步检测；

如果到当前轧制的带钢尾部也没有检测到下表面有划伤质量缺陷，当前轧制带钢正常卷完；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道超前率参数进行生产过程控制；

8）若在当前轧制带钢的尾部下表面检测到划伤质量缺陷，则二级计算机L2读取高表面薄板规格滞后率系数表，对照进行计算控制，启动调整对应的高表面薄板规格滞后率系数并下发给现场控制计算机L1，自动对层冷输送辊道的运行速度进行修正；并对下一块带钢采用当前轧制带钢的辊道滞后率参数进行生产过程控制。

2.按照权利要求1所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述的带钢表面检测仪设置在精轧机的最后一个机架F7上；

所述的带钢表面检测仪包括数字照相机、照明单元和与数字照相机连接的数据处理器，集成在检测桥架上，用于从钢卷表面获取图像；图像由数据处理器进行初步评价，结果被发送到服务器计算机，根据带钢缺陷数量进行分级。

3.按照权利要求1所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述的控制方法，还包括：

增加对层冷输送辊道电机的运行电流进行实时监测和监控；

设置一个限幅电流值；

当运行电流达到限幅电流值时，电机主电源限流跳闸，使得现场控制计算机L1或二级计算机L2监控画面的对应电机模块颜色由绿变红，及时提醒操作工马上发现对应辊道出现异常，及时处理；通过对各个层冷输送辊道电机的实时监控，来避免因辊道卡死后对带钢下表面造成的带钢全长性划伤。

4.按照权利要求1所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述的控制方法，还包括：

在层冷输送辊道每一根辊道连接轴承座的缩颈段表面，镶嵌一片感应片，再在该辊道缩颈感应片的对应位置增设一个感应头装置，当感应片转动到固定设置的感应头位置时，感应头装置就进行一次感应信号的接收和发送，进而得到每一根辊道的实际转速；

对层冷输送辊道每一根辊道的实际转速进行实时检测；

将每一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值进行对比，判断该辊道的实际转速是否正常；

如果某一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值相匹配，则判断该辊道的实际转速正常；

如果某一根辊道的实际转速与当前轧制带钢的标准辊道速度值不相匹配，则判断该辊道的实际转速异常；

若某根辊道的实际转速正常，则操作台监控画面对应的辊道模块或辊道编号显示绿色状态；

若某根辊道的实际转速异常，则操作台监控画面对应的辊道模块或辊道编号显示红色状态；

通过对对应的辊道模块或辊道编号显示颜色的监控，实现操作台监控画面的实时监控，以确保所有辊道运行状态的随时监控。

5.按照权利要求1所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述的控制方法，还包括：

在二级计算机L2中预先设定薄板第一冷却模式，对于轧制厚度小于3.0mm的薄板带钢，将层流冷却装置各冷却水喷头的开启位置自动后移预定的冷却管根数，以确保高强薄板在层流冷却装置的后段进行冷却水冷却；当前轧制的带钢经过更长距离或时间的空气冷却后，再进行工艺控制下的冷却水冷却，借此来减少薄板头部的起套现象。

6.按照权利要求5所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是在工艺性能保证及层冷能力满足的前提下，所述的预定的冷却管根数，在20至30根之间；

对所述层流冷却装置各冷却水喷头开启位置的控制，通过控制各冷却水喷头供水管道阀门的开闭来实现。

7.按照权利要求1所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述的控制方法，还包括：

在二级计算机L2中预先设定薄板第二冷却模式，对于轧制厚度小于3.0mm的薄板带钢，将层流冷却装置冷却水喷头的工作模式，从正常冷却方式，自动修改为稀疏冷却方式，以避免局部急冷导致的带钢头部起套，既控制了当前轧制薄板带钢的头部板形，又控制了因起套造成的带钢与辊道速差造成的下表面划伤。

8.按照权利要求7所述的解决高表面质量薄规格带钢输送辊道划伤的控制方法，其特征是所述层流冷却装置冷却水喷头的正常冷却模式，包括使层流冷却装置的所有冷却水喷头的水路阀门同时打开，所有冷却水喷头同步进行喷水，对当前轧制的带钢进行密集的冷却水冷却；

所述层流冷却装置冷却水喷头的稀疏冷却方式，包括使层流冷却装置的部分冷却水喷头的水路阀门同时打开，两两相邻的冷却水喷头间隔进行喷水，对当前轧制的带钢进行稀疏的冷却水冷却。

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