提高轧制节奏的研究.pdf

提高轧制节奏的研究熊中兰黄成勇( 湘钢高线厂)在高速线材生产中，为增加效益降低成本，提高单位小时产量是必须的提高单位小时产量有两个方法，第一为提高轧制速度，但其受到机械设备性能制约，速度越高对机械设备精度的要求越高，二高线厂的国产轧机因目前的制造精度仍难以达到国外轧机水平，故提速困难较大，成本也较高，短期无法达到世界先进水平而第二种方法主要是提高轧制节奏，降低轧制间隔，这样通过减少轧机的空闲轧制时间同样能提高单位小时产量，而且由于是在不提高单位小时水、气以及电损等消耗的基础上创造的产量，故成本最低，是提高效益的最佳途径因为我厂走的是“树民族品牌，创世界一流”的设备国产化道路，对设备性能与自动控制技术容易消化，利用此优势更能在系统优化上开展工作以提高轧制节奏2 0 0 3 年以来，我厂在集团公司领导的正确决策指挥和公司各有关部门的大力支持下，对轧制节奏的控制进行了大量改进，完成了加热炉自动送钢节奏提高、出钢系统稳定轧制头尾间隔、保温辊道控制程序优化、飞剪切头控制程序改进、活套落套控制程序优化、风冷辊道尾部升速、P F 链变频提速、集卷动作时序优化共8 项大的技术改进，使单位小时产量有了大幅度的提高。

1 、加热炉自动送钢节奏的提高提高轧制节奏的必要条件是保证加热炉能够高节奏的自动送钢，原有的控制方式加热炉送出一根钢的时间大于4 0 S ，通过进行改进，炉区送钢可以达到3 0 S 以下，满足了工艺高节奏送钢的要求1 ．1 、入炉辊道提前启动的控制改进我厂入炉辊道用于向加热炉侧送入钢坯原设计入炉辊道都是在推钢机回到原位后再启动送钢，这样可以防止辊道送入钢坯撞上推杆，损坏设备但我厂双线投产后，轧制节奏不断提高，炉区的送钢节奏已不能满足生产要求其中重要原因便是辊道送钢太慢因此我们分析了入炉辊道的送钢过程，发现入炉辊道送钢坯到与推钢机推杆位置尚有一段距离我们因此将程序设计为入炉辊道提前启动，当运行一段时间，此段时间为安全时间，绝不会与推杆相撞，我们称其为原位检测时间，到达此时间后便检测推钢机是否回到原位，如果回到原位则继续运行，如果未回到原位则停止运行这样改进后，炉区出钢时间减少6 S ，满足了生产的要求1 ．2 、入炉辊道的钢坯准确定位的改进入炉辊道是钢坯装炉的重要设备用于将钢坯传送到侧炉门前，再由推钢机推入炉内为将钢坯整齐排列，同时防止钢坯位置偏离炉门必须对钢坯实现准确定位但自我厂投产以来，一直存在入炉辊道不能准确定位的故障，必须手动微调多次，方能准确定位，由于需要手动调整，严重影响自动送钢节奏。

原设计中，入炉辊道的定位是采用辊道先高速进钢，到一定时间后，以低速运行，再经过预定时间停止的控制方式停止的位置最终是采用机械挡板控制，要求钢坯撞击挡板后停止但实际情况是钢坯停止后惯性较大，速度无法快速下降，导致运行到挡板位置仍然速度较高，冲击较大而撞击挡板反弹，从而回退较多，无法正确定位因此，我们通过改进停车方式来解决钢坯定位问题原控制方式为到达停车时间后，立即停车，撤除传动的速度设定与使能信号，这样停车后属于自由停车，惯性大则撞击大改进后，我们通过延时撤除使能信号的控制改进，将停车方式改3 3 1为回馈制动方式，同时改善传动装置的制动性能，这样停车以规定斜率速度下降，处于严格控制状态这样钢坯到达挡板时速度已经降下来，冲击极小，可实现准确定位这样改进后，炉区出钢时间减少2 S ，缩短了送钢时间1 ．3 、上料台架自动控制方式的改进我厂的上料台架属于步进式结构，它接受吊车上料以后，通过动梁做步进动作，将钢坯自动卸下台架至入炉辊道自动过程如下：当入炉辊道将钢坯送走，上料位光电管检测到台架前辊道无钢，台架前止挡钩落下，台架自动启动，当钢坯下落到入炉辊道，上料位光电管检测到台架前辊道有钢说明下料过程完成，台架自动停止。

止挡钩升起此种自动方式完全由上料位光电信号控制台架的启停，设计简单明了，但是现场使用对信号的要求非常高，一旦上料位光电出现干扰，便会造成台架自动动作的混乱实际使用中，由于一方面上料光电使用对射式，现场发射与接收光电管检测距离很远，容易受振动与灰尘等外部干扰另一方面台架处环境较恶劣，钢坯的温度高，铁皮灰多，干扰源较多因此信号的干扰在所难免，因为信号干扰造成的台架提前停止或频繁启停以及停不下来的故障时有发生，对生产节奏影响较大如何减少信号干扰对自动过程的影响成为我们必须解决的问题针对干扰的特性，我们采用了信号控制与时间控制相结合的方法减少干扰具体改进自动控制如下：上料光电对台架的启动信号一般比较准确，仍然使用上料位光电信号作为台架的启动信号，当检测到无钢则台架启动又因为干扰信号主要在下料过程发生．，台架自动动作的周期都在均在一个时间范围内，所以启动后设计了一个最小运行时间，在此时间内台架运行，不用检测光电信号，这样在此周期内便最大程度减少了信号的干扰过了最小运行时间，开始检测上料光电信号，由此信号控制台架准确停止同时为防止因上料位光电坏或钢坯无法下料而导致上料光电信号始终检测为无钢信号则台架无法停止的现象出现，又设计了一个最大运行时间，当台架运行时间超出最大时间，辊道仍能自动停止。

采用信号与时间控制相结合的自动控制方式后，台架自动工作稳定，未再出现对生产的影响，即使光电坏，仍可利用时间控制方式实现手动启动，自动下料停止的控制，大大便利了操作这样改进后，炉区出钢时间减少2 S ，缩短了送钢时间1 ．4 、炉区设备动作时间的实时测量与报警炉区的各个设备要求协调动作，最后保证总体自动送钢时间能够小于3 0 秒，但实际由于某个设备工作有问题造成整个动作时间过长，如推钢机液压调节阀有问题，便造成推钢时间长影响送钢节奏此种问题一般主要是某台设备的原因造成，我们需要及时查明原因及时进行处理，这样一方面可以在造成影响前及时发现，另一方面可以在造成影响后及时处理因此我们对每台设备的动作周期进行了测量监控，超出规定时间便进行报警，这样大大方便了自动送钢的设备的监控能力2 、出钢系统稳定轧制头尾间隔的改进轧制节奏的控制包括两方面的含义：一方面必须有很快的轧制节奏，另一方面必须同时保证两根钢的头尾间隔，防止因间隔太近造成诸如飞剪不动作，保温辊道拨爪错误动作，起套辊不落套等轧制过程控制的失误但自从我厂双线投产后，轧制节奏的控制却面临新的难题因为轧制节奏太快，上一根钢尚未出开坯机l 架，下一根钢便要求开始送入。

这样上一根钢的尾部无法及时检测到直接用于控制下一根钢的启动，所以采用以预定时间间隔启动出钢机送钢的方式控制节奏，此种方式其实只是控制两根钢的头部送钢动作间隔，无法有效地控制两根钢的头尾间隔随着产量的提高，节奏的加快，这个问题越来越明显，经常出现头尾间隔太近造成堆钢因此必须通过其他方法对轧件头尾间隔进行必要控制经过长时间分析，造成间隔太近的原因主要有三个方面，第一是由于出3 3 2钢机的打滑，我厂出钢机设计为两个压辊带动推杆前进，类似于辊道控制，是依靠摩擦力带动其动作的，此设计最容易出现的问题便是带负载时有打滑故障，且不易发现这样前一根钢送钢启动后，迟迟不能将钢坯送出，造成延迟但下一根钢却会按照原间隔将钢推出，这样便造成间隔太近第二个原因便是钢坯尺寸有差异，有个别尺寸较长，钢坯的运行时间会大大延长，同样会造成间隔太近第三、出钢机由于停车位置的不确定造成送钢时间的不确定针对以上问题，我们采取以下设计进行了解决：2 ．1 、针对出钢机的打滑造成的问题，我们使用了出钢机回退计时的方法进行了解决正常时，出钢机回退动作后会等待一段时间才会达到启动间隔，如出钢机因打滑造成运行时间过长，必然会造成回退后不延时或延时极短时间便又启动。

因此我们设计了一个回退到位等待的计时器，计算回退到位的平均等待时间，出钢机只有停止等待超过一个计算的最小时间，出钢机才能再次启动，这样即使打滑造成动作超时，会自动延迟启动，不会造成轧件头尾间隔太近2 ．2 、针对钢坯尺寸较长，我们设计了一个超长检测自动调整的设计钢坯通过定位，其后部是平齐的，超长会体现在头部，这样推钢后会出现超长钢坯提前到达机架，会提前检测到轧件有钢信号，我们通过这个原理设计了超长检测，如果出钢机启动后到达开坯机1 架检测到有钢的时间小于预定值，便认为超长，然后自动按比例调整下此启动时间，这样便不会造成轧件头尾间隔太近2 ．3 、针对出钢机送钢时间的不确定，我们发现主要由于出钢机停止位置的变化造成，我们设计了出钢机准确定位的停车程序，解决了此问题通过以上设计，基本解决了头尾间隔太近造成堆钢3 、保温辊道控制的优化3 ．1 、我厂的保温辊道有两个功能，一方面用于轧件的传送，另一方面用于轧件的分配辊道分三段，二段辊道位于中间位置，用于轧件的接收，接收来自开坯机的轧件，一、三段分列两边，用于将轧件分别送入粗轧机组的两条轧线辊道中间有两道拨爪，通过其将二段辊道上的轧件分别拨入一、三段辊道。

因此，可以说保温辊道是我厂轧线的咽喉，轧件在此完成接收、分配、发送的关键功能但自从我厂投产以来，保温辊道一直是制约着我厂生产的瓶经，当节奏快时经常出现辊道不能正常停止，拨爪不能正常拨钢分配的故障，造成后来的轧件与先前的轧件头顶尾，产生堆钢此类故障发生后损失巨大，一般都会造成两根钢轧废和很长的事故处理时间，仅5 月份一个月统计便造成6 3 分钟事故时间和1 0 支的轧废因此保温辊道不能适应快速的轧制节奏，被迫降低轧制节奏生产保温辊道的动作过程如下，当轧件进入开坯机5 架，延时2 秒启动二段辊道，轧件在辊道与开坯机之间运行当轧件离开开坯机5 架，检测到抛钢信号后，延迟预定停止时间，当轧件运行到预定位置，保温辊道停止当延迟停车确定时间后，确认二段辊道停止，如检测到1 、3 段辊道无钢，则启动l 、3 道拨爪将钢拨入1 、3 段辊道l 、3 段辊道将轧件送入粗轧经过分析，轧制节奏快对保温辊道的影响主要有以下几方面：3 1 ．1 、轧制节奏快时造成开坯机5 架的轧件跟踪信号错误，造成辊道传送与分配轧件的动作失败3 ．1 ．2 、当轧件头尾之间的间隔太短时，由于没有报警与应急处理程序，造成两根轧件头顶尾。

3 ．1 ．3 、当轧制节奏快时，如果拨爪动作失败由于无有效的手动干涉程序无法挽救3 ．1 ．4 、轧件在辊道上的停留时间太长，容易在辊道出现头尾相碰，造成容易出现事故3 3 33 ．2 、针对以上问题，我们作出了改进3 ．2 ．1 、开坯机轧件跟踪信号的改进开坯机5 架轧件含钢信号是保温辊道的最重要的的控制信号，它的有钢信号控制二段辊道的启动，无钢信号控制辊道的停止如果无法正常检测到轧件含钢信号，则二段辊道无法实现正常启停，造成辊道传送与分配轧件的动作失败此故障在辊道故障中比例较大经过分析原因为原程序设计开坯机的轧件跟踪信号采用了顺序关联关系，即本机架有钢或无钢信号必须上机架有钢或无钢，并以此递推，所以越是上游机架，其信号的稳定性要求越是重要，但开坯机组的实际情况是开坯1 架由于轧制转矩小，在轧制间隔太小时，不容易检测到转矩从无到有的变化，同时入口热检信号干扰大，轧制间隔近时可能出现不关断，所以轧件跟踪信号最不稳定，而开坯1 架处于顺序关联的起始机架，由于l 架信号的不稳定，造成了所有开坯机架信号的不稳定，自然也影响到了开坯5 架所以我们改变了开坯机的顺序关联关系，将开坯机的关联关系分为两组，一、二架为一组，三、四、五架为一组，因为开坯三架轧制力矩最大，轧件跟踪无需热检信号，所以信号最为稳定，改进后后一组机组从3 架开始关联，避免了l 架的干扰，提高了信号的稳定。

如此改进后，开坯机5 架的轧件跟踪信号极为稳定，避免了由于信号不稳造成的动作失败3 ．2 ．2 、轧制间隔太近时的应急处理改进轧制中两根钢的头尾间隔对辊道的正常动作非常关键，因为辊道必须在下根钢头部到来之前完成接收、停止、分钢、发送的全过程而这个过程必须保证足够的时间但在实际的控制中，可能出现头尾间隔时间很短的情况，此时保温辊道必须进行适应，。