八钢热轧飞剪跟踪系统的优化

陈强，孙利忠

（新疆八一钢铁股份有限公司）

八钢热轧飞剪跟踪系统的优化

陈强，孙利忠

（新疆八一钢铁股份有限公司）

文章分析了影响对于热连轧机组飞剪剪切精度的原因，提出了对于飞剪来料头尾进行准确跟踪的方法，以及对于来料头尾跟踪运用时间窗口的概念并利用检测元件校准的措施。

热连轧；飞剪；跟踪

1 问题的提出

热连轧机组飞剪是热轧机组的重要组成部分，其主要作用是对将进入精轧机的中间坯切头、切尾，使其顺利进入精轧机轧制。中间坯头尾的切除效果影响着成材率的指标和后续精轧、卷取工序的顺利运行。中间坯头尾切得不干净会影响精轧轧制，造成中间坯头部尾部轧烂。轻微的造成质量异议，严重时直接轧废，造成卷取或精轧堆钢事故。如果中间坯头尾切得过多，会降低成材率;大头、大尾卡在飞剪通道上落不到切头料斗内而成为废钢，会损坏设备。

为了切出大小合适的头、尾切头，大多数热轧机组都采用自动控制技术。如八钢1750热连轧机组上的剪切就是利用成像技术，分析出合理的需要切除头尾的长度信息，传送到转鼓式飞剪自动化系统，发出指令剪切出合理的长度。现实生产中需要解决的问题是如何准确切出已设定的剪切长度。

2 热轧飞剪控制工作原理及难点

现场是利用优化剪切上的扫描式热检加激光测速仪，对中间坯头部位置进行跟踪。

因此，必须重新确定中间坯运行速度的获取方式，计划切头时在热卷箱的夹送辊BPR上获取，切尾时在除鳞夹送辊ENBPR上获取。在计算飞剪启动时刻时，要考虑飞剪剪切速度和中间坯运行速度相匹配才能有效的保护剪刃，同时飞剪加速度a是设定的。

图1 热卷箱设备位置及检测元件图

如图1所示，飞剪剪切计算分析。飞剪运行距离L2：

飞剪启动到剪切时间t：

所以带钢运行距离为：时，其中La为优化剪切优化的剪切长度。启动飞剪剪切，保证准确按设定长度准确剪切。

由以上公式可知，剪切跟踪的准确和中间坯速度va、启动跟踪时刻t0，这两个实时变量是关键。为保证这两个实时测量值的准确，对热轧飞剪进行了优化。

3 优化措施

3.1 中间坯速度va的测量

可以看出，接受干预前，两组孕妇的各血糖指标均不存在显著差异；干预6周后，观察组孕妇的餐后2 h血糖（6.2±0.8）mmoL/L 和 HbA1c（5.3±0.8）%，均显著低于对照组（7.0±1.2）mmoL/L 和（6.4±1.2）%（P＜0.05）。 具体结果如表1所示。

对中间坯跟踪速度的测量，经历了从热卷箱下夹送辊、热卷箱上夹送辊、激光测速仪三个阶段，但效果都不好，都不能得到一个准确的速度。

（1）用激光测速仪为 KELK ACC SPEED ASD2100A，采用IIIb激光。环境要求：5～40℃，10% ～90%RH无冷凝，空气流(背部和底部)无阻碍从激光头到材料表面视场无阻挡，最大安装距离2100mm。由于飞剪后是精除磷箱，前面是热卷箱，激光测速仪下部是1000℃的钢坯，要求安装距离2100mm。生产现场很难保证环境要求。同时精除磷的冷却水，热卷箱的冷却水都无法吹扫封闭干净，钢坯上布满了水和蒸汽，严重影响了速度检测的准确性，因而切不到头、尾，切大头、大尾现象时有发生。

（2）热卷箱上、下夹送辊的配置。电机型号YP2 315L2-10MBY，额定功率 90kW，额定转速590r/min。变频器6SE7033-7TG60-Z，采用速度控制。上下辊直径为400mm,上辊压力由于液压缸设计设定压力为15kN。PN为:电机额定功率，NN为电机额定转速，r为夹送辊半径，u为滑动摩擦系数，取0.2。

上下辊额定转矩均为TN:

夹送辊拉力为FN:

对中间坯的最大静摩擦力:

由于FN＞F，在这样大的传动带动之下很难保证上、下夹送辊和中间坯保持同步。根据热卷箱上、下夹送辊实际应用中的磨损情况，判断中间坯和夹送辊之间相对滑动非常严重。因此要想利用上、下夹送辊提供准确的中间坯速度必须通过降低转矩来实现。在采用热卷箱下夹送辊测速时必须降低恒转矩调速的转矩。依据计算结果，现场选择降低转矩到额定转矩的30%，此时30%FN＜F这样就可以和中间坯准确跟随。如图2（热卷箱IBA记录图）所示在11: 17.28.429时刻，当热卷箱出口上夹送辊压下时，下夹送辊转矩降低到30%TN，下夹送辊BPR的实际速度为1.03m/s，上夹送辊TPR速度为1.07m/s，可以看出在增加力矩限幅与使用额定力矩工作中存在速差，说明使用额定转矩的上辊存在打滑现象，当跟踪时间达到5秒时，长度误差将达到0.2m，当其作为速度时，将出现偏差。

图2 热卷箱IBA记录图

由此可知，现场将传动的输出转矩限制在由15kN压力作用在夹送辊时所产生的摩擦力内，30% 的TN，此时传动装置作用到电机的扭矩可不转动夹送辊运转，不足以超过带钢的运行速度，此时的速度就是现场要使用的带钢速度Va。

3.2 启动跟踪时刻t0

当Va中间坯运行速度得到解决后就要考虑如何启动跟踪时刻t0。通常在热卷箱开卷时启动头部计算，当中间坯头部到达（图1）HMD410启动头部计算起始点位置，热卷箱开卷由一系列命令逻辑综合判断，可靠性很高但准确度不高。中间坯到达热金属检测器HMD410时准确性高但可靠性不是很高。起始时刻一旦出现问题势必影响中间坯位置的计算，这也是飞剪跟踪不准的重要原因。为此，在进行程序改造中引入了时间窗的概念，即通过计算热卷箱开卷后，计算出到达HMD410的时刻，在头部位置计算距离HMD401还有400mm，开启HMD410时间窗口，在时间窗口开启时如果收到HMD410有钢信号，即认为该时刻中间坯到达HMD410并认定中间坯起始位置。在计算出到达HMD410的时刻的头部位置距离HMD410超出200mm，如果仍然没有收到HMD410信号，默认超出200mm时刻为中间坯到达HMD410并认定中间坯起始位置。同样，对于HMD411、HMD412、HMD413、扫描式热检同样做相应点距离位置的修正计算，只不过越靠近飞剪时间窗口开启的越小也就是位置越精确。当引入各点时间窗概念化，这些检测元件就作为一个整体。当一个、两个检测元件检测不准确也不会对跟踪精度造成影响。程序改进后大大提高了t0的检测精度，提高了设备整体的可靠性。

3.3 尾部跟踪

对于尾部跟踪就是要考虑此时尾部已经离开了热卷箱夹送辊，但未进入飞剪，将Va的速度由热卷箱出口夹送辊换成精除磷箱入口夹送辊，将HMD411、HMD412、HMD413、扫描式热检的有钢信号起始换成无钢信号起始，同样是时间窗口的开启。

4 结束语

1750热轧飞剪系统通过一系列的改进，飞剪的故障率降低了30%，同时也使切损率得到了有效的保证，剪切偏差由19mm降低到9mm以内。要使飞剪能正常工作必须还要有自动化方面的保证，各检测环节能正常工作，保证飞剪的起动、制动等全部过程是同样重要。

[1]成大先.机械设计手册（第三版第1卷）.北京：化学工业出版社.

Optimization of Crop Shear Tracking System for 1750 Hot Strip Mill

CHEN Qiang,SUNLi-zhong
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd)

The paper analyzed the reasons which affects cutting accuracy of crop shear tracking system for 1750 hot strip mill,put forward the method ofaccurate tracking for incoming end ofcrop shear,and improved for incoming head and tail trackingusingthe concept oftime windowand the detection element calibration measures.

hot strip mill；crop shear；trackingsystem

TG335.11

B

1672—4224（2016）04—0037—03

联系人：陈强，男，40岁，大学本科，工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂热轧分厂

E-mail：chenqiang@bygt.com.cn