带钢折叠尾部自动剪切的功能应用

摘 要：热卷箱中间卷尾部的展开是热卷箱自动开卷过程中重要的一环。针对带钢折叠产生的原因及对开尾销没能正常插入带钢卷的情形进行了分析，提出了通过开卷卷径跟踪的处理、尾部折叠信号的采集实现自动剪切以及对异常剪切后的速度控制的方法，很好地解决了热卷箱自动开卷带钢尾部折叠问题。

关键词：带钢折叠;自动剪切;卷径

0    引言

热卷箱对中间卷尾部的展开是热卷箱自动开卷过程中重要的一环，尾部顺利展开能避免在飞剪区飞剪自动模式下异常剪切重叠的带钢造成飞剪剪刃崩断的设备事故发生，或避免在飞剪区没能切断异常折叠尾部，导致折叠的尾部进入F1精轧机时造成F1轧机掰辊或掰接轴发生严重设备事故。

在2017年基础自动化系统改造后，因各种原因多次造成带钢尾部没能正常展开，导致精轧机被迫急停，产生了大量的废钢。为避免恶性事故的发生，依照热卷箱高度自动化控制的要求，需研究出一种能自动判断中间坯尾部折叠并及时进行剪切的方法。

1    中间卷尾部折叠产生的原因

热卷箱在开卷过程中对卷径的跟踪是一个卷径递减的过程。当中间卷在1#托辊开卷时，跟踪过程由1#托辊速度检测来完成;当中间卷在2#托辊开卷时，跟踪过程由夹送辊速度检测来完成。

中间卷的尾部展开是由热卷箱的开尾销插入中间卷卷芯来完成的，当中间卷移送到2D辊上并倚靠在开尾辊且开卷卷径小于950 mm时，发出开尾销插入中间卷卷芯的指令。由此可见，造成中间卷尾部不能打开的原因可能有如下几种：

（1）开卷卷径跟踪计算异常，导致卷径跟踪计算至大于950 mm;

（2）中间卷没能正常移送到2D辊上并倚靠在开尾辊;

（3）电气设备故障，继电器没能输出正确的工作电压;

（4）机械设备故障，开尾销伸缩油缸没能正常执行控制指令。

基于事故的PDA数据曲线分析及影像回放，开尾销没能正常插入有如下3种情况：

（1）程序控制没发出开尾销伸出指令，开尾销没动作，如图1所示;

（2）程序控制发出开尾销伸出指令，开尾销端头撞在中间卷端面，开尾销没能插入卷芯，如图2所示;

（3）程序控制发出开尾销伸出指令，开尾销插到中间卷前面，没能插入卷芯，如图3所示。

2    问题分析及控制功能完善

2.1    开卷卷径跟踪的处理

在卷径小于950 mm且HMD303检得时，开尾销发出插入命令。在分析过程中，发现卷径跟踪的异常中断是造成开尾销没能插入的主要原因。卷径跟踪主要依靠单一的HMD检测信号来判断是否进行卷径的计算，一旦HMD因外部原因提前检失，势必造成卷径跟踪计算结束。

采用同区域多信号的检测来维持卷径的跟踪计算，即可满足现场实际应用的需求。同时在操作上需要在手动移送过程中将中间卷在卷径较大时及时移送到开尾辊处，依靠HMD303及时检测来避免图2、图3所示情况的出现。

2.2    尾部折叠信号的采集

针对卷径跟踪计算的控制，也可能发生因电气元件、机械原因造成中间卷尾部不能打开的情况，就需要对这种异常情况做出自动处理。

在帶钢尾部折叠时，会对热卷箱出口夹送辊的位置产生一个上抬冲击，表现为夹送辊的辊缝值突变（增大）。根据变化数据可对此变化量进行采集记录，如辊缝实际值比其基准值大80 mm以上，则判定带钢尾部产生了折叠，如图4所示。

因考虑在实际生产过程中在夹送辊完成自动定位后有手动上抬操作的需求，对手动产生的辊缝变化不予判断。

2.3    尾部折叠的自动剪切

折叠的尾部必须及时准确地切除，如剪切动作不及时飞剪极有可能在折叠处剪切带钢，折叠的带钢会造成飞剪剪切不断带钢，剪刃崩断的事故发生。

在判断出尾部发生折叠，折叠尾部离开夹送辊时，即HMD304检失时发出尾部折叠剪切命令，如图5所示。

2.4    异常剪切后的速度控制

在自动剪切了折叠尾部后，带钢整体在飞剪前辊道区域，其速度基准仍为开卷主令速度控制，此刻异常切除的带钢尾部仍将继续往精轧机组方向前进，势必导致带钢堆在飞剪区及除鳞箱前，造成后续带钢处理的困难，因此必须对异常剪切后的剪切辊道速度进行控制。

在异常剪切后，剪切辊道立刻减速停止并锁定为零速，将折叠了的带钢保留在剪切辊道区域，如图6所示。

后续通过操作OPU面板对锁定为零速的剪切夹送辊的速度进行复位操作，满足后续折叠尾部处理的需求。

3    结语

热卷箱开卷出来的尾部折叠问题，事后分析主要原因为开卷卷径跟踪异常及操作不规范，在有效解决开卷卷径跟踪问题的基础上，考虑有可能存在的其他设备及操作因素，最终提出了自动剪切尾部折叠部分的控制要求并顺利实现。

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收稿日期：2020-03-23

作者简介：杨翠英（1972—），女，四川荣县人，工程硕士，副教授，主要从事CAD/CAM及机械专业课教学工作。