取向硅钢碎边剪控制方法与流程

本发明涉及碎边剪控制方法，更具体地说，涉及一种取向硅钢碎边剪控制方法。

背景技术：

在取向硅钢产品中，特别是屈服强度大于330N/mm²的产品，由于其材料特性和厚度薄，在精整机组生产时碎边剪寿命急剧缩短，形成了取向硅钢生产中物流瓶颈，因此亟待解决。现有的取向硅钢精整机组碎边剪2在生产使用过程中，控制措施主要是通过调整碎边剪2参数来实现。而碎边剪2参数调整，主要是依靠调整刀片的侧间隙1，侧间隙1指上下两把刀片之间的水平距离，如图1所示。钢铁生产厂所采用的碎边剪2均面临相同的问题，所采用的主要措施主要依靠根据调整侧间隙1或更换碎边剪2刀片。

现有技术存在以下的问题：

1.碎边剪局部磨损：

取向硅钢精整机组使用碎边剪设备来解决取向硅钢废边易断的问题。碎边剪在取向硅钢生产线中位于圆盘剪之后，用于剪切圆盘剪剪下的废边，有利于废边收集和回收，降低了操作人员劳动强度。从拆下的碎边剪刀具实物来看，刃口局部剥落是主要现象。造成刀具刃口剥落的主要原因是早期疲劳造成。造成刀具寿命断的主要因素。随着生产节奏的不断加快，每套碎边剪平均剪切吨不超过500吨。

2.碎边剪先导率恒定，造成机组高速运行时废边与碎边剪不匹配：

原电气控制程序是将碎边剪的夹送辊速度比圆盘剪的速度快1.2米(夹送辊的速度＝圆盘剪的速度+1.2米)，这样低速时是能够适应的，缺点是当机组高速运行时，夹送辊的速度跟不上圆盘剪的速度，仅快1.2米太少， 不能适应将废边拉直(拉紧)的需要。同时碎边剪的前面有一对钢质的夹送辊，作用是将圆盘剪切下的废边夹送到碎边剪内进行切断。由于夹送辊的直径小、转速高，加上夹送辊的布置的位置又低于带钢。在圆盘剪不同线速度运行情况下，会造成碎边剪和夹送辊与圆盘剪速度不匹配，形成废边堵边。若不使用夹送辊的话，圆盘剪剪切下来的废边会呈自由状态在废边导槽3中运行，低速时机组还能正常运行，一旦高速时废边极易由于来料板形或受到的阻力不同而产生弯折，从而使废边堵塞在废边导槽3内直至圆盘剪处，不仅损坏圆盘剪剪刃，还会造成机组停机而影响机组产能和产品的收得率。

3.现有废边导槽3设计不合理，废边存在左右窜动：

现有的废边导槽3为直通型导槽，如图2所示，此种导槽3在将废边引入碎边剪时，往往无法将废边固定地引入一个位置。废边会在导槽3中横向窜动且容易堵边，造成碎边剪刀片疲劳范围加大。

如图3所示，原废边导槽3容易形成废边堵边，且废边在废边导槽3中还会轻微左右摆动。

经查阅相关文献资料，并在中外专利数据库服务平台联机检索，与相同领域典型专利比较如下：

冶金设备总第135期2002年10月第5期《WS型碎边剪述评》中提到的关于碎边剪WS1型和WS2型横移机构原文如下：

WS1型碎边剪横移机构

WS1型碎边剪的横移机构由齿轮减速电动机与传动螺杆组，装在底座内空处，可依不同宽度带钢要求横移滑座，让带钢废边能对准装刀滚筒的入口溜管。底座上装有脉冲电机，可计程定位控制横移机构电动机运转，保证装刀滚筒准确到达预定位置。从国外引进的双滚筒碎边剪横移机构均未设控制横移位置的脉冲电机，而是靠操作人员目测使装刀滚筒到达适宜位置。

WS2型碎边剪横移机构

WS2型碎边剪的横移机构为尾部固定在地基上的横移液压缸7，其活塞杆前端装有顶杆，穿过固定在滑座底部的轴向滑动轴承座，顶杆两端带凸缘。待剪切机构某些部件需修理时，拔掉串动液压缸活塞杆前端销轴，使滑座与底座脱离，即可用横移液压缸将滑座连同剪切机构一起推行到带钢生产线外检修，最大行程达3.5m。横移液压缸移动滑座是靠活塞杆前端顶杆上的凸缘接触轴向轴承座某一侧面。顶杆上的凸缘接触轴承座某一侧面时，另一侧面距顶杆另一凸缘留有120mm空距。剪切机构处于正常剪切工位时，顶杆两凸缘距滑动轴承座两侧面各有60mm间距，保证剪切工作时不开动横移液压缸，串动液压缸推拉剪切机构不停地左、右横移串动不会受到阻碍。

通过原述的(剪切机构处于正常剪切工位时，顶杆两凸缘距滑动轴承座两侧面各文可以看出，作者介绍了WS1型和WS2型碎边剪横移机构的具体工作原理和传动机构。此横移机构可以实现碎边剪进入工作位或退出工作位。文中没有提及碎边剪全宽使用，而文中描有60mm间距，保证剪切工作时不开动横移液压缸，串动液压缸推拉剪切机构不停地左、右横移串动不会受到阻碍)。可以看出碎边剪宽度调整是依靠人工调整。

轧钢2001年6月第18卷第3期《冷轧带钢碎边导卫盒的改进》中提到的关于碎边剪全宽使用原文如下：

新导卫盒的工作原理是带头丝杆卡入挡板槽内，通过丝杆前进、后退带动活动挡板转动，从而改变冷带碎边在导卫盒内的运动轨迹，使得碎边机内刀具可以在多处(相当于无级变位)剪切冷带边，即当刀具某一局部被磨钝，可调节挡板位置，改变碎边导入位置，换成刀具在另一局部进行剪切，故大大提高了刀具使。

通过原文可以看出，其碎边剪全宽使用方法。主要通过人工调节或调节挡板位置来实现的。此类方法可能存在以下问题：

存在停机调整时间长；

人工调节挡板位置精度不高；

操作工需进入机组调整作业风险大；

不利于生产中频繁调整。

《冷轧滚筒式碎边剪调试策略》(冶金自动化，2010年第1期)中关于关于碎边剪先导率的调节原文如下：

碎边剪的重要参数一先导率

先导率是碎边剪速度与主线速度的差值的百分比。先导率的设定直接影响到设备的使用寿命、圆盘剪的剪切质量。如果过小则会出现堵边、崩刀等故障；如果过大，则不仅现场噪声很大，产生较大的环境污染，而且速度太快除对边丝处产生剪切力外，还有较大的拉扯力，这样在圆盘剪剪切时会产生一个斜向碎边剪的周期变化的拉力，剪出来的带钢边部会产生较大的毛刺，影响到后续的轧制工序。

根据电机负载转矩以及剪切力分析出的速度控制方式，并投入运行，效果良好。经过多次试验，启动过程中先导率为8％～12％，正常运行时为1.5％～3.0％。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的碎边剪易损坏，并且废边容易堵住等问题，本发明的目的是提供一种取向硅钢碎边剪控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种取向硅钢碎边剪控制方法，包括：调整碎边剪与圆盘剪之间的相对位置，并设定碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移量；分段设定碎边剪与圆盘剪的先导率；计算并控制碎边剪横移马达和编码器，从而调整碎边剪的宽度。

根据本发明的一实施例，分段设定碎边剪与圆盘剪的先导率包括：机组运行速度0-50m/min，则碎边剪先导率为8～10％，且碎边剪附加速度为5m/min；机组运行速度50-100m/min，则碎边剪先导率为6～8％，且碎边剪附加速度为4m/min；机组运行速度100-200m/min，则碎边剪先导率为 2～5％，且碎边剪附加速度为3m/min；机组运行速度200-300m/min，则碎边剪先导率为1～2％，且碎边剪附加速度为2m/min。

根据本发明的一实施例，还包括：设定碎边剪线速度＝圆盘剪线速度×1.8％；调整碎边剪夹送辊的速度、加速度的精度；在圆盘剪前的稳定辊下辊上增加一个带编码器的测速辊，测速辊用来测量带钢的实际运行速度。

根据本发明的一实施例，还包括：在废边导槽出口处增加侧导辊，侧导辊将废边引导到碎边剪的某一区域。

根据本发明的一实施例，设定碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移量，使得：

在上述技术方案中，本发明的取向硅钢碎边剪控制方法通过控制程序实现碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移，并对碎边剪与圆盘剪先导率的优化和碎边导槽进行改进，从而实现圆盘剪剪切废边避开碎边剪刀片的疲劳区域。本发明能够显著提高取向硅钢精整机组，碎边剪刀片的使用寿命，满足了取向硅钢产品在精整机组的实际生产需求。

附图说明

图1是碎边剪及其侧隙的示意图；

图2是现有的废边导槽的结构示意图；

图3是废边导槽堵边的示意图；

图4是碎边剪刀片的结构示意图；

图5是新增测速辊的结构示意图；

图6是本发明废边导槽的结构示意图；

图7是碎边剪速度的函数图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

取向硅钢精整机组在使用碎边剪以后可以很好的解决取向硅钢切边废 边易断地问题。但是，碎边剪在实际使用过程中，最主要的问题是刀具寿命比较短，刀具崩刃后必须及时得到更换，否则出现“连刀”，即碎边不能剪断，此时只能停机处理，频繁停机严重影响生产节奏，且刀具的备件消耗量也是不容忽视的成本。本发明就是通过电气程序控制和对现有废边导槽的改进，来实现通过碎边剪使用寿命的一种方法。具体来说，包括以下3个主要方法：

1、通过对碎边剪电气控制程序的改进，合理调整碎边剪与圆盘剪之间的相对位置，从而有效避开碎边剪的疲劳处。

2、通过对碎边剪和圆盘剪线速度分段，在不同速度下采用不同先导率，来减少废边堵边。

3、对现有废边导槽进行改进，在减少废边堵边的同时，使废边能准确被引导至碎边剪处。有效地提高了取向硅钢精整机组，碎边剪的剪切吨位。

本发明主要用于使用碎边剪处理废边的取向硅钢精整机组。

下面来进一步分别详细地说明上述3个主要方法。

1.碎边剪刀片全宽使用：

在实际生产过程中，碎边剪宽度是根据来料带钢宽度自动设定，都是保持在刀片中部使用，两侧基本不用。一般取向硅钢的切边量为10mm-60mm。而碎边剪刀片长度为140mm，如图4所示，最终导致长期剪切废边的碎边剪刀片中部磨损严重或蹦口，而两侧依然如新。

如果能实现碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移，就能有效避开碎边剪的疲劳区域，从而提高碎边剪刀片的使用寿命。这主要通过圆盘剪和碎边剪的GP控制画面，通过设定碎边剪偏移量来实现。

碎边剪的偏移主要通过圆盘剪和碎边剪的GP控制画面，利用L1系统通过PLC编程，实现一个人工设定干预碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移量。

PLC逻辑逆运算模式：

碎边剪宽度偏移量0mm对应宽度编码器脉冲值为-16761065，偏移量可在圆盘剪和碎边剪的GP画面中修改输入，其公式为：

其中，351.8387与4096为系统常数。

2.分段设定碎边剪与圆盘剪的先导率：

A、将原碎边剪线速度的电气控制程序修改成：碎边剪线速度＝圆盘剪线速度×1.8％，这样当机组在不同速度运行时，能够确保碎边剪及夹送辊的线速度能够随着圆盘剪的线速度提升而提升，而不是一个恒定的先导率，这样改进后废边在高速的情况下也能被夹送辊拉直了。

B、原电气控制程序是将碎边剪的夹送辊速度的单位是m/min，这样的精度太粗，现将速度单位改为mm/min，提高速度给定值精度；同时将加速度单位由1m/s2改为0.1m/s2，也提高了机组的加速精度。通过将系统中各速度精度提高，从而提升系统的速度响应和闭环控制质量。

C、原电气控制程序圆盘剪的速度只有给定值，没有反馈值，所以圆盘剪的实际运行速度是不知道的，为了能将碎边剪夹送辊的速度控制的更加精确，特在圆盘剪5前的稳定辊6的下辊上新增加了一个带编码器的测速辊7，如图5所示新增测速辊示意图，该测速辊7用来测量带钢8的实际运行速度(就是圆盘剪5的实际剪切速度)，知道了圆盘剪5的实际剪切速度就能够将更加精确的控制好碎边剪夹送辊的速度了。

经过上述优化后，使圆盘剪和碎边剪的剪切速度更加匹配，从而起到了使废边的夹送速度更加稳定。

进一步地，上述的先导率是特别针对取向硅钢特点，根据机组不同的运行速度，分段设定先导率，并在此基础上再增加了附加速度，更有利于在生产取向硅钢时碎边剪的调节。由于取向硅钢材料不同于普通钢材，其硬度大(HV1硬度190-200)、材料薄(0.23mm-0.3mm)。特别是屈服强度大于330N/mm2的牌号为B23R085产品，由于其材料特性和厚度薄，在精整机组生产时碎边剪剪切吨位一般在200～300吨左右，一般的简单设定先导率效果并不理想。

因此，本发明采用根据机组不同运行速度，分段设定先导率并增加附 加速度来控制碎边剪剪切，具体参数设定见下表1，从而更加适合取向硅钢的生产需要。这样当机组在不同速度运行时，能够确保碎边剪及夹送辊的线速度能够随着圆盘剪的线速度提升而提升，而不是一个恒定的先导率，这样改进后废边在高速的情况下也能被夹送辊拉直了，如图7所示，碎边剪的速度进行了提升。

表1：碎边剪先导率和附加速度与机组速度设定表

3.对废边导槽的改进：

对废边导槽3的改造，通过准确引导剪切点的方式来间接延长剪刃寿命。从下机的崩口剪刃来看，损坏区域比较集中。因此，在废边导槽3出口处增加一个侧导辊4，如图6所示，将废边准确引导到碎边剪的某一区域。这样可以集中使用碎边剪刀刃，从而达到间接延长碎边剪剪刃实际使用寿命的目的。

综上所述，本发明设计了一种根据碎边剪刀片疲劳位置，通过电气控制程序实现碎边剪与圆盘剪相对位置的偏移，并对碎边剪与圆盘剪先导率的优化和碎边导槽的改进，从而实现了圆盘剪剪切废边避开碎边剪刀片的疲劳区域。本发明的方法能够显著提高取向硅钢精整机组，碎边剪刀片的使用寿命，满足了取向硅钢产品在精整机组的实际生产需求。

经过一段时间的测试，本发明的方法有效地提高了在线碎边剪刀片的使用寿命既碎边剪刀片剪切吨位。在测试期内，每月碎边剪刀片更换次数由测试前的平均每月48片降低到测试后的平均每月24片，每片碎边剪刀片剪切吨位由平均每片的140吨提高到平均每片250吨。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。