一种防止卷取机废钢的方法和装置与流程

本发明涉及热轧工艺，具体涉及一种可减少由于带钢头部翻起或带钢头部撞击导板起套所引起的卷取废钢事故的方法和装置。

背景技术：

卷取机是热轧生产线的重要设备，用于将热轧带钢卷成钢卷。卷取机位于精轧机组后，是热连轧生产线的最后一道工序。请参见图1所示的卷取机的主要设备结构示意，带钢1由辊道从精轧机组输送至卷取机机组，在经过1号侧导板2的对中后进入1号夹送辊3。夹送辊的主要作用是在头部咬钢阶段对带钢施加一定的夹紧力，同时对其实施第一次弯曲变形；在尾部卷取阶段对带钢施加稳定的张力，以保证良好的卷形质量。三根助卷辊帮助弯曲带钢，并使带钢紧紧缠绕上卷筒。卷筒在带钢缠绕上后，对其施加张力，以确保卷形质量合格。为保证连续化不间断生产，通常一条热轧生产线会配备两台卷取机，其中，2号卷取机上配备的是2号侧导板4和2号夹送辊5。

而通常情况下，带钢1的头部在由辊道从精轧机组输送至卷取机机组时经常会出现两种穿带异常情况：

1、带钢头部翻起。

同样参见图1，薄带钢在辊道上高速运行时，因为板形差或空气阻力等的影响，带头11会向上翻起。

2、带钢头部撞击导板起套。

请参见图2，存在镰刀弯的带钢头部，很容易撞击2号侧导板4，导致带头11起套。

上述两种穿带异常情况的带钢，其出现的直接状况就是在进入夹送辊时经常会出现因无咬入角受阻，无法咬入夹送辊辊缝而导致废钢。

而在现有技术中，对于带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况，并没有相应的检测技术，更没有检测穿带异常后自动采取措施的挽废技术。

实际上，在现有技术中，是操作人员通过监视器观察带钢头部穿带情况来识别相应状况的，即，当发现带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况发生时，通过采取手动打开侧导板等方法来减少废钢发生概率，但这样的操作形式存在以下缺点：

1、由于带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况，需要操作人员通过监视器观察。一方面由于人为疏忽，有时未能判断出穿带异常情况的发生；另一方面，由于观测条件限制，有时很晚才能发现穿带异常情况发生，致使无法及时采取挽废措施；

2、因为需要手动采取挽废措施，因此，在出现异常后，操作人员的反应和处置方法不一样时，就会出现因处置不当而不能挽救废钢的情况。

由于上述缺点，带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套引起的废钢属于多发的生产类废钢事故。

另外，虽然带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套是热轧产线常见的现象，但目前其他热连轧产线也没有专门的检测技术和挽废技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对头部翻起和头部撞击导板起套所引起的卷取废钢，提供一种防止卷取机废钢的方法。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种防止卷取机废钢的方法，至少包括1号卷取机和2号卷取机，钢带在卷取过程中，预选1号卷取机时，钢带依次经1号侧导板和1号夹送辊进入卷取位；预选2号卷取机时，钢带依次经1号侧导板、1号夹送辊、2号侧导板和2号夹送辊进入卷取位；其包括以下操作步骤：

1)、精轧机组的f1机架咬钢；

2)、精轧基础自动化计算机将f1咬钢信号上传至上位机；

3)、上位机将带钢的目标厚度和目标宽度下发给卷取基础自动化计算机；

4)、卷取基础自动化计算机根据带钢的目标厚度和目标宽度设定各侧导板初始开度和各夹送辊初始辊缝；

5)、在内冷辊辊道传输区域检测带钢头部翻起情况；

6)、步骤5)的检测结果为带钢头部翻起时，预选1号卷取机，按以下步骤：

a1)、将1号侧导板开度打开到50-200mm；

a2)、将1号夹送辊辊缝打开到1-2倍的带钢目标厚度；

a3)、1号夹送辊咬钢；

a4)、将1号侧导板开度复位；

a5)、1号夹送辊压力控制；

a6)、结束；

或者，步骤5)的检测结果为带钢头部翻起时，预选2号卷取机，按以下步骤：

b1)、将1号侧导板开度打开到50-200mm；

b2)、将2号侧导板开度打开到50-200mm；

b3)、将2号夹送辊辊缝打开到1-2倍的带钢目标厚度；

b4)、2号夹送辊咬钢；

b5)、将1号侧导板开度复位；

b6)、将2号侧导板开度复位；

b7)、2号夹送辊压力控制；

b8)、结束；

7)、步骤5)的检测结果为带钢头部不翻起时，检测带钢头部起套情况；

8)、步骤7)的检测结果为带钢头部起套时，预选2号卷取机，按以下步骤：

c1)、将2号侧导板开度打开到50-200mm；

c2)、将2号夹送辊辊缝打开到1-2倍的带钢目标厚度；

c3)、2号夹送辊咬钢；

c4)、将2号侧导板开度复位；

c5)、2号夹送辊压力控制；

c6)、结束；

或者，步骤7)的检测结果为带钢头部不起套时，预选2号卷取机，按以下步骤：

d1)、2号夹送辊咬钢；

d2)、2号夹送辊压力控制；

d3)、结束。

作为本技术方案的进一步改进，分别通过第一侧导板液压伺服系统和第二侧导板液压伺服系统控制相应导板液压缸以将设于不同工位的所述1号侧导板和2号侧导板的开度调整为相应的设定值；并通过第一夹送辊液压伺服系统和第二夹送辊液压伺服系统分别控制相应的液压缸以将所述1号夹送辊和2号夹送辊的辊缝调整为相应的设定值。

也作为本技术方案的进一步改进，步骤5)中，经一激光检测装置检测所述带钢头部翻起情况。

作为本技术方案的更进一步改进，所述激光检测装置设于所述内冷辊的辊道两侧，检测时激光传输路径与辊道相平行，其高度高于辊面250-400mm。

还作为本技术方案的更进一步改进，所述激光检测装置距离所述1号夹送辊的距离为10-50m。

还作为本技术方案的进一步改进，采用一穿带异常探测装置检测所述带钢头部起套情况；所述穿带异常探测装置具有一悬置于所述1号夹送辊和2号侧导板间的辊道上方位，并经带钢触碰后可沿带钢行进方向及反方向前后摆动的摆动件，所述摆动件具有一探针头，还具有一可使所述探针头沿其针杆方向弹性前伸或收缩的伸缩弹簧，还具有一可识别所述摆动件的摆动幅度或所述探针头伸缩变化、并将所识别信息传递给相关控制系统的位置感应装置。

作为本发明的优选实施例之一，所述摆动件安放于一架体上，所述摆动件的摆动轴与所述辊道相平行。

也作为本发明的优选实施例，所述位置感应装置为一接近开关。

本发明所要解决的另一种技术问题在于提供一种防止卷取机废钢的装置。

其采用如下技术方案。

一种防止卷取机废钢的装置，至少包括1号卷取机和2号卷取机，钢带在卷取过程中，预选1号卷取机时，钢带依次经1号侧导板和1号夹送辊进入卷取位；预选2号卷取机时，钢带依次经1号侧导板、1号夹送辊、2号侧导板和2号夹送辊进入卷取位；其特点为，在内冷辊辊道传输区域设有一检测带钢头部翻起的第一检测装置，在所述1号夹送辊和2号侧导板间设有一用于检测带钢头部起套的第二检测装置。

作为该技术方案的进一步改进，所述第一检测装置为一激光检测装置，所述激光检测装置设于所述内冷辊的辊道两侧，检测时激光传输路径与辊道相平行，其高度高于辊面250-400mm；所述激光检测装置距离所述1号夹送辊的距离为10-50m。

也作为该技术方案的进一步改进，所述第二检测装置至少包括一摆动件，所述摆动件悬置于所述1号夹送辊和2号侧导板间的辊道上方位，并经带钢触碰后可沿带钢行进方向及反方向前后摆动，所述摆动件具有一探针头，还具有一可使所述探针头沿其针杆方向弹性前伸或收缩的伸缩弹簧，还具有一可识别所述摆动件的摆动幅度和/或所述探针头伸缩变化、并将所识别信息传递给相关控制系统的位置感应装置。

作为该技术方案的更进一步改进，所述摆动件安放于一架体上，所述摆动件的摆动轴与所述辊道相平行；所述位置感应装置为一接近开关。

本发明提供的上述防止卷取机废钢的方法和装置，主要具有以下优点：

1、实现了带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的自动检测和自动挽废，可有效减少带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套引起的卷取机废钢事故。

2、减少了人员技能差异导致的处置不当而废钢的情况。

附图说明

图1为卷取机的主要设备结构示意图；其中图1a为前视图；图1b为图1a的俯视图局部示意；

图2为带钢头部撞击导板起套示意图，其中图2a为前视图；图2b为图2a的俯视图局部示意；

图3为激光检测装置和穿带异常探测装置安装的位置示意图；

图4穿带异常探测装置位置及俯视结构示意图；

图5为穿带异常探测装置的侧向视图；

图6为图5中穿带异常探测装置探针摆动位置示意图；

图7为图5中穿带异常探测装置中探管处结构示意图；

图8为图7中弹簧变化示意图；

图9为本发明设备框图；

图10为本发明逻辑控制图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。

本发明防止卷取机废钢的方法和装置主要分为两个部分，第一部分是穿带异常检测装置，用于检测带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况。第二部分是自动挽废技术，当检测到穿带异常后，采取自动打开侧导板和抬起夹送辊辊缝的措施挽废。

通过增加头部异常检测装置，当检测到带钢头部翻起或堆套等异常情况时，通过自动打开夹送辊辊缝和侧导板，增加带钢头部咬入夹送辊的概率，从而减少此类废钢事故。

具体如下：

1、穿带异常检测装置

带钢正常穿带时，带钢一般都是紧贴辊道运行，一旦发生带钢头部翻起和带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况，带钢的翻起和起套部分都明显高于辊道面，只要增加检测带钢头部高度的装置就可以判断穿带异常情况。

如图2至图3所示穿带异常检测装置由一个激光检测装置6和一个穿带异常探测装置7组成。由于1号侧导板2前的部分辊道采用内冷辊，环境好，可以采用激光检测装置，因此在相应位设置了激光检测装置6。请参见图3，该激光检测装置6安装于辊道两侧，主要被用于发现带钢头部翻起。当激光被遮断时，就可以判断为带钢头部翻起。距辊面高度取决于翻起带钢的高度，取值范围为250mm-400mm。距夹送辊的距离则取决于夹送辊辊缝的抬起速度和侧导板的打开速度，取值范围为10-50m。

而在2号侧导板4的入口由于有冷却水和严重的雾气，因此会对类似激光检测装置的设备部件造成干扰，因此在此处设置了一个不受干扰的穿带异常探测装置7。请参见图3，穿带异常探测装置7安装于1号夹送辊3以后，横跨在辊道上方。该装置主要用于发现带钢头部撞击导板起套的穿带异常情况。

具体结构，请参见图4至图8，穿带异常探测装置7由横梁71、支架72、底座73、探管74、探管支架75、弹簧76、探针77、接近开关78和接近开关支架79等部分组成。横梁71经底座73和支架72的支撑固定横跨于辊道上方，具体位置为1号夹送辊3和2号侧导板4之间。横梁71中间设有避让槽711.一个经探管支架75及轴751固定的探管74悬置在辊道的上方，并可沿轴751转动在避让槽711所限定的空间内来回摆动，如图6所示，示意了几个极限摆动位的位置。轴751与辊道的滚轴相平行。探管74的内部安放有一根探针77，经包裹在探针77外部的弹簧75的压缩变化，探针77可以在竖直方向等方向上下升降位移；如图7和图8所示，示意了不同的变化位置。

其中，探管74可以沿着探管支架上的轴751前后转动(摆动)，以防止带钢在前进过程中或者在倒钢过程中被损坏。当探管前后转动到一定角度时，探针77的末端将离开接近开关78。另外，探针77还可以在弹簧75的作用下载探管内上下移动，这样设计也是为防止带钢损坏探针77。当探管前后被带钢顶起时，探针77的末端也将离开接近开关78。只要针77的末端离开接近开关78，就可以判断穿带异常。接近开关78经接近开关支架79固定，性能上可以感知探针的上下位移或者来回摆动的变化。通过将其位置感应的变化信息传递到相关控制系统，进而依据该信息的采集进行后续的控制操作。

2、自动挽废技术

根据很多次实验证明，当带钢头部翻起或带钢头部撞击导板起套时，打开侧导板和抬起夹送辊辊缝可以大幅减少废钢概率。所以当穿带异常检测装置7检测到带钢头部翻起或带钢头部撞击导板起套时，卷取基础自动化计算机自动打开侧导板和抬起夹送辊辊缝就可以达到挽废的目的。

3、控制流程

请参加图9和图10，本发明防止卷取机废钢的方法和装置的控制流程如下：

(1)、开始；

(2)、带钢头部咬入精轧机组的f1机架91；

(3)、精轧基础自动化计算机92将f1咬钢信号上传至上位机93；

(4)、上位机93将带钢的目标厚度和目标宽度下发给卷取基础自动化计算机8(例如为plc)；

(5)、卷取基础自动化计算机8根据带钢的目标宽度，通过1号和2号侧导板液压伺服系统22、42控制1号和2号导板液压缸21、41将1号和2号侧导板开度设定到正确的位置；并根据带钢的目标厚度，通过1号和2号夹送辊液压伺服系统32、52控制1号和2号夹送辊液压缸31、51将1号和2号夹送辊辊缝设定到正确的位置。

(6)、激光检测装置6发现带钢头部翻起时，判断是否是1号卷取机预选。如果是1号卷取机预选，则卷取基础自动化计算机8通过1号侧导板液压伺服系统22控制1号导板液压缸21将1号侧导板开度打开b；并通过1号夹送辊液压伺服系统32控制1号夹送辊液压缸31将1号夹送辊辊缝打开g。

(7)、当1号夹送辊咬钢，卷取基础自动化计算机8通过1号侧导板液压伺服系统22控制1号导板液压缸21将1号侧导板开度关闭b(即侧导板开度复位，以下类似)；并通过1号夹送辊液压伺服系统32控制1号夹送辊液压缸31将1号夹送辊投入压力控制。

(8)、激光检测装置发现带钢头部翻起时，判断是否是2号卷取机预选。如果是2号卷取机预选，则卷取基础自动化计算机8通过1号侧导板液压伺服系统22控制1号导板液压缸21将1号侧导板开度打开b；通过2号侧导板液压伺服系统42控制2号导板液压缸41将2号侧导板开度打开b；并通过2号夹送辊液压伺服系统52控制2号夹送辊液压缸51将2号夹送辊辊缝打开g。

(9)、当2号夹送辊咬钢，卷取基础自动化计算机8通过1号侧导板液压伺服系统22控制1号导板液压缸21将1号侧导板开度关闭b；通过2号侧导板液压伺服系统42控制2号导板液压缸41将2号侧导板开度关闭b；并通过2号夹送辊液压伺服系统52控制2号夹送辊液压缸51将2号夹送辊投入压力控制。

(10)、激光检测装置6没有发现带钢头部翻起，但穿带异常探测装置7检测到带钢头部起套，则卷取基础自动化计算机8通过2号侧导板液压伺服系统42控制2号导板液压缸41将2号侧导板开度打开b；并通过2号夹送辊液压伺服系统52控制2号夹送辊液压缸51将2号夹送辊辊缝打开g。

(11)、当2号夹送辊咬钢，卷取基础自动化计算机8通过通过2号侧导板液压伺服系统42控制2号导板液压缸41将2号侧导板开度关闭b；并通过2号夹送辊液压伺服系统52控制2号夹送辊液压缸51将2号夹送辊投入压力控制。

(12)、激光检测装置6没有发现带钢头部翻起，穿带异常探测装置7也没有检测到带钢头部起套，当2号夹送辊咬钢，卷取基础自动化计算机8通过2号夹送辊液压伺服系统52控制2号夹送辊液压缸51将2号夹送辊投入压力控制。

(13)结束。

其中，上述表述中b的取值范围为50-200mm；g的取值范围为1h-2h,h是带钢目标厚度。

此外，本发明提供的防止卷取机废钢的方法和装置已在某热轧厂2050产线的卷取机上进行了试验性实施。具体的激光检测装置选用激光头发射器(信号处理单元)hokuyo光电传感器fhm-311-2，激光头接收器(信号处理单元)hokuyo光电传感器fhm-201-14k。投入试验5个月以来，未再发生头部叠板和头偏废钢事故。其相关技术数据如下：

距辊面高度l1＝300mm；

距夹送辊的距离l2＝25m；

侧导板打开量b＝100mm；

夹送辊辊缝抬起量g＝h。