一种高速线材模块机组间事故处理系统及方法与流程

本发明属于钢铁冶金工业高速线材轧制技术领域，涉及一种高速线材模块机组间事故处理系统及方法。

背景技术：

高速线材，一般采用集中传动线材精轧机，通过精轧机及减定径机组的高速轧制得到满足尺寸要求的产品，并保证线材的产量。目前高速线材生产的终轧保证速度可达115m/s，甚至更高。

同时为了获得良好的产品质量，同时降低生产成本，通常，在高速线材生产过程中采用控轧控冷方式，通过这种方式等可以在不添加微合金元素的前提下，通过低温高压及快速冷却等生产方式，使得奥氏体晶粒得到细化，进而细化最终产品组织，通过细晶强化获得具有强度、良好塑性的产品。

由于高速线材轧制过程中存在较为明显的速降，尤其是高速区的精轧机组及减定径机组，动态降速引起堆钢，传统的高速线材只能采用集中传动的方式，然而采用集中传动方式进行控轧控冷生产高速线材时存在轧件温升高、大规格产品电耗高、辊环消耗高、孔型系统单一等问题。

随着模块轧机的应用，精轧机组采用3组～5组模块轧机，配合1～2组减定径机组，即可实现精轧机组+减定径机组的组合，模块轧机的应用大幅简化了孔型系统，配合机组间水冷，精轧机组温升得到有效控制，大规格产品可以通过空过机架的方式实现，其电耗得到有效控制。

然而，该方案由于多个模块组成精轧机组或减定径机组，模块轧机之间速度需通过电机转速及孔型参数调节，其仍存在咬钢速降及速度不匹配问题，易出现模块轧机间堆钢，尤其是精轧机组与减定径机组之间，且当减定径机组采用独立传动轧机时更易出现堆钢现象。当精轧机组与减定径机组出现故障时，精轧机组与减定径机组之间的坯料无法处理，遗留在导槽中，均需人工打开导槽，人工处理，单次事故处理，至少需要半个小时，浪费了较大的人力及物力，降低了轧机作业率。

因此有必要设计一种高速线材模块机组间，即精轧机组与减定径机组间的事故处理系统，以克服上述问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种高速线材模块机组间事故处理系统及方法，通过在减定径机组前卡断剪的进料端设置在线事故处理系统，解决了精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽内轧件残留的问题，减少了高速区事故后处理时间。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速线材模块机组间事故处理系统，设置在减定径机组前卡断剪的进料端，包括编码器、电磁阀、摆杆装置和剪断装置，所述编码器与所述电磁阀、减定径机组、精轧机组相连，所述电磁阀与所述摆杆装置相连；所述编码器用于接收减定径机组和精轧机组的故障信号并将故障信号转换为控制所述电磁阀通断的指令，所述编码器通过控制所述电磁阀的通断控制所述摆杆装置；所述摆杆装置用于将轧件从正常轧制位导出至所述剪断装置的工作位，所述剪断装置用于将位于工作位的轧件在线剪切碎断。

可选地，所述摆杆装置包括与入口导槽相连的摆杆，以及与所述摆杆和所述电磁阀相连的摆杆驱动装置。

可选地，所述剪断装置包括剪机支座和设置在剪机支座上的用于剪切碎断轧件的剪机本体，以及用于驱动所述剪机本体的剪机驱动装置。

可选地，所述剪机本体与所述剪机驱动装置之间还设有剪机增速装置。

可选地，所述剪机本体为圆盘剪。

可选地，所述剪机增速装置具有一个输入轴和两个旋转方向相反的输出轴，所述述剪机增速装置的输入轴与所述剪机驱动装置的输出轴固定连接；所述圆盘剪包括相对设置且旋转方向相反的剪刀盘，所述剪刀盘包括剪刀传动轴、剪刃支撑架和设置在所述剪刃支撑架周向的若干剪刃，所述剪刀传动轴的一端穿过剪刃支撑架的中心且与其固定连接，另一端与所述剪机增速装置的输出轴固定连接。

可选地，所述圆盘剪的轴心距为650mm～850mm，所述圆盘剪的剪刃≤4对。

可选地，所述剪断装置还包括设置在所述剪机本体下方用于收集碎断后的轧件的剪机废料箱。

可选地，所述摆杆驱动装置为气缸、液压缸或电机。

可选地，所述摆杆驱动装置为伺服电机。

可选地，所述剪机驱动装置为电机。

可选地，所述事故处理系统沿轧线方向长度小于2m。

本发明还提供了一种高速线材模块机组间事故处理方法，在减定径机组前卡断剪的进料端设置用于在线处理位于精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽残留轧件的事故处理系统，事故处理系统包括编码器、电磁阀、摆杆装置和剪断装置，编码器与电磁阀、减定径机组相连，电磁阀与摆杆装置相连，具体包括以下步骤：编码器接收减定径机组的故障信号并将故障信号转换为控制电磁阀通断的指令，编码器通过控制电磁阀的通断控制摆杆装置及时将轧件从正常轧制位导出至剪断装置的工作位，剪断装置将轧件在线剪切碎断。

可选地，编码器还与精轧机组相连，编码器将精轧机组的故障信号转换为控制电磁阀通断的指令。

可选地，减定径机组设有用于检测轧件状态(轧件是否正常运行)的鱼线检测元件，编码器与鱼线检测元件相连并将鱼线的故障信号转换为控制电磁阀通断的指令。

可选地，事故处理系统的电机功率小于40kw。

本发明的有益效果在于：

1.节省事故处理时间，提高轧机作业率。本发明通过在高速线材高速区模块轧机的后组模块机组卡断剪前设置事故处理系统，当线材高速区发生故障时，可快速消除精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽残留钢坯，节省了事故处理时间，提高了轧机作业率。

2.及时处理由精轧机组流出的不良轧件。本发明的编码器与精轧机组相连，当精轧机组的轧制速度有异常时，编码器通过控制电磁阀的通断控制摆杆装置的动作，及时将不良轧件从正常轧钢位导出，经剪断装置剪切碎断，避免了由精轧机组流出的不良轧件流入减定径机组等后续工序。

3.投资及运行成本低。本发明的事故处理系统主要包括摆杆装置、剪断装置、电磁阀和编码器，结构简单可靠，投资成本低；该系统所配电机功率小于40kw，考虑空转及工作电耗，平均每吨钢电耗约为0.015元，电耗极低，运行成本较低。

4.占地空间小。本系统布置于后组模块轧机卡断剪前，剪断装置与扎线并行设置，沿轧线方向，本系统长度小于2m，占地空间小，不影响整体工艺方案及布局。

5.发生堆叠事故时，本发明可以根据工艺要求，对φ5.0mm～φ25.0mm所有成品规格范围内的坯料进行处理，降低后续废钢的切废和运输成本，提高了生产效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明线材生产线高速区工艺布置简图；

图2为本发明模块机组间事故处理系统工艺布置简图；

图3为本发明圆盘剪剪体结构示意图；

图4为本发明模块机组间事故处理系统工作示意图；

图5为本发明模块机组间事故处理系统原理简图。

附图标记：精轧机组后回复段1、事故处理系统2、减定径机组前卡断剪3、减定径机组4、入口导槽21、摆杆22、摆杆驱动装置23、剪机本体24、剪机支座25、剪机增速装置26、剪机驱动装置27、剪机废料箱28、电磁阀29、剪刃支撑架241、剪刀传动轴242、剪刃243、轧制位2101、工作位2102。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图5，一种高速线材模块机组间事故处理系统，设置在减定径机组前卡断剪3的进料端，包括编码器、电磁阀29、摆杆装置和剪断装置，编码器与电磁阀29、减定径机组4、精轧机组相连，电磁阀29与摆杆装置相连；编码器用于接收减定径机组4和精轧机组的故障信号并将故障信号转换为控制电磁阀29通断的指令，编码器通过控制电磁阀29的通断控制摆杆装置；摆杆装置用于将轧件从正常轧制位2101导出至剪断装置的工作位2102，剪断装置用于将位于工作位的轧件在线剪切碎断。

摆杆装置包括与入口导槽21相连的摆杆22，以及与摆杆22和电磁阀29相连的摆杆驱动装置23；摆杆驱动装置23可为气缸、液压缸或伺服电机。

剪断装置包括剪机支座25和设置在其上的用于剪切碎断轧件的剪机本体24和用于驱动剪机本体24的剪机驱动装置27，以及设置在剪机本体24与剪机驱动装置27之间的剪机增速装置26；剪机驱动装置27为电机。

本发明的剪机本体24可为圆盘剪，剪机本体24包括相对设置且旋转方向相反的剪刀盘，剪刀盘包括剪刀传动轴242、剪刃支撑架241和设置在剪刃支撑架241周向的若干剪刃243，剪刀传动轴242的一端穿过剪刃支撑架241的中心且与其固定连接；剪机增速装置26为驱动增速箱，将剪机驱动装置27的驱动力转换为一对旋转方向相反的输出轴输出；剪刀传动轴242的另一端与剪机增速装置26的输出轴固定连接。

为了降低对电机转速的要求，本发明将剪机本体24的剪刃243设为多对，剪刃243可为2对、3对或4对。

为了使剪断装置剪切碎断的轧件不因惯性飞出，本发明将剪机本体24的剪刀传动轴242的轴心距设为650mm～850mm，使碎断的轧件长度既不会因为惯性飞出，又不会因为太长而影响其收集运输。

为便于收集碎断后的轧件，本发明在剪机本体24的下方设有用于收集碎断后的轧件的剪机废料箱28。

本发明的摆杆装置可使减定径机组前卡断剪进料端的入口导槽21摆动一定的角度，将入口导槽21的出口端对准剪断装置的工作位2102，进而实现在减定径机组4和精轧机组出现故障时，编码器通过控制电磁阀29控制摆杆装置动作，以实现及时将轧件从正常轧制位2101导出至剪断装置的工作位2102，再利用剪断装置将轧件在线剪切碎断，可快速消除精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽的残留钢坯，节省了事故处理时间，提高了轧机作业率。

本发明的剪断装置与扎线并行设置，不影响扎线的整体工艺方案及布局，而且本事故处理系统2沿轧线方向的长度小于2m，占地空间小。

本发明还提供了一种高速线材模块机组间事故处理方法，在减定径机组前卡断剪3的进料端设置用于在线处理位于精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽残留轧件的事故处理系统2，事故处理系统2包括编码器、电磁阀29、摆杆装置和剪断装置，编码器与电磁阀29、减定径机组4相连，电磁阀29与摆杆装置相连，具体包括以下步骤：当减定径机组4发生故障时，编码器接收减定径机组4的故障信号并将故障信号转换为控制电磁阀29通断的指令，编码器通过控制电磁阀29的通断控制摆杆装置及时将轧件从正常轧制位2101导出至剪断装置的工作位2102，剪断装置将轧件在线剪切碎断。

为了实现对由精轧机组流出的不良轧件进行及时处理，防止不良轧件流入减定径机组4等后续工序，本发明的编码器还与精轧机组相连，及时将精轧机组的故障信号转换为控制电磁阀通断的指令，进而实现将不良轧件及时从正常轧制位2101导出至剪断装置的工作位2102，避免了不良轧件流入后续工序。

为了使剪断装置既能满足将从正常轧制位2101导出的全部轧件进行剪切碎断的负荷需要，又能最大限度地减少剪断装置的空转成本，本发明将剪断装置的剪切碎断线速度与减定径机组进料口的速度比值设为1.03～1.15。

为了及时准确的获知减定径机组4的堆钢事故，本发明采用减定径机组的鱼线故障信号作为减定径机组的故障信号。

本发明处理轧件的速度可达85m/s，对轧件的碎断规格可达φ16.0mm，所配电机功率小于40kw。

本发明的工作过程如下：

(1)处于正常轧钢时的状态：由模块式精轧机组轧制的轧件经入口导槽21直接进入模块式减定径机组进行多道次连续轧制，轧制完成后，经水箱冷却及回复段回复后进行吐丝收集，工艺流程简单可靠；

(2)模块机组间事故处理系统2工作时：以减定径机组模块轧机鱼线断开为触发信号，编码器接收到减定径机组4的鱼线故障信号后，触发电磁阀29闭合，与之相连的摆杆驱动装置23推动摆杆22，使与之相连的入口导槽21摆动进入剪断装置的工作位，轧件同步进入剪断装置的工作位；圆盘剪对进入其中的轧件进行剪切碎断，碎断后的轧件落入剪机废料箱28，整个处理过程简洁，其系统简单，其对应装备简单可靠，投资成本低；

(3)模块式精轧机组与模块式减定径机组之间的余钢碎断处理完毕后，可由人工干预，停止运行圆盘剪及其传动系统，摆杆22回至轧制位2101，处理灵活；

(4)轧线高速区发生故障时，消除模块式精轧机组与模块式减定径机组之间的导槽残留钢坯，节省了事故处理时间，提高了轧机作业率；

(5)系统所配电机功率小于40kw，考虑空转及工作电耗，平均每吨钢电耗极低，运行成本低。

(6)该系统布置于模块式减定径机组前卡断剪3前，沿轧线方向，长度小于2m，占地空间小，不影响整体工艺方案及布局。

(7)事故时可以根据工艺要求，对φ5.0mm～φ25.0mm所有成品规格范围内的坯料进行处理，降低后续废钢切废、运输成本，提高生产效率。

本发明的事故处理系统原理简单、系统可靠，避免了模块机组间导槽内钢坯存留，减少了高速区事故后处理时间，降低了生产过程中故障处理时间，提高了轧机作业率，提高了收益。本系统不仅可减少高速区事故后处理时间，而且占地面积小，简化了高速区事故后精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽钢坯处理，投资成本低，易于实现工业化生产，具有明显的经济效益。

实施例

参照图1～图5，一种高速线材模块机组间事故处理系统，设置在块式精轧机组后回复段1和模块式减定径机组前卡断剪3之间，包括摆杆装置、剪断装置、电磁阀29和编码器，其中摆杆装置包括摆杆22和摆杆驱动装置23，剪断装置包含剪机本体24、剪机增速装置26、剪机驱动装置27。以轧制φ6.0mm螺纹钢为例，该系统工作原理及工作步骤具体如下：

(1)由粗中轧机组及预精轧机组轧制后的轧件，尺寸为φ18.5mm，经预精轧机组后水箱冷却，经预精轧机组后回复段进行回复，以降低轧件表层与芯部温差，轧件经模块式精轧机组前飞剪切头后，经模块式精轧机组前侧活套，进入模块式精轧机组进行6道次连续轧制，模块式精轧机组轧制完成后，轧件尺寸为φ9.50mm；

(2)正常轧钢时状态：由步骤(1)轧制的轧件经入口导槽21，经模块式减定径机组前卡断剪3，进入模块式减定径机组进行多道次连续轧制，轧制完成后，轧件尺寸为φ6.08mm，经模块式减定径机组后水箱冷却后进入模块式减定径机组后回复段进行回复，以降低轧件表层与芯部温差，轧件经吐丝机前夹送辊进入吐丝机进行吐丝成圈，经风冷线冷却后，而后集卷收集；

(3)模块式减定径机组堆钢：由步骤(1)轧制的轧件在模块式减定径机组轧制时，因轧制不稳定、张力不稳定或轧制缺陷等因素导致轧件在模块式减定径机组的堆钢，轧件导致减定径机组模块轧机鱼线断开；

(4)模块机组间事故处理系统工作：编码器接收到块式减定径机组的堆钢事故信号，触发电磁阀29闭合，与之相连的摆杆驱动装置23推动摆杆22，使入口导槽21从轧件轧制位2101摆动进入剪断装置的工作位2102，轧件同步进入工作位2102；

(5)圆盘剪碎断：圆盘剪对进入其中的轧件进行碎断，由剪机驱动装置27驱动剪机增速装置26，经剪机增速装置的输出轴，带动剪机本体24进行碎断剪切，剪机本体24为圆盘剪，圆盘剪的剪刀传动轴242带动剪刃支撑架241，由剪刃243对轧件进行碎断，碎断后的轧件落入剪机废料箱28；

(6)人工干预处理：模块式精轧机组与模块式减定径机组之间的余钢碎断处理完毕后，由人工干预，停止运行圆盘剪及其传动系统，摆杆22由摆杆驱动装置23拉回至轧制位2101，电磁阀29断开连接；

(7)人工处理故障：调整工对减定径机组4进行事故处理，调整完成后开机轧钢。

本发明具有下列优点：

1)节省事故处理时间，提高轧机作业率。本发明通过在高速线材高速区模块轧机的后组模块机组卡断剪前设置事故处理系统2，当线材高速区发生故障时，可快速消除精轧机组模块与减定径机组模块之间导槽残留钢坯，节省了事故处理时间，提高了轧机作业率。

2)投资及运行成本低。本发明的事故处理系统2主要包括摆杆22、摆杆驱动装置23、电磁阀29、编码器、剪断装置，系统简单，其对应装备简单可靠，投资成本低；该系统所配电机功率小于40kw，考虑空转及工作电耗，平均每吨钢电耗约为0.015元，电耗极低，运行成本低。

3)占地空间小，本系统布置于后组模块轧机卡断剪前，沿轧线方向，长度小于2m，占地空间小，不影响整体工艺方案及布局。

4)发生堆叠事故时，本发明可以根据工艺要求，对φ5.0mm～φ25.0mm所有成品规格范围内的坯料进行处理，降低后续废钢的切废、运输成本，提高生产效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案、系统而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。