全连续热轧薄带线断带的紧急情况卷取机自动的控制方法与流程

本发明涉及轧钢自动控制技术领域，具体涉及一种全连续热轧薄带线断带的紧急情况卷取机自动的控制方法。

背景技术：

在全连续热轧薄带生产线中，一旦出现轧机前、后断带的情况，卷取机的正常自动控制时序就被打乱了，卷取机能够迅速响应各种紧急情况，是避免不得已而停轧的重要条件之一，所以能保证各设备在断带的紧急情况下还能够有序自动动作至关重要；常规的断带紧急情况下，卷取机区域通过切换到手动模式下，手动操作将所有设备都准备好，由于断带位置前、后的带钢还在辊道上继续前进，断带位置处新的带钢头部很快会被送到卷取机前，操作工在紧急情况下需要操作辊道、上夹送辊、下夹送辊、卷筒、助卷辊、导板等设备的速度和压下各动作，操作步骤相当复杂，而且紧急情况下现场的应急指挥，操作工要把各设备迅速归位，更是手忙脚乱，所以此种操作方法失误率基本在百分之九十以上了。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种全连续热轧薄带线断带的紧急情况卷取机自动的控制方法，根据带钢在全连续热轧薄带生产线上出现断带的位置不同，将断带分为三种情况：①轧机前的带钢经过轧机且还没有进入2#卷取机之前出现断带；②轧机前的带钢没有断带，经过轧机轧制且飞剪剪切废料后，新的带钢头部进入2#卷取机卷取，并且2#卷取机卷筒与2#夹送辊建立张力后，在2#卷取机卷钢过程中带钢断裂；③轧机前的带钢没有断带，并且经过2#卷取机卷取完成，当2#卷取机内的钢卷重量达到设定卷重h2时，飞剪进行自动剪切，卷取机自动切换，剪切后新的带钢头部进入1#卷取机卷取，并且1#卷取机卷筒与1#夹送辊建立张力后，在1#卷取机卷取过程中带钢断裂，所述2#卷取机相对于1#卷取机除具备基本的自动卷取外还具有飞剪剪切操作；

本发明针对上述三种断带情况分别给出不同的控制方法：

对于第①种断带情况，所述的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤1.1：断带后，控制全连续热轧薄带生产线上的剪后辊道速度提升至大于带钢速度的1.5～4倍准备，所述剪后辊道是指在全连续热轧薄带生产线的水平方向上，从飞剪位置到废料斗位置之间的所有辊道；

步骤1.2：将自动运行状态下的飞剪切换为手动运行状态；

步骤1.3：判断废料长度是否小于废料斗长度，如果废料长度小于废料斗的长度，当第一块钢正常的头部运行到飞剪位置时，手动控制飞剪剪切废料，剪切后的第一块钢的带钢头部在剪后辊道的带动下运行至2#卷取机进行自动卷钢，所述第一块钢是指从卷取机出来的没卷取完成之前的第一卷带钢；

如果废料长度大于等于废料斗的长度，手动控制飞剪执行碎断操作将废料剪短，当第一块钢正常的头部运行到飞剪位置时取消碎断操作，剪切后的第一块钢的带钢头部在剪后辊道的带动下运行至2#卷取机进行自动卷钢；

所述废料是指断带后的第一块钢的非正常头部，第一块钢的头部是否正常根据生产过程中的质检要求判断；

步骤1.4：将手动运行状态下的飞剪切换为自动运行状态，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线的自动卷取进入正常的自动运行状态；

对于第②种断带情况，所述的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤2.1：断带后取消飞剪自动控制操作；

步骤2.2：控制1#导板打开至初始开口度，同时控制1#下夹送辊动作到轧制位，所述轧制位是指将新的带钢头部能够导向进入1#卷取机的下夹送辊位置；

步骤2.3：当1#下夹送辊处于轧制位时，控制1#上夹送辊定位到进钢辊缝，所述进钢辊缝为带钢厚度的0.92～0.95倍；

步骤2.4：当1#热金属检测器未检测到信号时，控制2#卷取机自动升速至当前速度的1.5倍；

步骤2.5：当2#热金属检测器未检测到信号时，建立位于2#卷取机内的带钢尾部的跟踪开始信号，当检测到位于2#卷取机内的带钢尾部的跟踪距离，大于等于2#热金属检测器到2#助卷辊的距离时，控制2#卷取机停机；

步骤2.6：断带后的新的带钢头部需要进入1#卷取机卷取，取消飞剪剪切信号，当1#热金属检测器再次检测到信号后，建立新的带钢头部位置的跟踪开始信号，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线上的1#上夹送辊、1#下夹送辊、1#导板、1#卷取机进入正常的自动运行状态；

对于第③种断带情况，所述的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤3.1：断带后取消飞剪自动控制操作；

步骤3.2：当1#热金属检测器未检测到信号时，控制1#导板打开至初始开口度；

步骤3.3：当1#热金属检测器未检测到信号时，建立位于1#卷取机内的带钢尾部的跟踪开始信号，当跟踪到位于1#卷取机内的带钢尾部的距离，大于等于1#热金属检测器到1#助卷辊的距离时，控制1#卷取机停机；

步骤3.4：当位于1#卷取机内的带钢尾部过1#夹送辊后，控制1#下夹送辊切换到切换位置，控制1#上夹送辊定位到切换位置辊缝，所述切换位置辊缝为带钢厚度的2～4倍；

步骤3.5：断带后的新的带钢头部需要进入2#卷取机卷取，取消飞剪剪切信号，当2#热金属检测器再次检测到信号后，建立新的带钢头部位置的跟踪开始信号，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线上的2#上夹送辊、2#下夹送辊、2#导板、2#卷取机进入正常的自动运行状态。

所述全连续热轧薄带生产线为现有技术。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种全连续热轧薄带线断带的紧急情况卷取机自动的控制方法，根据不同的断带情况，给出了具体不同的控制方案，结合具体的元器件，在断带的紧急情况下，可通过一键干预顺利实现有序的卷取，使得各设备根据断带情况的不同，对卷取区域各设备进行不同断带情况的顺序规则控制，所述控制方法避免了断带后引起的操作人员应对紧急情况的大量操作，大大减少了操作工操作繁杂而引起的大概率失误，同时也避免了手动处理需要停车的问题，不但能够提高生产线的生产效率，还能有效回避生产安全问题；

而且所述控制方法已在某全连续热轧薄带生产线中应用，得到的效果非常好，避免了带钢断带停浇造成的不必要经济损失，也减少了因为断带停车导致的处理废钢时间，同时还减少了因断带停浇而引起的巨大损失。

附图说明

图1为本发明中的全连续热轧薄带生产线部分示意图。

图2为本发明中的第①种断带情况的控制方法编程流程图。

图3为本发明中的第②种断带情况的控制方法编程流程图。

图4为本发明中的第③种断带情况的控制方法编程流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明。

如图1所示，本发明所涉及到的全连续热轧薄带生产线上的部分设备顺序为：轧机前辊道、轧机以及轧机后辊道、1#导板、飞剪、1#热金属设备检测器(简称热检)、1#地下卷取机一套、2#导板、2#热金属设备检测器、2#地下卷取机一套、废料辊道、废料斗，图1中标注的1#～4#表示卷取机的4个助卷辊。

卷筒、每个助卷辊分别由一个液压缸驱动，通过安装在设备内部的1个位移传感器与2个压力传感器对设备控制；上、下夹送辊分别由2个液压缸驱动，检测元件由2个位移传感器，2个有杆腔压力传感器、2个无杆腔压力传感器构成；侧导板分为传动侧与操作侧，各1个液压缸驱动，1个位移传感器，1个有杆腔压力传感器、1个无杆腔压力传感器；上述几个设备都是通过位移传感器、压力传感器对伺服阀进行位置环控制与压力环控制。

主令速度准备好的状态：机上设备速度包括剪后辊道、1#与2#夹送辊速度分别超前于带钢速度1.5～4倍速度，根据电机最大转速而定，剪前辊道的超前速度设定与常规卷取机前辊道超前速度设定一致；所述剪后辊道为飞剪到废料斗水平方向所有辊道；1#卷取机内助卷辊以及卷筒速度根据常规地下卷取机超前速度设定一致，所述剪前辊道为飞剪到轧机方向的所有辊道；

伺服控制系统准备好的状态：1#导板、2#导板分别在初始位置，初始位置即导板完全打开的位置；1#下夹送辊在切换位，2#下夹送辊在切换位，1#上夹送辊、2#上夹送辊位置在打开位，打开位置即辊缝打开至带钢厚度的2倍以上，两台卷取机内设备与常规地下卷取机内设备准备卷钢状态位置设定一致。

本发明提供的一种全连续热轧薄带线断带的紧急情况卷取机自动的控制方法，结合全连续热轧薄带生产线的卷钢工艺路线，在上述全连续热轧薄带生产线上的相应位置安装具体的检测或监控元器件，本实施例中涉及到的相关电气元器件，以及具体功能作用如表1所示，通过控制相应元器件实现全连续热轧薄带生产线断带情况的一键在线自动处理，具体的控制方法如下：

全连续热轧薄带生产线包括2台卷取机：1#卷取机、2#卷取机，定义2#卷取机相对于1#卷取机除具备基本的自动卷取外还具有飞剪剪切操作，按照生产时序，定义从任意卷取机出来的没卷取完成之前的第一卷带钢称为第一块钢，经过轧机的带钢可以进入1#卷取机进行自动卷取，也可以进入2#卷取机进行自动卷取，根据工艺要求，带钢头部经过轧机后，由于带钢头部厚度不均匀，必须选择飞剪切头，切头后的废料运入废料斗，还没有进入卷取机之前的新的带钢头部即为第一块钢带钢头部，因为飞剪距离1#卷取机的距离较短，比飞剪距离2#卷取机距离短很多，1#下夹送辊的切换时间不能满足运输的废料与要进入1#卷取机的第一块钢带钢头部拉开一定距离的时间，即第一块钢无法成功进入1#卷取机，所以第一块钢必须先进入2#卷取机进行卷取；当2#卷取机正在卷钢，并且计算的钢卷重量超过设定卷重h2时，启动飞剪自动剪切功能，剪切后的新的带钢头部进入1#卷取机卷取，当1#卷取内的钢卷重量达到设定卷重h1时，启动飞剪自动剪切功能，剪切后的新的带钢头部进入2#卷取机卷取，以此类推，两台卷取机切换卷钢，根据带钢在全连续热轧薄带生产线上出现断带的位置不同，将断带分为三种情况：

轧机前的带钢经过轧机且还没有进入2#卷取机之前出现断带，这种情况下的断带定义为第一种断带情况，此种情况的特点是：1)飞剪剪切后的废料较短废料斗能够装下时：飞剪由自动剪切切换为手动剪切，操作工根据废料长短进行手动剪切操作后，其余自动控制；2)废料较长，废料斗装不下时，选择飞剪碎断功能，带钢头部正常后，取消飞剪碎断功能，其余自动控制；

轧机前的带钢没有断带，经过轧机轧制且飞剪剪切废料后，新的带钢头部进入2#卷取机卷取，并且2#卷取机卷筒与2#夹送辊建立张力后，在2#卷取机卷钢过程中带钢断裂，这种情况下的断带定义为第二种情况，此种情况的特点是：带钢进入2#卷取机且建张后断带，2#卷取机中的带钢尾部过1#热金属检测器后，取消飞剪跟踪选择功能，其余均为自动控制；2#卷取机内的带钢尾部位置定位，根据2#热金属检测器检失信号进行跟踪计算，最后停车；

轧机前的带钢没有断带，并且经过2#卷取机卷取完成，当2#卷取机内的钢卷重量达到设定卷重h2时，飞剪进行自动剪切，卷取机自动切换，剪切后的新带钢头部进入1#卷取机卷取，并且1#卷取机卷筒与1#夹送辊建立张力后，在1#卷取机卷取过程中带钢断裂，这种情况下的断带定义为第三种断带情况，此种情况的特点是：只需取消飞剪跟踪选择功能,其余均为自动控制。

实施例1：对于第一种断带情况，所述的自动控制方法，编程流程图如图2所示，包括如下步骤：

步骤1.1：断带后，控制剪后辊道速度提升至大于带钢速度的1.5～4倍准备，所述剪后辊道是指在全连续热轧薄带生产线的水平方向上，从飞剪位置到废料斗位置之间的所有辊道；

步骤1.2：将自动运行状态下的飞剪切换为手动运行状态；

步骤1.3：判断废料长度是否小于废料斗长度，如果废料长度小于废料斗的长度，当第一块钢正常的头部运行到飞剪位置时，手动控制飞剪剪切废料，剪切后的第一块钢的带钢头部在剪后辊道的带动下运行至2#卷取机进行自动卷钢；

如果废料长度大于等于废料斗的长度，手动控制飞剪执行碎断操作将废料剪短，当第一块钢正常的头部运行到飞剪位置时取消碎断操作，剪切后的第一块钢头部在剪后辊道的带动下运行至2#卷取机进行自动卷钢；

所述废料是指断带后的第一块钢的非正常头部，第一块钢的头部是否正常根据生产过程中的质检要求判断；

步骤1.4：将手动运行状态下的飞剪切换为自动运行状态，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线的自动卷取进入正常的自动运行状态。

实施例2：对于第二种断带情况，所述的自动控制方法，编程流程图如图3所示，包括如下步骤：

步骤2.1：断带后取消飞剪自动控制操作；

步骤2.2：控制1#导板打开至初始开口度，同时控制1#下夹送辊动作到轧制位，所述轧制位是指将新的带钢头部能够导向进入1#卷取机的下夹送辊位置；

步骤2.3：当1#下夹送辊处于轧制位时，控制1#上夹送辊定位到进钢辊缝，所述进钢辊缝为带钢厚度的0.92～0.95倍；

步骤2.4：当1#热金属检测器未检测到信号时，控制2#卷取机自动升速至当前速度的1.5倍；

步骤2.5：首先当2#热金属检测器未检测到信号时，2#卷取机内的正在卷取的带钢尾部的位置跟踪开始，其次2#卷取机内的正在卷取的带钢尾部的跟踪距离大于等于2#热金属检测器到2#助卷辊的距离时，则控制2#卷取机停机；

步骤2.6：断带后的新的带钢头部需要进入1#卷取机卷取，取消飞剪剪切信号，当1#热金属检测器再次检测到信号后，建立新的带钢头部位置的跟踪开始信号，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线上的1#上夹送辊、1#下夹送辊、1#导板、1#卷取机进入正常的自动运行状态。

实施例3：对于第三种断带情况，所述的自动控制方法，编程流程图如图4所示，包括如下步骤：

步骤3.1：断带后取消飞剪自动控制操作；

步骤3.2：当1#热金属检测器未检测到信号时，控制1#导板打开至初始开口度；

步骤3.3：当1#热金属检测器未检测到信号时，建立位于1#卷取机内的带钢尾部的跟踪开始信号，当跟踪到位于1#卷取机内的带钢尾部的距离，大于1#热金属检测器到1#助卷辊的距离时，控制1#卷取机停机；

步骤3.4：当位于1#卷取机内的带钢的尾部过1#夹送辊后，控制1#下夹送辊切换到切换位置，控制1#上夹送辊定位到切换位置辊缝，所述切换位置辊缝为带钢厚度的2～4倍；

步骤3.5：断带后的新的带钢头部需要进入2#卷取机卷取，取消飞剪剪切信号，当2#热金属检测器再次检测到信号后，建立新的带钢头部位置的跟踪开始信号，断带下的紧急情况处理完成，全连续热轧薄带生产线上的2#上夹送辊、2#下夹送辊、2#导板、2#卷取机进入正常的自动运行状态。

上述实施例1～3中，控制系统选择西门子高精度tdc与西门子plc-414cpu控制器，tdc用来对卷筒、侧导板、夹送辊、助卷辊等由液压系统驱动的设备进行压下控制，而plc-414cpu用来做主令控制，对于要求通讯速度的，tdc中需要卷筒的速度和夹送辊的速度来计算张力等，数据通讯采用tdc与plc-414cpu之间通过dp网络通讯，同时也建有以太网通讯，主要用于对通讯速度要求不高的变量，比如画面显示状态等。

表1电气元器件清单