阅读说明：本技术 一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法 (Strip steel warping and flattening device and method in rough rolling process ) 是由 张仁其 王诚 吴海飞 朱海华 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法,涉及轧钢自动控制技术领域,翘头平整装置的牌坊安装在辊道的两旁,每个牌坊下面设置一个气缸或液压油缸；平整辊通过轴承座安装在牌坊内,与气缸或液压油缸的活塞杆连接,活塞杆的上升或下降运动带动平整辊的轴承座在牌坊内上下滑动。本发明利用设置在辊道旁的翘扣头检测装置,确定带钢的翘头高度,依据后续机架入口设备的高度判断翘头带钢能否进入机架轧制,如果翘头高度超过了后机架入口设备的高度,则通过控制第一机架的辊缝和轧制方式,自动进行平整后再进行后续轧制,减少废钢和故障停机,也能防止操作人员操作失误导致的故障扩大和对设备的伤害。(The invention discloses a device and a method for flattening the warped head of strip steel in the rough rolling process, and relates to the technical field of automatic control of steel rolling, wherein memorial archways of the warped head flattening device are arranged at two sides of a roller way, and an air cylinder or a hydraulic oil cylinder is arranged below each memorial archway; the leveling roller is arranged in the housing through a bearing seat and is connected with a piston rod of an air cylinder or a hydraulic oil cylinder, and the rising or falling motion of the piston rod drives the bearing seat of the leveling roller to slide up and down in the housing. According to the invention, the warping head height of the strip steel is determined by using the warping head detection device arranged beside the roller way, whether the warped head strip steel can enter the rack for rolling is judged according to the height of subsequent rack inlet equipment, if the warping head height exceeds the height of the subsequent rack inlet equipment, the subsequent rolling is carried out after automatic leveling by controlling the roll gap and the rolling mode of the first rack, the steel scrap and the fault shutdown are reduced, and the fault expansion and the damage to the equipment caused by the misoperation of an operator can also be prevented.)

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法

技术领域

本发明涉及轧钢自动控制技术领域，更具体地指一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法。

背景技术

热轧带钢在轧制过程中受板坯上下表温差、上下辊径差、转速差和变形速率等因素的影响会造成轧制过程中板坯翘头或扣头现象。所谓的翘头和扣头，是指带坯头部被轧辊咬入后，在出口侧形成向上或向下的弯曲，向上的弯曲称为翘头，向下的弯曲称为扣头。当粗轧轧制后的带坯翘头和扣头达到一定的程度时，其危害是很大的，例如会影响后一道次的咬入，严重时造成堆钢；会撞击除鳞箱、保温罩、输送辊道等设备造成设备损坏；另外，翘扣头严重时还会造成中间辊道上的一些设备如边部加热器等无法使用，对产品的质量带来影响。因此生产中控制带坯的翘扣头是非常必要的。随着轧制技术的发展，轧制过程自动化程度越来越高，发明了很多粗轧轧制过程中的翘扣头自动检测和控制技术，这些技术使翘扣头控制实现了全自动调整。

粗轧区域的常规工艺流程如下：厚度210-250mm的连铸板坯经加热炉加热到1200度左右，经过高压水除鳞箱除鳞后、进入第一机架轧制一道次或三道次，之后在第二机架轧制多道次，轧成厚度36-65mm的中间坯供后续机组精轧轧制成卷。但是，由于一个轧制计划中钢种、规格、炉温等一直在变化，翘扣头系数也始终在变化，难免有时会出现带钢翘扣头控制不到位的情况，尤其是粗轧机第一机架最后道次轧制后带钢出现严重翘头，翘头高度超过了第二机架入口设备的高度，带钢就会顶在入口设备上，导致带钢无法进入第二机架轧制的故障发生，翘头的带钢只能手动平整或切割后作为废钢处理。

专利CN2860650，公开了一种可在道次间进行调整的带钢热连轧的粗轧机和中(宽)厚板轧机的轧制线标高调整装置,结构简单紧凑、工作效率高。该装置是在机架上设置可通过抬升轨道垂直抬升轴承座的抬升缸,设置在轴承座与机架之间的支撑垫为阶梯垫,轴承座通过圆弧垫支撑在阶梯垫的阶梯面上,阶梯垫上连接有水平推拉机构。通过水平推拉机构的调整使轴承座通过圆弧垫支撑在阶梯垫的不同的阶梯面上,实现每道次间迅速进行轧线标高的上、下调整,结构简单紧凑且调整范围大,工作效率高,在轧辊磨损后可以进行轧线高度补偿,不仅满足了奥氏体不锈钢的轧制,也能在轧制其它钢种时减少叩头、翘头现象,可广泛地用于带钢热连轧的粗轧机和中(宽)厚板轧机。

专利CN1978081，公开了一种可在道次间进行调整的带钢热连轧的粗轧机和中(宽)厚板轧机的轧制线标高调整装置,结构简单紧凑、工作效率高。该装置是在机架上设置可通过抬升轨道垂直抬升轴承座的抬升缸,设置在轴承座与机架之间的支撑垫为阶梯垫,轴承座通过圆弧垫支撑在阶梯垫的阶梯面上,阶梯垫上连接有水平推拉机构。通过水平推拉机构的调整使轴承座通过圆弧垫支撑在阶梯垫的不同的阶梯面上,实现每道次间迅速进行轧线标高的上、下调整,结构简单紧凑且调整范围大,工作效率高,在轧辊磨损后可以进行轧线高度补偿,不仅满足了奥氏体不锈钢的轧制,也能在轧制其它钢种时减少叩头、翘头现象，可广泛地用于带钢热连轧的粗轧机和中(宽)厚板轧机。

上述专利通过预防和控制翘扣头发生的技术，而不能在已经发生带钢翘头的情况下如何快速处理，确保带钢能够进行后续的轧制，不发生废钢事故。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对热轧带钢在轧制过程中发生带钢翘头的情况不能快速处理的缺陷问题，本发明旨在提出一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法，利用设置在辊道旁的翘扣头检测装置，确定带钢的翘头高度，依据后续机架入口设备的高度判断翘头带钢能否进入机架轧制，如果翘头高度超过了后机架入口设备的高度，则通过控制设置在两个机架间的辊道上方的压翘头装置，自动进行平整后再进行后续轧制，减少废钢和故障停机，也能防止操作人员操作失误导致的故障扩大和对设备的伤害。

(二)技术方案

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置，翘头平整装置的牌坊安装在辊道的两旁，每个牌坊下面设置一个气缸或液压油缸；平整辊通过轴承座安装在牌坊内，与气缸或液压油缸的活塞杆连接，活塞杆的上升或下降运动带动平整辊的轴承座在牌坊内上下滑动。

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整方法，包括以下步骤：

S1、利用翘扣头检测装置检测出带钢翘头的高度，判断是否要平整，如果翘头的高度超过了第二机架入口设备的高度Xmm，则启动平整程序；

S2、立刻停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

S3、跟踪翘头带钢头部位置，第二光电管检测到带钢到达，辊道停止输送，带钢停止在辊道上；

S4、翘头平整装置启动平整作业，气缸下降，油缸位置控制启动，传动侧操作侧同时往目标辊缝动作，同时启动两侧实际辊缝差监测，当偏差超过设定偏差，速度平衡调节器投入工作，减慢快速油缸，并加快慢速油缸使两侧油缸工作同步，防止动作过程中倾斜卡死，带动平整辊下降到离辊道面一定的高度停止；

S5、启动辊道以X米/秒的速度反转，翘头带钢往第一机架方向运行，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

S6、跟踪翘头带钢头部位置，第一光电管检测到带钢已离开时，停止辊道运行；

S7、翘头平整装置设备气缸上升，带动平整辊上升到顶停止；

S8、启动辊道正转，加速到X米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

S9、启动第一机架前面机组作业继续。

根据本发明的一实施例，所述步骤S1，带钢经过第一机架轧制时，奇数道次的带钢头部都会被设置在辊道边上的翘扣头检测装置检测到并拍下头部形状，图像通过数据电缆传输到图像处理计算机，图像处理算法分割出板坯的头部形状数据，并将数据传递给控制算法进行翘曲方向及翘曲程度计算，然后根据翘曲程度确定是否需要平整，如果翘头的高度超过了第二机架入口设备的高度Xmm，则启动平整程序。

根据本发明的一实施例，还包括手动平整操作，包括以下步骤：

1)、翘扣头检测装置没有或故障，操作人员判断翘头过高需要平整；

2)、立刻停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

3)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

4)、操作人员操作翘头平整装置的气缸两侧同时下降，当两侧下降高度差异较大时，可以进行单侧调整，待两侧高度接近时再两侧同时下降，平整辊下降到离辊道面一定的高度停止；

5)、手动转动辊道以X米/秒的速度反转，翘头带钢往第一机架方向运行，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

6)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

7)、操作人员操作翘头平整装置的气缸两侧同时上升，带动平整辊上升到顶停止；

8)、启动辊道正转，加速到X米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

9)、启动第一机架前面机组作业继续。

(三)有益效果

采用了本发明的技术方案，一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法，利用设置在辊道旁的翘扣头检测装置，确定带钢的翘头高度，依据后续机架入口设备的高度判断翘头带钢能否进入机架轧制，如果翘头高度超过了后机架入口设备的高度，则通过控制第一机架的辊缝和轧制方式，自动进行平整后再进行后续轧制，减少废钢和故障停机，也能防止操作人员操作失误导致的故障扩大和对设备的伤害。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是带钢粗轧结构示意图。

图2是本发明平整装置主视图。

图3是本发明平整装置侧视图。

图4是平整辊两侧油缸的位置闭环控制原理图。

图5是平整辊辊缝闭环反馈控制原理图。

图6是本发明平整方法流程图。

附图标记说明：

1、第一机架；2、第二机架；3、带钢；4、翘扣头检测装置；5、平整辊；51、气缸或液压油缸；52、牌坊；53、轴承座；61、第一光电管；62、第二光电管；7、第二机架的入口设备。

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。

不同于带钢的精整和矫直，对带钢平整后的板型有非常高的要求，粗轧轧制过程中的带钢翘头平整，只是对翘头部分进行平整，只要求其翘头的高度低于后机架入口设备的高度就行；又由于粗轧区域轧制的带钢是在1100℃左右高温下进行的，因此其变形抗力也不是很大，所以平整装置不用非常的复杂和强大。

带钢粗轧结构示意图如图1所示，厚度210-250mm的连铸板坯经加热炉加热到1200度左右，经过高压水除鳞箱除鳞后、进入第一机架1轧制一道次或三道次，之后在第二机架2轧制多道次，轧成厚度36-65mm的中间坯供后续机组精轧轧制成卷。但是，由于一个轧制计划中钢种、规格、炉温等一直在变化，翘扣头系数也始终在变化，难免有时会出现带钢3翘扣头控制不到位的情况，尤其是粗轧机第一机架1最后道次轧制后带钢3出现严重翘头，翘头高度超过了第二机架入口设备7的高度，带钢就会顶在入口设备7上，导致带钢无法进入第二机架2轧制的故障发生，翘头的带钢3只能手动平整或切割后作为废钢处理。

结合图2、图3，一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置，翘头平整装置的牌坊52安装在辊道的两旁，每个牌坊下面设置一个气缸或液压油缸51；平整辊5通过轴承座53安装在牌坊52内，与气缸或液压油缸51的活塞杆连接，活塞杆的上升或下降运动带动平整辊5的轴承座53在牌坊52内上下滑动。平整辊5在上升位置时为不工作状态，在最低位置时为工作状态。平整辊在与带钢接触时可以被动转动。

平整辊压下辊缝两侧油缸采用单独位置伺服控制，平整辊两侧油缸的位置闭环控制如图4所示、平整辊辊缝闭环反馈控制如图5所示。平整辊压下辊缝为了防止平整辊动作过程中因两侧不同步发生倾斜后卡死，导致无法上下动作，平整辊压下增加两侧油缸速度平衡控制，保证两侧油缸动作同步，速度平衡控制可以平衡两侧油缸速度；如果左右侧速度差过大，就会造成两侧油缸动作不一致，轧辊倾斜，损伤机械设备，此控制可以减慢快速油缸，并加快慢速油缸，保证两个油缸动作一致。

当速度平衡控制模式已被选择；压下油缸控制在自动模式；位置调节器激活；操作侧和传动侧运动同时向下或者同时向上以下，上述条件确定时，执行速度平衡控制。

结合流程图6，一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整方法，包括以下步骤：

S1、利用翘扣头检测装置检测出带钢翘头的高度，判断是否要平整；

如图1所示，带钢3经过第一机架1轧制时，奇数道次的带钢头部都会被设置在辊道边上的翘扣头检测装置4检测到并拍下头部形状，图像通过数据电缆传输到图像处理计算机，图像处理算法分割出板坯的头部形状数据，并将数据传递给控制算法进行翘曲方向及翘曲程度计算，然后根据翘曲程度确定是否需要平整，如果翘头的高度超过了第二机架2入口设备7的高度Xmm，则启动平整程序；

S2、立刻停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

S3、跟踪翘头带钢3头部位置，光电管62检测到带钢到达，辊道停止输送，带钢停止在辊道上；

S4、翘头平整装置启动平整作业，气缸51下降，油缸位置控制启动，传动侧操作侧同时往目标辊缝动作，同时启动两侧实际辊缝差监测，当偏差超过设定偏差，速度平衡调节器投入工作，减慢快速油缸，并加快慢速油缸使两侧油缸工作同步，防止动作过程中倾斜卡死，带动平整辊5下降到离辊道面一定的高度停止；

S5、启动辊道以X米/秒的速度反转，翘头带钢往第一机架方向运行，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

S6、跟踪翘头带钢3头部位置，光电管61检测到带钢已离开时，停止辊道运行；

S7、翘头平整装置设备气缸51上升，带动平整辊5上升到顶停止；

S8、启动辊道正转，加速到X米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

S9、启动第一机架前面机组作业继续。

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整方法，还包括手动平整操作，包括以下步骤：

1)、翘扣头检测装置没有或故障，操作人员判断翘头过高需要平整；

2)、立刻停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

3)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

4)、操作人员操作翘头平整装置的气缸51两侧同时下降，当两侧下降高度差异较大时，可以进行单侧调整，待两侧高度接近时再两侧同时下降，平整辊5下降到离辊道面一定的高度停止；

5)、手动转动辊道以X米/秒的速度反转，翘头带钢往第一机架方向运行，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

6)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

7)、操作人员操作翘头平整装置的气缸51两侧同时上升，带动平整辊5上升到顶停止；

8)、启动辊道正转，加速到X米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

9)、启动第一机架前面机组作业继续。

实施例：

粗轧第一机架1和第二机架2中心线之间的距离为112米。第一机架轧未道次轧后长度在25米左右，第二机架最后一个偶道次轧制后的长度在50米左右，为了防止第二机架最后一个偶道次轧制后的带钢翘头撞翘头平整装置，因此，翘头平整装置安装在距离第二机架65米的位置。

翘头平整装置设备参数如下：

油缸的设置参数：传动侧和操作侧各一油缸行程＝300mm，油缸无杆腔直径＝100mm，油缸有杆腔直径＝71mm，油缸速度＝30mm/sec；

平整辊的参数：1580mm/500mm(自由辊)

位置传感器:MTS直线型磁尺(传动侧和操作侧各一)。

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整方法，包括以下步骤：

S1、带钢出第一机架；翘扣头检测装置检测到翘头高度为320mm；L1确认是第一机架的最后道次，翘头高度超过了第二机架的入口设备高度300mm；

S2、L1停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

S3、带钢头部被光电管62检测到，辊道停止输送，带钢停止在辊道上；

S4、翘头平整装置的气缸51下降，带动平整辊5下降到离辊道面高度150mm位置停止；

S5、辊道以1米/秒的速度反转，带钢往第一机架方向运动，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

S6、第一光电管61检测到带钢离开，辊道停止输送，带钢停止在辊道上；

S7、翘头平整装置设备气缸51上升，带动平整辊5上升到顶停止；

S8、启动辊道正转，加速到4.5米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

S9、启动第一机架前面机组作业继续。

一种粗轧轧制过程中的带钢翘头平整方法，还包括手动操作，包括以下步骤：

1)、翘扣头检测装置没有或故障，操作人员判断翘头过高需要平整；

2)、立刻停止第一机架前面机组抽钢、轧制，已在进行中的，本作业步骤完成后停止下一步作业，在机架前后等待；

3)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

4)、操作人员操作翘头平整装置的气缸51两侧同时下降，当两侧下降高度差异20mm时，可以进行单侧调整，待两侧高度接近时再两侧同时下降，平整辊5下降到离辊道面150mm高度停止；

5)、手动转动辊道以1米/秒的速度反转，翘头带钢往第一机架方向运行，带钢的翘头部分在经过平整辊时被压低；

6)、操作人员判断翘头带钢头部已过了翘头平整装置，手动停止辊道输送，带钢停止在辊道上；

7)、操作人员操作翘头平整装置的气缸51两侧同时上升，带动平整辊5上升到顶停止；

8)、启动辊道正转，加速到4.5米/秒的速度把带钢送往第二机架轧制；

9)、启动第一机架前面机组作业继续。

综上所述，采用了本发明的技术方案，粗轧轧制过程中的带钢翘头平整装置及方法，利用设置在辊道旁的翘扣头检测装置，确定带钢的翘头高度，依据后续机架入口设备的高度判断翘头带钢能否进入机架轧制，如果翘头高度超过了后机架入口设备的高度，则通过控制第一机架的辊缝和轧制方式，自动进行平整后再进行后续轧制，减少废钢和故障停机，也能防止操作人员操作失误导致的故障扩大和对设备的伤害。