阅读说明：本技术 一种型钢粗轧设备及其控制方法 (Profile steel rough rolling equipment and control method thereof ) 是由 张克鹏 吴鹏 丁梦怡 刘文涛 杜伟 宋希光 王峰 魏成勇 于成龙 刘伟 张炎 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种型钢粗轧设备及其控制方法,涉及自动控制技术领域,用于解决在任意角度翻钢的过程中,工作效率低、造成资源浪费的问题。该设备包括PLC控制器和与PLC控制器连接的粗轧机、两个渐进辊道、两个夹持式翻钢机和两个工作辊道,两个渐进辊道、两个夹持式翻钢机和两个工作辊道分别沿轧制方向对称设置于粗轧机的两侧,夹持式翻钢机位于渐进辊道和工作辊道之间；渐进辊道上、夹持式翻钢机和粗轧机上均设有钢坯检测器；夹持式翻钢机设有横移装置、夹送辊、提升装置和旋转装置,横移装置、提升装置和旋转装置上均设有位置传感器；工作辊道的两侧均设有一个推床,其中位于传动侧的推床前方设有翻钢钩。(The application provides a section steel rough rolling device and a control method thereof, relates to the technical field of automatic control, and is used for solving the problems of low working efficiency and resource waste in the process of turning steel at any angle. The equipment comprises a PLC controller, a roughing mill connected with the PLC controller, two progressive roller ways, two clamping type tilting gears and two working roller ways, wherein the two progressive roller ways, the two clamping type tilting gears and the two working roller ways are symmetrically arranged on two sides of the roughing mill along the rolling direction respectively; a billet detector is arranged on the progressive roller way, the clamping type tilting gear and the roughing mill; the clamping type tilting gear is provided with a transverse moving device, a pinch roll, a lifting device and a rotating device, wherein position sensors are arranged on the transverse moving device, the lifting device and the rotating device; both sides of the working roller way are provided with a pusher, wherein a steel turning hook is arranged in front of the pusher on the transmission side.)

一种型钢粗轧设备及其控制方法

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种型钢粗轧设备及其控制方法。

背景技术

型钢是具指有一定截面形状和尺寸的条型钢材，包括H型钢、大角钢、托梁钢、J160a、J160b、钢板桩、履带板等7大类型的钢种。型钢的横截面形状特殊，因此，在制备的过程中需要将普通的钢坯进行轧制，才能获得特定形状的型钢。

在进行型钢粗轧的过程中，一个钢坯往往需要经过多个道次的变形轧制才能获得特定的横截面。根据轧制工艺，在钢坯往复轧制的过程中，某些道次可能需要翻转钢坯。对于箱型坯与矩形坯，其翻转角度通常为90°或180°，用翻钢钩翻钢即能满足翻钢要求。对于一些特殊型钢，如履带板等，由于其在轧制的过程中需要使用一些倾斜的孔型，因此，该类特殊型钢的翻钢角度可能是0-180°之间任意角度，需要使用夹持式翻钢机进行翻钢。

翻钢钩具有结构简单，控制方便的特点，因此，在粗轧的过程中，当只进行90°或180°翻钢时，将翻钢钩设置在粗轧机两侧进行翻钢。当粗轧的过程中有特殊角度的翻钢需求时，则将翻钢钩替换为夹持式翻钢机，以实现任意角度的翻钢。然而，相对于翻钢钩，夹持式翻钢机结构及控制均较为复杂，在任意角度翻钢的过程中，若翻钢角度为90°或180°，则夹持式翻钢机的工作效率则较低，并造成资源浪费。

发明内容

本申请提供了一种型钢粗轧设备及其控制方法，在任意角度翻钢的过程中，工作效率低、造成资源浪费的问题。

本申请的第一方面提供一种型钢粗轧设备，包括PLC控制器和与所述PLC控制器连接的粗轧机、两个渐进辊道、两个夹持式翻钢机和两个工作辊道，其中，

所述两个渐进辊道、所述两个夹持式翻钢机和所述两个工作辊道分别沿轧制方向对称设置于所述粗轧机的两侧，所述夹持式翻钢机位于所述渐进辊道和所述工作辊道之间；所述渐进辊道上、所述夹持式翻钢机和所述粗轧机上均设有钢坯检测器；

所述夹持式翻钢机设有横移装置、夹送辊、提升装置和旋转装置，所述横移装置、所述提升装置和所述旋转装置上均设有位置传感器；

所述工作辊道的两侧均设有一个推床，其中位于传动侧的推床前方设有翻钢钩。

可选的，所述粗轧机为二辊往复式粗轧机，所述粗轧机的两个轧辊之间设有多个孔型空间。

可选的，所述钢坯检测器为热金属检测传器。

本申请的第二方面提供了一种用于控制第一方面提供的型钢粗轧设备的方法，在每一个轧制道次中，PLC控制器控制所述型钢粗轧设备执行如下操作：

S1根据型钢粗轧工序，控制推床对本道次孔型；

S2判断夹持式翻钢机是否处于拿钢状态，若是，则翻钢后执行步骤S3；若否，则根据型钢粗轧工序，判断是否需要翻钢，若不需要翻钢，则直接执行步骤S3；若需要翻钢，则根据翻钢角度将翻钢装置确定为翻钢钩或者夹持式翻钢机，在翻钢装置完成翻钢操作后，执行步骤S3；

S3启动工作辊道和粗轧机，轧制钢坯；

S4根据预设的粗轧工序，判断下道次是否使用夹持式翻钢机；若是，则控制下道次夹持式翻钢机拿钢；

S5根据预设的粗轧工序，判断本道次是否使用夹持式翻钢机；若是，则在本道次翻钢结束并且夹送辊送钢结束之后，控制夹送辊松开并翻转至初始位置，随后执行步骤S6；若否，则直接执行步骤S6；

S6根据预设的粗轧工序，判断下下道次是否使用夹持式翻钢机，若使用夹持式翻钢机，则控制所述夹持式翻钢机移动至下下道次对应的等待位，若否，则移动至初始位置；

S7在检测到钢坯全部通过粗轧机后，本道次结束。

可选的，在执行第一道次之前，所述方法还包括：

S0当检测到钢坯进入渐进辊道后，检测翻钢设备是否处于初始位置，若是，则执行步骤S1；否则，控制所述翻钢设备回归初始位置，随后执行步骤S1。

可选的，在步骤S2中，当所述翻钢装置为翻钢钩时，控制所述渐进辊道停止；

若翻钢角度为90°，执行如下步骤S201：

S201控制操作侧推床打开H/2的距离，控制翻钢钩转动，并控制设有翻钢钩的传动侧推床沿翻钢方向运动，翻转钢坯，推床对本道次孔型；

若翻钢角度为180°，执行两遍步骤S201。

可选的，在步骤S2中，当所述翻钢装置为夹持式翻钢机，则控制所述渐进辊道停止，执行如下步骤S202，

S202控制两侧推床均打开H/2的距离，控制所述夹持式翻钢机运动至拿钢位，并上升到翻钢高度，控制夹送辊夹紧拿钢，并翻转到翻钢角度，随后下降至辊道平面，推床再次对中。

可选的，在步骤S7之后，所述方法还包括：

S8根据加工工序判断本道次是否为最后一道次，若是，则程序结束；若否，则重复执行步骤S1-S8。

可选的，在上述方法中，通过热金属检测器检测所述钢坯是否到达指定位或者是否离开指定位；

若所述热金属检测器检测到上升脉冲信号，则判定钢坯到达指定位置；

若所述热金属检测器检测到下降脉冲信号，则判定钢坯离开指定位置。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

与单独使用夹持式翻钢机实现所有角度翻钢的设备及其控制方法相比，本申请提供的设备将翻钢钩和加持式夹持式翻钢机结合使用，各取所长，利用了翻钢钩结构简单、控制方便的特点，执行90°和180°的翻钢操作，利用了夹持式翻钢机灵活机动、能够实现任意角度翻钢的特点，执行特殊角度的翻钢操作，简化了粗轧的控制过程，提高了轧制效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种型钢粗轧设备的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种型钢粗轧设备的控制方法流程图。

附图标记说明：

1、PLC控制器；2、粗轧机；3、渐进辊道；4、夹持式翻钢机；5、工作辊道；6、推床；7、翻钢钩。

具体实施方式

型钢在粗轧的过程中，通常需要经过多个道次的轧制才能获得特定截面的型钢。型钢的一次轧制变形，即为一个道次。在轧制的过程中，通常轧制工序中最先执行的一个道次称为第一道次，正在执行的道次称为本道次，本道次的下一道次称为下道次，下道次随后的一个道次称为下下道次。基于此，通过如下实施例对本申请提供的技术方案进行如下的说明。

实施例1：

请参阅图1，本申请实施例提供的一种型钢粗轧设备的结构示意图。该型钢粗轧设备包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器和与该PLC控制器连接的粗轧机、两个渐进辊道、两个夹持式翻钢机和两个工作辊道。

两个渐进辊道、两个夹持式翻钢机和两个工作辊道分别沿轧制方向对称设置于该粗轧机的两侧，夹持式翻钢机位于渐进辊道和工作辊道之间。该渐进辊道上、夹持式翻钢机和粗轧机上均设有钢坯检测器。该夹持式翻钢机设有横移装置、夹送辊、提升装置和旋转装置，该横移装置、该提升装置和该旋转装置上均设有位置传感器。该工作辊道的两侧均设有一个推床，其中位于传动侧的推床前方设有翻钢钩。

在本实施例中，该粗轧机为二辊往复式粗轧机，该粗轧机的两个轧辊之间设有多个孔型空间。示例性的，以图1所示方位为例，在本道次中，钢坯从粗轧机的左侧经过轧辊轧制之后进入粗轧机的右侧，随后，在下一道次中，亦可从粗轧机的右侧经过轧辊轧制进入粗轧机的左侧。

需要说明的，粗轧机两侧的设备设置相同，即均设有相同的渐进辊道、夹持式翻钢机、工作辊道、翻钢钩和推床。为了便于描述，在本申请实施例中，不对位于对称位置的两个相同的机器进行命名上的区分，而根据其执行的道次对其进行限定。例如，以图1所示方位为例，在钢坯从粗轧机的左侧经过轧辊轧制进入粗轧机的右侧的过程中，粗轧机左侧的夹持式翻钢机称为本道次夹持式翻钢机，粗轧机右侧的夹持式翻钢机称为下道次夹持式翻钢机。粗轧机左侧的推床称为本道次推床，粗轧机右侧的推床称为下道次推床。

该钢坯检测器为热金属检测传器，也可以为其他类型的检测器，如红外线检测器等。该钢坯检测器用于检测钢坯是否到达指定位或者是否离开指定位。以热金属检测器为例，若该热金属检测器检测到上升脉冲信号，即检测到该脉冲信号从无到有，则判定钢坯到达指定位置。若该热金属检测器检测到下降脉冲信号，即检测到该脉冲信号从有到无，则判定钢坯离开指定位置。

根据粗轧工艺需求，该热金属检测器设定于不同的检测位置。例如，设置于渐进辊道上，用于检测钢坯是否到达渐进辊道；设置于夹持式翻钢机上，用于检测钢坯是否即将进入工作辊道，以及用于检测夹持式翻钢机是否处于拿钢状态；设置于粗轧机上，用于检测钢坯是否已到达粗轧机轧辊或者是否已离开粗轧机轧辊。

该夹持式翻钢机的具体结构参见现有技术，本申请不再赘述。但是，需要说明的是，在该夹持式翻钢机中，该横移装置与横移液压缸连接、该提升装置与提升液压缸连接、该旋转装置与旋转液压缸连接，用于驱动上述各个装置运动。并且，该横移液压缸、提升液压缸和旋转液压缸上均设有位置传感器，用于实时检测并反馈各个装置的位置信息，实现设备的精准控制。

实施例2：

参见图2，本申请实施例提供的一种型钢粗轧设备的控制方法流程图。该方法用于控制实施例1中所提供的型钢粗轧设备，包括如下步骤S0～步骤S8，具体如下所示。

步骤S0，当检测到钢坯进入渐进辊道后，检测翻钢设备是否处于初始位置，若是，则执行步骤S1；否则，控制该翻钢设备回归初始位置，随后执行步骤S1。

在该步骤中，通过设置在本道次渐进辊道上的钢坯检测器检测钢坯是否到达设定位置。当钢坯到达钢坯检测器检测位置时，钢坯检测器会接收到一个上升的脉冲信号，即检测到脉冲信号从无到有，当PLC控制器接收到该上升的脉冲信号时，即判断钢坯到达设定位置。

需要说明的是，该步骤仅在粗轧工序的第一道次前执行，用于在开始轧制之前将粗轧机的所有部件及装置恢复到初始位置，以便于PLC控制器对该型钢粗轧设备进行精准控制。需恢复到初始位置的部分包括粗轧机、渐进辊道、工作辊道、夹持式翻钢机、推床和翻钢钩。其中，对夹持式翻钢机而言，需将其横移装置、夹送辊、提升装置和旋转装置均恢复至初始位置。该初始位置根据设备自身确定，不同设备初始位置有所不同，本申请对此不进行限制。

执行完步骤S0之后，PLC控制器将根据轧制工艺控制型钢粗轧设备执行各个道次的轧制，在每一个轧制道次中，该型钢粗轧设备执行如下的步骤：

步骤S1，根据型钢粗轧工序，控制推床对本道次孔型。

为了满足自动化生产的需求，以及加快轧制的效率，一个粗轧机的两个轧辊之间通常设有多个孔型，以满足各个道次不同的孔型需求，本申请提供的粗轧机最多可设置15个孔型空间，以实现最多15个道次的轧制。

在该步骤中，PLC控制器在确定本道次使用的孔型之后，控制推床运动，对准本道次的孔型，以使钢坯能够正确地对准所要进入的轧制孔型，并在随后轧制的过程中，对钢坯进行适当地矫直。

步骤S2，判断夹持式翻钢机是否处于拿钢状态，若是，则翻钢后执行步骤S3；若否，则根据型钢粗轧工序，判断是否需要翻钢，若不需要翻钢，则直接执行步骤S3；若需要翻钢，则根据翻钢角度将翻钢装置确定为翻钢钩或者夹持式翻钢机，在翻钢装置完成翻钢操作后，执行步骤S3；

示例性的，当本道次为第一道次时，夹持式翻钢机必然不处于拿钢状态，此时直接根据型钢粗轧工序，判断是否需要翻钢，并根据判断结果执行相应的步骤。

或者，当本道次的上一道次使用夹持式翻钢机，并且本也使用夹持式翻钢机的情况下，在上一道次的轧制过程中，本道次的夹持式翻钢机会在轧制的过程中执行拿钢操作，具体参见如下步骤S4。因而，当上一道次结束后，本道次的夹持式翻钢机是处于拿钢状态的，此时，直接执行步骤S3。

或者，当本道次的上一道次并未使用夹持式翻钢机，该夹持式翻钢机必然不处于拿钢状态，此时直接根据型钢粗轧工序，判断是否需要翻钢，并根据判断结果执行相应的步骤。

在该步骤中，根据翻钢角度将翻钢装置确定为翻钢钩或者夹持式翻钢机包括：当翻钢角度为90°或者180°时，确定翻钢装置为翻钢钩。当翻钢角度为不是0°、90°和180°时，将翻钢装置确定夹持式翻钢机。

当该翻钢装置为翻钢钩时，控制该渐进辊道停止，并执行如下的翻钢操作：

若翻钢角度为90°，执行如下步骤S201：

步骤S201，控制操作侧推床打开H/2的距离，控制翻钢钩转动，并控制设有翻钢钩的传动侧推床沿翻钢方向运动，翻转钢坯，推床对本道次孔型。

在90°翻钢的过程中，当操作侧推床打开H/2的距离时，两个推床之间便形成了足够的用于钢坯翻转的空间，此时，翻钢钩转动，从钢坯的底部将钢坯抬起，传动侧推床沿翻钢方向运动，使钢坯的另一端抵靠住操作侧推床，从而在翻钢钩和传动侧推床的工作下将钢坯翻转90°，随后控制推床对本道次孔型。

若翻钢角度为180°，执行两遍步骤S201。也就是说，通过两次90°的翻钢操作，将钢坯翻转180°。

需要说明的是，H为本道次轧制前的钢坯高度，由于每道次都会使钢坯产生形变，因此，在不同的道次中，H的数值有所不同，具体数值根据工艺参数确定。

当该翻钢装置为夹持式翻钢机，则控制该渐进辊道停止，执行如下步骤S202，

步骤S202，控制两侧推床均打开H/2的距离，控制该夹持式翻钢机运动至拿钢位，并上升到翻钢高度，控制夹送辊夹紧拿钢，并翻转到翻钢角度，随后下降至辊道平面，推床再次对本道次孔型。

步骤S3，启动工作辊道和粗轧机，轧制钢坯。

若未翻钢或者本道次使用翻钢钩翻钢，则直接开启粗轧机和工作辊道，使钢坯在工作辊道的作用下被送入粗轧机，开始轧制。

若本道次使用夹持式翻钢机翻钢，则在在开启工作辊道和粗轧机之后，控制夹送辊协同动作，将钢坯送入粗轧机，开始轧制。夹送辊协同动作的目的在于使钢坯保持翻钢角度，以保证粗轧机顺利咬合。

步骤S4，根据预设的粗轧工序，判断下道次是否使用夹持式翻钢机；若是，则控制下道次夹持式翻钢机拿钢。

在一个粗轧工序的多个道次中，可能存在连续几个道次的翻钢角度均为特殊角度(即除过0°、90°和180°的角度)，那么在连续的几个道次中都需要使用夹持式翻钢机。在这种情况下，为了提高轧制效率，做到各个道次之间的紧密衔接，在本道次轧制的过程中，当检测到钢坯通过粗轧机时，便控制下道次的夹持式翻钢机平移至拿钢位，控制旋转装置、提升装置和夹送辊协同作用，执行拿钢操作。当检测到钢坯全部通过粗轧机之后，夹送辊停止转动，并保持拿钢姿势。

该步骤使得夹持式翻钢机在本道次轧制的过程中，直接实现下道次的拿钢操作，有助于提高轧制效率。

步骤S5，根据预设的粗轧工序，判断本道次是否使用夹持式翻钢机；若是，则在本道次翻钢结束并且夹送辊送钢结束之后，控制夹送辊松开并翻转至初始位置，随后执行步骤S6；若否，则直接执行步骤S6；

若本道次使用了夹持式翻钢机，则夹送辊必然处于倾斜的位置，将夹送辊提前恢复至初始位置，有利于提高下一道次翻钢的效率。需要说明的是，夹送辊的初始位置是指夹送辊与地面垂直的位置。

步骤S6，根据预设的粗轧工序，判断下下道次是否使用夹持式翻钢机，若使用夹持式翻钢机，则控制该夹持式翻钢机移动至下下道次对应的等待位，若否，则移动至初始位置。

在该步骤中，夹送辊是处于初始位置的。并且，下下道次对应的等待位是指，在下下道次中的翻钢过程中夹持式翻钢机的翻钢位置。

步骤S7，在检测到钢坯全部通过粗轧机后，本道次结束。

步骤S8，根据加工工序判断本道次是否为最后一道次，若是，则程序结束；若否，则重复执行步骤S1-S8。

在上述方法中，通过热金属检测器检测钢坯是否到达指定位或者是否离开指定位。若该热金属检测器检测到上升脉冲信号，即检测到该脉冲信号从无到有，则判定钢坯到达指定位置。若该热金属检测器检测到下降脉冲信号，即检测到该脉冲信号从有到无，则判定钢坯离开指定位置。

综上所述，在粗轧工序中，本申请提供的型钢粗轧设备及控制方法将翻钢钩和加持式夹持式翻钢机结合使用，各取所长，利用了翻钢钩结构简单、控制方便的特点，执行90°和180°的翻钢操作，利用了夹持式翻钢机灵活机动、能够实现任意角度翻钢的特点，执行特殊角度的翻钢操作，与单独使用夹持式翻钢机实现所有角度翻钢的设备相比，简化了粗轧的控制过程，提高了轧制效率。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。