提高热轧生产线切头剪切尾稳定性的控制系统改造

谢光远，王培培，肖胜亮

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

热轧生产线切头剪的主要功能是切去中间坯的头部和尾部，以保证带钢头部和尾部状态良好，便于顺利穿带及减少甩尾。在使用过程中，出现了尾部剪切量不准确等问题，降低了成材率，严重时造成堆钢事故发生。经过对异常情况分析，我们完善了硬件传感器，并对控制程序进行了优化，解决了尾部剪切过长和剪切量不稳定的问题。

1 切头剪剪切系统介绍

切头剪安装在精轧除鳞机（FSB）前和中间辊道之后，为转鼓式双切剪，上下剪鼓各安装合金钢剪刃。工作时电机驱动剪鼓运转，两对剪刃对中间坯实施切头和切尾，剪刃位置由位置编码器反馈。

正常轧钢时，控制系统根据跟踪信号，自动进行切头、切尾的剪鼓转速控制和启动、停车及剪刃定位控制，操作人员在HMI上选择切头尾模式，该模式分为L2模式和HMI模式。L2模式为L2系统自动设置是否切头尾及应剪切的长度，HMI模式为操作人员手动输入上述信息。

如图1所示，切头剪准备进行切头动作时，其参与切头的一对剪刃停止在PARK位，当板坯头部由剪前热金属检测器检测到时，PLC程序通过粗轧R2主电机编码器的速度反馈对带钢头部的行走的距离进行计算，达到设定的长度时，参与切头的一对剪刃顺时针方向进行预摆动用以增加剪切力，然后向逆时针方向进行摆动对带钢的头部进行剪切，剪切完成后继续逆时针旋转维持剪鼓的转动惯性，后顺时针摆动使切尾的一对剪刃至PARK位。

当带尾由切头剪前热金属检测器检测到OFF时，通过FSB上夹送辊电机编码器检测的速度反馈对尾部的行走距离进行计算，达到设定长度时，完成切尾动作，剪刃的动作过程与切头的过程基本一致。切尾完成后，切头的一对剪刃摆动至PARK位等待对下一支带钢。

2 切头剪切尾不稳定的问题改进

2.1 切头剪切尾过长的问题分析及处理

如图2所示，由于长期磨损使精除鳞夹送辊无法压严，除鳞水喷溅形成水雾，导致HMD4000/4001检测产生了误差，发出OFF的信号，使带钢尾部提前剪切。通过上述分析，在硬件及控制程序两方面进行了改进。硬件方面，在热金属检测器HMD4000/4001周边架设轴流风机，吹散其水雾，提高检测元件的准确性。软件方面，对程序中的HMD4000/4001变量的连接方式进行了修正，使两个热检同时检测到OFF信号时对切尾命令进行触发，并在程序中加入带钢在R2抛钢后才可进行切尾的连锁条件，保证切尾不至过长。

图2 切头剪切尾过长数据采集

2.2 切头剪切尾量不准的问题分析及处理

切尾时出现剪切量不准确的问题，通过对数据的分析，HMD4000/4001并未出现闪断，切尾量的长度计算控制程序中显示，当HMD4000/4001检测到尾部通过后发出OFF信号，此时FSB上夹送辊电机编码器发出计数命令，带钢尾部的行走距离通过该编码器脉冲计数进行计算的，当计算所得到的带钢尾部行走距离达到L2或HMI设定的长度后，切头剪执行切尾动作。通过对现场设备的确认，发现精轧除鳞上夹送辊的辊身和轴承座由于长期磨损，转动时出现时快时慢的现象，这就造成了编码器所检测到速度时快时慢，所发出的脉冲信号不准确，导致带尾的跟踪和实际带尾的位置有偏差, 从而出现了切尾量不稳定的问题。

通过上述分析，我们对现场夹送辊的实际辊径进行了测量，同时对夹送辊上辊和下辊的速度反馈进行采集并对比，通过计算我们对FSB夹送辊在参与速度检测的辊径补偿值进行了修正，投入使用后，切尾功能在薄规格轧制过程中能够稳定、可靠运行，取得了良好的效果，大大减少了事故率。

图1 切头剪切头尾剪刃位置示意图

3 结语

通过实际应用发现,控制程序改进后，带钢的尾部跟踪正常，实际的切尾长度符合规定要求，剪切状态稳定，对切尾功能的优化达到了预期的目的和效果，通过改造为企业提高产品成材率、减少甩尾次数、改善卷型、提高产品质量起到一定的推进作用。