本發(fā)明涉及高速線材生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種高速線材軋線故障處理方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，社會不斷的進(jìn)步，目前，國內(nèi)的一些大型鋼廠過大生產(chǎn)，不斷進(jìn)取，進(jìn)行新建、改造、搬遷，軋鋼技術(shù)不斷提高。自動化控制精度提高，產(chǎn)能不斷增大，設(shè)備故障率大大降低，生產(chǎn)效率不斷提升。目前國內(nèi)各大鋼廠的軋鋼系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)均采用PLC或DCS作為主控系統(tǒng)，配合電氣傳動、機(jī)械裝置等各大系統(tǒng)，完成從原料到成品的工作。為不斷提高產(chǎn)量，提高有效生產(chǎn)率，迫切需要解決一些實質(zhì)的問題，如在生產(chǎn)過程中，不得不出現(xiàn)故障時，如何投入最少的勞動力、物力等進(jìn)行故障處理，減少故障處理時間，盡快恢復(fù)生產(chǎn)等。

在出現(xiàn)故障時，尤其是當(dāng)精軋機(jī)或后段出現(xiàn)故障時，為保護(hù)設(shè)備安全，需要動作3號飛剪，將軋件進(jìn)行剪斷，讓后來的軋件進(jìn)入碎斷剪中。在軋線出現(xiàn)故障時，PLC同時向3號飛剪和卡斷剪發(fā)出動作命令，卡斷剪是一個電磁閥驅(qū)動氣缸動作，3#飛剪則是電機(jī)旋轉(zhuǎn)動作，卡斷剪的動作時間較短，3#飛剪從動作到完成需要一定時間(一般為幾十毫秒)，由于此時紅鋼線速度較大(大于10m/s)，由此會造成在啟動飛剪故障剪切時，由于卡斷剪先接觸到高溫軋件，高速行駛的軋件由于大慣性，使高溫軋件自身發(fā)生彎曲形變，導(dǎo)致軋件偏離飛剪剪切位，當(dāng)飛剪行至剪切位置時，不能剪切到軋件或者有效剪斷軋件而造成飛剪處大量堆鋼。高溫廢鋼在剪刃上，不但增加了處理難度，使得故障時間大大加長，而且若不及時處理，高溫紅鋼將對3#飛剪機(jī)械設(shè)備有所損害，影響設(shè)備的壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速線材軋線故障處理方法，其減少軋線故障時間，盡快恢復(fù)生產(chǎn)，且不會造成堆鋼，不會影響設(shè)備的壽命。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種高速線材軋線故障處理方法，包括如下步驟：

S1)在PLC內(nèi)預(yù)先設(shè)定電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀、減速機(jī)的減速比i、飛剪剪切直徑d，將飛剪加速行程所對應(yīng)的角度設(shè)定為p和飛剪勻速行程所對應(yīng)的角度設(shè)定為p₁；計算出飛剪剪切的最大線速度v_max，π為圓周率，根據(jù)最大線速度v_max和最大加速度a_max的關(guān)系有如下公式得出電機(jī)驅(qū)動的是減速機(jī)，飛剪剪刃是安裝在減速機(jī)轉(zhuǎn)盤上，驅(qū)動飛剪剪刃。

S2)當(dāng)飛剪前熱金屬檢測儀HMD檢測到軋件時，PLC以當(dāng)前軋件速度v₀為計算基數(shù)，計算飛剪總行程所要用的時間t，從而計算故障啟動飛剪切廢后延時啟動卡斷剪的時間T，T＝t+t₀，計算步驟為：

S21)設(shè)定飛剪以v為剪切速度，v＝kv₀，v₀為軋件線速度，k為超前系數(shù)，為人工干預(yù)量，剪切速度v介于v₀和v_max之間，即v₀≤v≤v_max；

為了使得在故障剪切時，能夠讓剪刃早一點(diǎn)達(dá)到勻速階段，能提高剪切效率，讓飛剪在較短的時間內(nèi)達(dá)到剪切速度，以最大加速度計算，取a＝a_max，這樣既化簡了計算難度，又可以得到較高加速度，更能滿足飛剪的剪切，因此取飛剪的最大加速度a_max為飛剪加速行程的飛剪的加速度a，即a＝a_max，根據(jù)公式v²＝2a_maxp₂可得出，飛剪加速行程所對應(yīng)的角度的實際值p₂為根據(jù)公式v＝a_maxt₁可得出飛剪剪刃加速運(yùn)動所要用的時間t₁為

S22)根據(jù)步驟S21)得到的飛剪加速行程所對應(yīng)的角度的實際值p₂，計算出飛剪勻速行程所對應(yīng)的角度的實際值為(p+p₁-p₂)，根據(jù)飛剪剪刃勻速運(yùn)動時對應(yīng)的速度時間關(guān)系，可得出飛剪剪刃勻速運(yùn)動所要用的時間t₂，

S23)根據(jù)步驟S21)得到的飛剪剪刃加速運(yùn)動的時間t₁以及步驟S22)得到的飛剪剪刃勻速運(yùn)動的時間t₂計算出飛剪總行程所要用的時間t＝t₁+t₂，整理可得

S3)將PLC內(nèi)的定時器的定時時間設(shè)置為T＝t+t₀，t₀為人為修正時間。t₀只是一個附加時間，實際應(yīng)用中一般為20～50毫秒，因軋件速度較快，附加時間過大，卡斷剪就相比飛剪越晚動作，則故障時進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件就越多，對精軋機(jī)組不利。

S4)PLC實時監(jiān)測軋線故障，當(dāng)軋線出現(xiàn)故障時，判斷是否需要飛剪做出故障剪切，若是，則PLC控制器發(fā)出飛剪動作命令給飛剪系統(tǒng)，啟動飛剪，啟動飛剪的同時開始計時，當(dāng)計時達(dá)到時間T時，PLC控制器發(fā)出卡斷剪動作命令給卡斷剪系統(tǒng)，啟動卡斷剪，飛剪將軋件剪斷后，之后的連續(xù)軋件通過轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管進(jìn)入碎斷剪進(jìn)行碎斷剪切。

超前系數(shù)k需滿足：1.0≤k≤1.5，且根據(jù)k計算出來的飛剪剪切速度v應(yīng)滿足v₀≤v≤v_max。

若所設(shè)的v低于v₀，PLC自動將飛剪速度設(shè)置成v₀，即此時v＝v₀；若所設(shè)的v高于v_max，PLC自動將飛剪速度設(shè)置成v_max，即此時v＝v_max。

計算加速度a是根據(jù)飛剪前機(jī)架軋機(jī)線速度v計算出來的，一旦飛剪啟動，飛剪的剪切速度便固定，因而加速度也固定，該加速度a與最大加速度a_max有一定的對應(yīng)關(guān)系：通過公式：v²＝2ap和v_max²＝2a_maxp可得出：

v為飛剪的剪切速度，v₀為軋件線速度，二者的關(guān)系為v＝kv₀，k為超前系數(shù)，在正常軋制時，該參數(shù)k為定值，不會發(fā)生變化，需要人為干預(yù)才能變化k；即是說v不能低于軋件的線速度，若所設(shè)的的v低于v₀，PLC自動將飛剪速度設(shè)置成v₀，即此時v＝v₀。實際上v₀和v_max都是作為飛剪剪切速度的限幅速度，v₀為剪切的最低速度，v_max為飛剪剪切的最高速度，剪切速度v是介于這兩個速度之間的，即

軋件線速度v0的速度值由軋機(jī)編碼器采集電機(jī)轉(zhuǎn)速而得，通過直流調(diào)速裝置以PROFIBUS-DP的通訊方式傳送給PLC控制器。

在正常軋制時，飛剪按照正常的功能對軋件進(jìn)行切頭，飛剪未切頭時，轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管處于飛剪與精軋機(jī)連接處，即過鋼位，當(dāng)飛剪切頭后，軋件順利進(jìn)入精軋機(jī)組后，轉(zhuǎn)轍器動作，將導(dǎo)管指向碎斷剪剪槽，即碎斷位，若未啟動飛剪故障剪切，則轉(zhuǎn)轍器在飛剪上游機(jī)架拋鋼后轉(zhuǎn)回過鋼位，待軋件全部軋出，等待下一次軋件進(jìn)入轉(zhuǎn)轍器，重復(fù)上述過程。啟動飛剪故障剪切時，轉(zhuǎn)轍器不會發(fā)生動作；轉(zhuǎn)轍器動作在自動模式下，正常位置是在過鋼位，當(dāng)軋件順利進(jìn)入精軋機(jī)組后轉(zhuǎn)轍器才動作，移動至碎斷位，當(dāng)上游機(jī)架拋鋼后，飛剪前熱金屬檢測儀HMD12檢測到無紅鋼信號(即軋件尾部離開HMD12)時，轉(zhuǎn)轍器自動轉(zhuǎn)向過鋼位。

飛剪系統(tǒng)由直流電機(jī)、飛剪機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、齒輪減速系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)(如光電編碼器、冷卻裝置等)組成。飛剪的由直流電機(jī)動作而動作。飛剪剪刃動作軌跡為圓弧形。

卡斷剪系統(tǒng)由卡斷剪機(jī)械系統(tǒng)、氣缸、電磁閥、冷卻裝置和自動控制系統(tǒng)等構(gòu)成，卡斷剪的動作軌跡為直線行程。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過對飛剪與卡斷剪的配合精度的優(yōu)化，當(dāng)出現(xiàn)堆鋼觸發(fā)飛剪自動或手動切廢時，飛剪啟動后延時時間T啟動卡斷剪，此時飛剪剪后軋件順利經(jīng)轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管進(jìn)入碎斷剪，并未在飛剪處造成堆鋼；且卡斷剪動作后，進(jìn)入精軋機(jī)組的軋件明顯減少，有效的保護(hù)了設(shè)備。在本發(fā)明的方法投入期間，產(chǎn)線出現(xiàn)故障切廢時，由卡斷剪和飛剪配合不好而剪造成堆鋼的次數(shù)為零。同時節(jié)約了2—3名操作工人，減少了故障處理時間。為型線廠達(dá)產(chǎn)達(dá)效做出了有力保障。

本發(fā)明是基于線材軋線實際現(xiàn)狀而提出的，當(dāng)軋線出現(xiàn)故障啟動飛剪切廢功能后，軋件能夠順利進(jìn)入碎斷剪切系統(tǒng)，減少故障處理點(diǎn)，減少故障處理的人員安排，減少全線整體的故障處理時間，使系統(tǒng)能夠盡快恢復(fù)生產(chǎn)，從根本上降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，保證了全線的可開動率。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高速線材軋線故障處理方法的流程圖。

具體實施方式

參見圖1，本實施例公開了一種高速線材軋線故障處理方法，包括如下步驟：

S1)在PLC內(nèi)預(yù)先設(shè)定電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀、減速機(jī)的減速比i、飛剪剪切直徑d，將飛剪加速行程所對應(yīng)的角度設(shè)定為p和飛剪勻速行程所對應(yīng)的角度設(shè)定為p₁。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀(單位r/min)，飛剪剪切直徑d(單位m)，減速機(jī)的減速比i，設(shè)定的飛剪加速角度p和勻速角度p₁，角度單位為(度)，軋件線速度v₀(單位m/s)均為已知量。v_max為飛剪在最大加速度a_max(即電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N₀)時，對應(yīng)的飛剪剪刃最大線速度。

設(shè)飛剪剪刃的初始位置為p₀(單位度)，飛剪加速角度為p(單位度)，勻速的行程為p₁(單位度)，飛剪的最大加速度為a_max，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為N₀，減速比為i，d為飛剪剪切直徑，通過圓周運(yùn)動規(guī)律，有如下公式：

飛剪剪刃最大剪切線速度v_max如式

π為圓周率。

對應(yīng)有最大線速度和最大加速度的關(guān)系有如式

得出

S2)當(dāng)飛剪前熱金屬檢測儀HMD檢測到軋件時，PLC以當(dāng)前軋件速度v₀計算飛剪總行程所要用的時間t，從而計算故障啟動飛剪切廢后延時啟動卡斷剪的時間T，T＝t+t₀，計算步驟為：

S21)設(shè)定飛剪以v為剪切速度，v＝kv₀，v₀為軋件線速度，k為超前系數(shù)，剪切速度v介于v₀和v_max之間，即v₀≤v≤v_max。超前系數(shù)k滿足：1.0≤k≤1.5。

為了使得在故障剪切時，能夠讓剪刃早一點(diǎn)達(dá)到勻速階段，能提高剪切效率，讓飛剪在較短的時間內(nèi)達(dá)到剪切速度，以最大加速度計算，取a＝a_max，這樣既化簡了計算難度，又可以得到較高加速度，更能滿足飛剪的剪切，因此取飛剪的最大加速度a_max為飛剪的加速度a，即a＝a_max，根據(jù)公式v²＝2a_maxp₂可得出，飛剪加速行程所對應(yīng)的角度的實際值p₂為根據(jù)公式v＝a_maxt₁可得出飛剪剪刃加速運(yùn)動所要用的時間t₁為

S22)根據(jù)步驟S21)得到的飛剪加速行程所對應(yīng)的角度的實際值p₂，計算出飛剪勻速行程所對應(yīng)的角度的實際值為(p+p₁-p₂)，根據(jù)飛剪剪刃勻速運(yùn)動時對應(yīng)的速度時間關(guān)系，可得出飛剪剪刃勻速運(yùn)動所要用的時間t₂，

S23)根據(jù)步驟S21)得到的飛剪剪刃加速運(yùn)動的時間t₁以及步驟S22)得到的飛剪剪刃勻速運(yùn)動的時間t₂計算出飛剪總行程所要用的時間t＝t₁+t₂，整理可得

S3)將PLC內(nèi)的定時器的定時時間設(shè)置為T＝t+t₀，t₀為人為修正時間；

S4)PLC實時監(jiān)測軋線故障，當(dāng)軋線出現(xiàn)故障時，判斷是否需要飛剪做出故障剪切，若是，則PLC控制器發(fā)出飛剪動作命令給飛剪系統(tǒng)，啟動飛剪，啟動飛剪的同時開始計時，當(dāng)計時達(dá)到時間T時，PLC控制器發(fā)出卡斷剪動作命令給卡斷剪系統(tǒng)，啟動卡斷剪，飛剪將軋件剪斷后，之后的連續(xù)軋件通過轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管進(jìn)入碎斷剪進(jìn)行碎斷剪切。

計算加速度a是根據(jù)飛剪前機(jī)架軋機(jī)線速度v計算出來的，一旦飛剪啟動，飛剪的剪切速度便固定，因而加速度也固定，該加速度a與最大加速度a_max有一定的對應(yīng)關(guān)系：通過公式：v²＝2ap和v_max²＝2a_maxp可得出：v_max可以通過額定電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀、設(shè)備減速比i等參數(shù)計算出來，π為圓周率，根據(jù)最大線速度v_max和最大加速度a_max的關(guān)系有如下公式得出

v為飛剪的剪切速度，v₀為軋件線速度，二者的關(guān)系為v＝kv₀，k為超前系數(shù)，在正常軋制時，該參數(shù)k為定值，不會發(fā)生變化，需要人為干預(yù)才能變化k；即是說v不能低于軋件的線速度，若所設(shè)的的v低于v₀，PLC自動將飛剪速度設(shè)置成v₀，即此時v＝v₀。實際上v₀和v_max都是作為飛剪剪切速度的限幅速度，v₀為剪切的最低速度，v_max為飛剪剪切的最高速度，剪切速度v是介于這兩個速度之間的，即

取最大加速度為當(dāng)時的加速度，即a＝a_max，這樣既化簡了計算難度，又可以得到較高加速度，滿足飛剪的剪切。在剪切時，當(dāng)采用的加速度為飛剪的最大加速度時，即a＝a_max，飛剪剪刃速度從0加速到v結(jié)束時，剪刃所走過的行程設(shè)為p₂，根據(jù)式v²＝2a_maxp₂可得出，飛剪以v為剪切速度時，加速所走過的行程實際為

飛剪以v為剪切速度進(jìn)行軋件剪切時，其實際加速的行程和實際勻速的行程則需要修正：飛剪從零加速，再到加速結(jié)束，最后勻速剪切完成，共同走過的行程為(p+p₁)，而當(dāng)飛剪以最大加速度加速結(jié)束后，實際勻速的行程應(yīng)為(p+p₁-p₂)，即為修正后的勻速行程，修正后的加速行程則為

由式子v＝a t₁＝a_maxt₁和可得出加速的時間則有加速和勻速的時間t＝t₁+t₂，整理可得

采用上述公式t是在軋件從飛剪上游機(jī)架軋出，飛剪前熱金屬檢測儀HMD12檢測到信號時計算的，即每一支軋件的軋制都要計算一次t，即當(dāng)熱金屬檢測儀HMD12從無信號到有信號，即是軋件頭部進(jìn)入HMD12區(qū)域，可以判斷一支新軋件，PLC則通過此信號的觸發(fā)，計算出時間t，以便故障剪切時啟動飛剪需延時啟動卡斷剪的時間。當(dāng)計算完t后再加上一個人為修正時間t₀，預(yù)設(shè)值PLC的定時器中，即PLC定時器的預(yù)設(shè)值T＝t+t₀，當(dāng)系統(tǒng)或人為觸發(fā)飛剪碎斷信號其需要動作卡段剪時，再啟動飛剪剪切時，同時啟動定時器，當(dāng)定時器計時只T時，則啟動卡斷剪動作，完成對軋件的碎斷，使軋件順利通過轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管進(jìn)入到碎斷剪中，減少故障和故障處理時間。

在正常軋制時，飛剪按照正常的功能對軋件進(jìn)行切頭，飛剪未切頭時，轉(zhuǎn)轍器導(dǎo)管處于飛剪與精軋機(jī)連接處，即過鋼位，當(dāng)飛剪切頭后，軋件順利進(jìn)入精軋機(jī)組后，轉(zhuǎn)轍器動作，將導(dǎo)管指向碎斷剪剪槽，即碎斷位，若未啟動飛剪故障剪切，則轉(zhuǎn)轍器在飛剪上游機(jī)架拋鋼后轉(zhuǎn)回過鋼位，待軋件全部軋出，等待下一次軋件進(jìn)入轉(zhuǎn)轍器，重復(fù)上述過程。啟動飛剪故障剪切時，轉(zhuǎn)轍器不會發(fā)生動作；轉(zhuǎn)轍器動作在自動模式下，正常位置是在過鋼位，當(dāng)軋件順利進(jìn)入精軋機(jī)組后轉(zhuǎn)轍器才動作，移動至碎斷位，當(dāng)上游機(jī)架拋鋼后，飛剪前熱金屬檢測儀HMD12檢測到無紅鋼信號(即軋件尾部離開HMD12)時，轉(zhuǎn)轍器自動轉(zhuǎn)向過鋼位。

本發(fā)明解決飛剪與卡斷剪的動作配合問題，即要保證3號飛剪和卡斷剪的同步，不堆鋼，進(jìn)而保證設(shè)備尤其是精軋機(jī)組的安全。所謂的飛剪與卡斷剪“同步”，指動作的同步而非時間的同步，是指飛剪與卡斷剪在動作后，飛剪和卡斷剪的剪刃幾乎同時接觸到軋件。而兩設(shè)備的行程不一樣，則需要行程長的設(shè)備先動作，行程短的設(shè)備后動作，最終達(dá)到兩剪刃幾乎同時接觸軋件，完成軋件剪切，軋件順利通過導(dǎo)管進(jìn)入到碎斷剪中。因卡斷剪動作在飛剪動作之后延時啟動的，實際上飛剪在故障剪切時，通過人工修正時間t₀后，飛剪剪刃應(yīng)比卡斷剪先接觸到軋件，這是實際應(yīng)用中能夠接受的。

飛剪的剪切行程長，卡斷剪行程短，因此PLC發(fā)出飛剪動作命令后，經(jīng)過時間T后發(fā)出卡斷剪動作命令。卡斷剪動作行程相比飛剪動作行程極短，可設(shè)當(dāng)飛剪剪刃接觸軋件時，飛剪剪刃與軋件的夾角為0°，此時發(fā)出卡斷剪動作命令，近似卡斷剪剪刃與飛剪剪刃同時接觸軋件。

在軋制過程中，飛剪前機(jī)架的軋輥線速度等于軋件的出口速度v，該速度值由軋機(jī)編碼器采集電機(jī)轉(zhuǎn)速而得，通過直流調(diào)速裝置以PROFIBUS-DP的通訊方式傳送給PLC，PLC根據(jù)相關(guān)參數(shù)如減速比等進(jìn)行速度換算而得來。

本發(fā)明是基于線材軋線實際現(xiàn)狀而提出的，當(dāng)軋線出現(xiàn)故障啟動3號飛剪切廢功能后，軋件能夠順利進(jìn)入碎斷剪切系統(tǒng)。在本發(fā)明的方法投入期間，產(chǎn)線出現(xiàn)故障切廢時，由卡斷剪和飛剪配合不好而剪造成堆鋼的次數(shù)為零。同時節(jié)約了2—3名操作工人，減少了故障處理時間，為型線廠達(dá)產(chǎn)達(dá)效做出了有力保障。

本發(fā)明不僅僅局限于上述實施例，在不背離本發(fā)明技術(shù)方案原則精神的情況下進(jìn)行些許改動的技術(shù)方案，應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。