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热轧优化剪切系统介绍
作者：宁勇亮
来源：《数字技术与应用》2014年第01期
摘要：为了减少热轧带钢中间坯头部和尾部的切损，精轧机组前的飞剪采用了优化剪切系统来控制。优化剪切系统的使用不仅减低了带钢的切损，还有利于精轧机的咬钢，尤其是在薄系列热轧带钢生产中拥有着良好的应用效果。 关键词：热轧 飞剪控制 优化剪切
中图分类号：TG333.21 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）01-0228-01 Abstract：In order to minimize the amount of material cut off from both end of the transfer bar，in the hot-mill strip plant，the crop optimization system should be used to control the crop shear.the optimisation control in the crop shear system to reduce the cutting loss and improve the finishmill stand biting.It is more suitable for the thin series hot rolling strip product. Key Words：hot rolling mill crop shear control crop optimization 1 引言
唐钢1580mm热轧生产线的转鼓式飞剪位于热卷箱之后，精轧除鳞装置之前，用于切除中间坯不规则的头部和尾部，以便于精轧机的顺利咬入。采用闭环控制的优化剪切系统不但可以延长飞剪剪刃的使用寿命，有效的将中间坯两端的低温部分切除，还能防止精卷区域带钢出现异常波动，降低带钢的切损率，所以优化剪切系统对现代的热轧工艺非常重要。 2 系统构成
优化剪切控制系统采用EES公司CCD2040热辐射式测宽仪和优化剪切系统，运行特殊的优化剪切软件，它安装在粗轧机出口，进行带钢的宽度测量、头部与尾部的成像。它抗干扰能力强、标准的以太网连接方式可以与其他系统进行很好的连接。粗轧出口型优化剪切系统，即在粗轧出口完成头尾成像及剪切线确定，并通过网络将钢坯头、尾剪切量在钢坯离开粗轧机后通过网络传输给轧机自动化控制级。优化剪切系统包括：剪切成像系统、带钢跟踪系统和剪切控制系统三部分。 2.1 剪切成像系统
剪切成像系统位于粗轧机R1的出口位置，主要是由热辐射式测宽仪和一台立体摄像机构成。热辐射式测宽仪有两个相距600mm的CCD线阵摄像头，两个摄像头的聚焦点在辊道的中心线上，形成“双眼视觉”，带钢的边缘被这两个摄像头扫描，再通过三角形计算原理精确的算
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出边缘的垂直位置和水平位置，反馈给相应的边缘检测电路测量出带钢的实际宽度。测宽仪大约每1ms就能产生带钢的边部位置数据，并且将这些数据送到测宽仪控制柜，同时将带钢的长度数据记录在缓冲区中，这些数据最终将被用于产生带钢的头尾形状、宽度和中心线位置。测宽仪接收到由轧线自动化级传输过来的带钢速度信号形成中间坯的头尾图像，测宽仪控制柜根据传输过来的速度来产生固定时间间隔的软件中断，每次中断发生时，系统就会记录一次带钢的边部位置信息，通过测宽仪程序将基于时间的扫描数据转换为精确成像所必需的基本长度数据，一旦中间坯的头尾断面形状成像完成以后，系统将会根据当前的操作模式和头尾形状类型确定一条最佳的剪切线位置，并将该剪切线位置送到剪切控制系统。 2.2 板坯跟踪系统
钢坯的跟踪系统是由轧线基础自动化系统通过安装在轧线上的热金属检测器来精确的检测出带钢的头部和尾部的准确位置，从而实现飞剪区域带钢头尾速度和位置的可靠跟踪。 当带钢的头部离开热卷箱区域时，被热金属检测器检测到，并将此检测信号发给飞剪，使飞剪的剪刃位置定位到切头的等待位。钢坯的跟踪系统根据确定的剪切长度，在带钢头部经过热金属检测器时，通过速度信号确定剪切线的位置，当剪切线通过飞剪等待位时，飞剪控制系统启动飞剪，完成对带钢头部的剪切。
当飞剪切头完成以后，系统等待带钢进入精轧区域。当带钢的尾部被热金属检测器检测到以后，系统将根据精轧入口除鳞箱夹送辊的速度计算出带钢尾部到达剪刃的距离，并来跟踪尾部剪切线的位置。尾部剪切线一旦经过剪切启动位置点时，飞剪控制系统启动，进切尾动作，完成尾部的剪切功能。 2.3 剪切控制系统
唐钢1580mm热轧线优化剪切控制系统设定为：最优化剪切、固定长度剪切和手动剪切三种方式。根据带钢在通过粗轧机R1最后一次轧制道次以后测量出的带钢头、尾成像结果来计算出最优剪切量的，并且通过网络传输给轧线基础自动化级。在带钢进入热金属检测器位置前，剪切系统将会收到一个带钢进入飞剪区域的信号，来对画面上的头尾形状进行更新，也给操作工提供修改剪切线位置和剪切模式的时间，剪切可以自动完成也可以手动选择和定长剪切。在这条热轧线的粗轧机和飞剪之间有热卷箱设备，所以飞剪控制系统还要根据热卷箱的实际操作状态来进行头部和尾部剪切量的设定。当热卷箱选择直通模式时，钢坯的头部剪切量直接用于第一次剪切；而当热卷箱选择热卷模式下时，钢坯的尾部信息将自动用于第一次剪切。飞剪控制系统通过连续地获得扫描式的热金属监测器信号、飞剪电机上的增量编码器信号以及飞剪转鼓上的13位绝对值编码器信号，系统可以始终掌握：
（1）钢坯的速度和加速度（减速度）状态；（2）飞剪电机的速度和加速度情况；（3）飞剪剪刃的确切位置以及剪切线在辊道上的运动位置。正是因为有上面的这些信息，轧线基础
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自动化级才可以对传动控制系统进行实时控制，确保即使在钢坯速度不规则的情况，在剪切过程始终满足下面三条基本控制原则。
（1）剪刃正好落在剪切线的位置上；（2）在剪刃剪切的瞬间，剪刃处于一个加速状态，以确保剪切时的正扭矩；（3）剪刃在剪切瞬间的速度与钢坯的运动速度吻合。 3 优化剪切长度的计算
成像系统根据带钢每次成像的形状和剪切原则都要使用不同的算法（包括“本体宽度百分比算法”、“鱼尾形算法”、“狗骨形算法”、“不对称形算法”等）计算出对应的剪切长度，并记录下来，再加上附加的偏移量，然后对照最小最大允许剪切长度对结果进行检查和限幅。最后系统将选择使用各种算法计算出的剪切长度中最大值作为最终的优化剪切长度，同时这套系统还允许操作工根据成像图像在操作画面手动的修改剪切长度。 4 结语
优化剪切的应用，实现了飞剪剪切的高精度和飞剪剪刃磨损的最小化，提高了热轧生产线的成材率，减少了飞剪电机和齿轮箱的磨损，并且保证中间坯头尾形状良好，使带钢在精轧机组平稳穿带，提高了成品钢卷头尾板形质量。 参考文献
[1]李雪民.热连轧机优化剪切系统介绍.一重技术，2005（5）：7-8. [2]孟和平.优化剪切系统在热轧厂的应用.仪表技术与传感器，2010.
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