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【摘 要】飞剪作为热轧生产线的重要设备，在生产过程中起到关键作用，尤其是轧制薄规格时是必不可少的设备。本文通过对邯钢2250热轧生产线飞剪自投产以来发生的事故进行梳理，总结、分析以及对其控制过程的优化，大大降低了此类飞剪的事故率，使其控制日趋完善，并对今后的设计和现场维护具有一定借鉴意义。
【关键词】热连轧；飞剪；优化剪切；切头速度；物料跟踪；扫描HMD
项目概况
邯钢西区2250热轧厂是以生产汽车用钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢为主导产品。其精轧机前设有一台曲柄式飞剪，用于热轧带钢的切头切尾以满足生产工艺及控制的需要。在投产初期经常发生切尾不准，切头尾时飞剪误动作造成切大头尾，不切尾，倒转时连切切头等事故，甚至产生堆钢事故，严重影响了我厂的正常的轧制节奏和正常生产，大大影响了热轧生产线的成才率和产品质量。
一、热轧飞剪设备及控制工艺简介
1、热轧精轧飞剪的设备组成
邯钢热轧2250热轧的飞剪采用了的是曲柄式飞剪，分为上下两个曲柄，分别由两个独立的电机拖动，运动曲线去椭圆形，最大剪切力12000KN，剪切强度为105N/mm2。
⑴、飞剪的控制模式：分为手动模式、优化剪切模式。手动模式下，操作工可以手动输入切头长度、切尾长度，及超前率；
⑵、飞剪的控制设备组成：通过安装在齿轮箱传动侧的编码器测量曲柄角度；通过扫描HMD检测板坯头部和尾部，安装在的精轧入口的激光测速仪和除磷机下夹送辊的编码器分别测量板坯头部和尾部的速度。
⑶、飞剪的优化剪切系统组成：系统通过R2出口安装的测宽仪和精轧入口的激光测速仪计算出板坯的头尾形状，计算机自动计算切头尾的长度。然后下发给一级计算机系统。
2、飞剪的整个控制过程
⑴、当板坯头部达到EE23 HMD时，精轧入口辊道速度变为1.1米/秒的切头速度。
⑵、当板坯头部到达KZ21HMD时，飞剪曲柄动作到310度的等待剪切位。
⑶、当板坯头部到达MA01扫描HMD时，激光测速仪开始测量板坯通过HMD的距离。
⑷、当测量的长度等于设定的切头长度时，飞剪启动剪切命令，曲柄从310度向0度逆时针旋转，之后停止在180度的等待位上。
3、优化涉及到的设备
KA12HMD、精轧入口板坯头部和尾部的物料跟踪信号、优化飞剪切头尾的启动时机 。
二、飞剪常见的事故分析
1、飞剪的常见事故：
2250热轧厂自2008年投产以来，主要存在以下几个问题：
⑴、飞剪切尾时长时短，很难达到设计要求，严重影响我厂成材率。
⑵、轧制厚规格时，板坯尾部速度太快，导致飞剪切尾启动连锁不具备，飞剪不动作。
⑶、由于中间坯氧化铁皮的存在，造成扫描HMD的误检测，经常发生切大头、大尾现象，严重时产生堆钢，严重影响正常生产。
⑷、精轧入口跟踪时常错乱，导致飞剪剪切命令提前下发，导致切大头、大尾。
⑸、精轧入口的除磷机夹送辊磨损严重，导致测量不准确，切尾误差大
⑹、激光测速仪发生故障，不能自动切换到辊道编码器测量，导致飞剪误剪切堆钢。
⑺、处理堆钢事故，板坯后退时，飞剪误动作连续剪切，造成刀架脱落。
2、飞剪常见事故原因分析
飞剪切头时的速度是一个固定值，而切尾时速度是跟随F1轧机的速度时刻变化的。切头的检测装置时激光测速，精度较高，尾部靠辊道上的编码器测量，精度较差。飞剪前的KZ12HMD原设计距离扫描HMD太近，当轧制厚规格时，飞剪还来不急达到剪切等待位的310度，板坯尾部已经通过了KZ12 HMD，造成飞剪切尾不动作。同时氧化铁皮也影响HMD的检测，造成切大尾堆钢。最近常出现的主要问题是，精轧入口的跟踪时常混乱，造成辊道速度切换出现错误，导致飞剪切尾动作慢，或者不切。
三、改造和优化的内容
主要技术方案：
1、增加DLC（动态长度补偿）功能，使飞剪能够根据中间坯厚度，自动调节剪切长度，同时通过缩短CPU扫描周期，提高计算精度和响应时间，提高飞剪剪切板坯头部时精度。
如下图所示，飞剪对板坯头部进行剪切时，当板坯头部通过飞剪前HMD L米时，飞剪开始启动剪切，但L米通过计算得到的，L米计算的准确性直接影响飞剪切头和切尾的准确性。
影响L值的变量有：
LC：飞剪开始接触板坯时的点到飞剪中心线的距离，板坯的剪切点在40度左右，并且随着板坯厚度的变化，LC也随着变化。
SB： 飞剪剪刃接触板坯时的角度。
根据TMEIC给出的曲柄与剪切角度的关系，得出在剪切不同厚度中间坯时，飞剪的剪切角度，再根据剪切角度和曲柄的关系，计算得出相应的LC、SB值，在飞剪剪切控制系统中建立剪切模型，根据二级模型下发的中间坯厚度，系统自动计算补偿值，对轧制同一规格时由于中间坯厚度不同带来的剪切误差进行补偿。并且增加DLC（动态长度补偿）功能，确保飞剪曲柄加速度设定正常。下表是加入DLC前后的长度补偿和加速度补偿。
长度补偿：
从上表数据可以看出通过优化后，剪切角度变化导致的长度补偿值增加了0.1米，而头部尾部角速度和角角速度的补偿值都得到了相应的补偿值，保证了剪切的精度，提高了飞剪的成材率大约0.7百分点。
2、新建离散数据库，根据板坯厚度及轧制条件的变化对带尾剪切进行补偿，更改板坯速度计算取样点，保证尾部剪切精度。
在热轧轧制中由于厚度变化、带尾速度变化及环境温度和光线的变化都会引起带尾剪切不准确，因此在控制系统中新建数据库根据厚度变化及环境的改变自动进行补偿。以厚度为例，应用二级下发的当前板坯厚度变量，根据厚度变化，建立了一个25组离散的补偿数据库。
3、调整现场控制设备及系统控制时序，避免厚规格轧制时飞剪不切尾。
首先调整HMD（KZ12BFZI1/2）的位置，向R2 方向调整1.6米，这样就增加了时间，给飞剪APC动作提供了足够的时间；其次在控制系统中对飞剪的控制时序及物料跟踪进行修改，对控制过程的参数进行调整。
4、把物料跟踪应用于飞剪启动剪切控制中，避免误动作。
屏蔽信号的发出。板坯带尾跟踪有EE23HMD触发及EE21HMD（R2XZ和DT1Z辊道边界热检）触发两个部分，两种跟踪都是从EE23HMD（DT4Z和CSEZ辊道边界热检）开始向精轧机组方向跟踪。正常情况下跟踪值一致，但有些钢种由于EE23检测受飞剪入口前现场环境和氧化铁皮的影响，会出现较大的跟踪误差。为了增加跟踪数值的可靠性，在TEMIC原始程序基础上增加选择及错误信号判定比较功能块，把两个跟踪数值同时用于控制。轧制时在EE23HMD失电后对带尾跟踪，正常情况下从EE23HMD失电到扫描式高温计的板坯尾部跟踪距离为11.5 m左右（通过ODG分析），在程序FME_HS001中增加比较功能块，如果对某块板坯的带尾跟踪距离小于11.0 m，屏蔽信号自锁，认为此时扫描式HMD失电为无效的触发事件，系统自动屏蔽飞剪剪切动作。
四、结束语
通过对2250飞剪控制方面的优化、现场HMD位置的调整以及精轧入口的跟踪优化等，基本上可以消除电气设计上的不合理和现场环境引起的飞剪事故，大大提高了飞剪的有效作业率、成材率和产品质量。经过长期测试，该改造是有效的，为邯钢2250热轧厂的板带质量的提高提供了可靠保障。
参考文献：
[1]邯钢2250mm项目功能描述.
[2]杨俊强，王海滨，辛宇等.邯钢2250mm热连轧机组自动控制系统的特征与分析.河北冶金[J]。2006.增刊：95—96.
【关键词】热连轧；飞剪；优化剪切；切头速度；物料跟踪；扫描HMD
项目概况
邯钢西区2250热轧厂是以生产汽车用钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢为主导产品。其精轧机前设有一台曲柄式飞剪，用于热轧带钢的切头切尾以满足生产工艺及控制的需要。在投产初期经常发生切尾不准，切头尾时飞剪误动作造成切大头尾，不切尾，倒转时连切切头等事故，甚至产生堆钢事故，严重影响了我厂的正常的轧制节奏和正常生产，大大影响了热轧生产线的成才率和产品质量。
一、热轧飞剪设备及控制工艺简介
1、热轧精轧飞剪的设备组成
邯钢热轧2250热轧的飞剪采用了的是曲柄式飞剪，分为上下两个曲柄，分别由两个独立的电机拖动，运动曲线去椭圆形，最大剪切力12000KN，剪切强度为105N/mm2。
⑴、飞剪的控制模式：分为手动模式、优化剪切模式。手动模式下，操作工可以手动输入切头长度、切尾长度，及超前率；
⑵、飞剪的控制设备组成：通过安装在齿轮箱传动侧的编码器测量曲柄角度；通过扫描HMD检测板坯头部和尾部，安装在的精轧入口的激光测速仪和除磷机下夹送辊的编码器分别测量板坯头部和尾部的速度。
⑶、飞剪的优化剪切系统组成：系统通过R2出口安装的测宽仪和精轧入口的激光测速仪计算出板坯的头尾形状，计算机自动计算切头尾的长度。然后下发给一级计算机系统。
2、飞剪的整个控制过程
⑴、当板坯头部达到EE23 HMD时，精轧入口辊道速度变为1.1米/秒的切头速度。
⑵、当板坯头部到达KZ21HMD时，飞剪曲柄动作到310度的等待剪切位。
⑶、当板坯头部到达MA01扫描HMD时，激光测速仪开始测量板坯通过HMD的距离。
⑷、当测量的长度等于设定的切头长度时，飞剪启动剪切命令，曲柄从310度向0度逆时针旋转，之后停止在180度的等待位上。
3、优化涉及到的设备
KA12HMD、精轧入口板坯头部和尾部的物料跟踪信号、优化飞剪切头尾的启动时机 。
二、飞剪常见的事故分析
1、飞剪的常见事故：
2250热轧厂自2008年投产以来，主要存在以下几个问题：
⑴、飞剪切尾时长时短，很难达到设计要求，严重影响我厂成材率。
⑵、轧制厚规格时，板坯尾部速度太快，导致飞剪切尾启动连锁不具备，飞剪不动作。
⑶、由于中间坯氧化铁皮的存在，造成扫描HMD的误检测，经常发生切大头、大尾现象，严重时产生堆钢，严重影响正常生产。
⑷、精轧入口跟踪时常错乱，导致飞剪剪切命令提前下发，导致切大头、大尾。
⑸、精轧入口的除磷机夹送辊磨损严重，导致测量不准确，切尾误差大
⑹、激光测速仪发生故障，不能自动切换到辊道编码器测量，导致飞剪误剪切堆钢。
⑺、处理堆钢事故，板坯后退时，飞剪误动作连续剪切，造成刀架脱落。
2、飞剪常见事故原因分析
飞剪切头时的速度是一个固定值，而切尾时速度是跟随F1轧机的速度时刻变化的。切头的检测装置时激光测速，精度较高，尾部靠辊道上的编码器测量，精度较差。飞剪前的KZ12HMD原设计距离扫描HMD太近，当轧制厚规格时，飞剪还来不急达到剪切等待位的310度，板坯尾部已经通过了KZ12 HMD，造成飞剪切尾不动作。同时氧化铁皮也影响HMD的检测，造成切大尾堆钢。最近常出现的主要问题是，精轧入口的跟踪时常混乱，造成辊道速度切换出现错误，导致飞剪切尾动作慢，或者不切。
三、改造和优化的内容
主要技术方案：
1、增加DLC（动态长度补偿）功能，使飞剪能够根据中间坯厚度，自动调节剪切长度，同时通过缩短CPU扫描周期，提高计算精度和响应时间，提高飞剪剪切板坯头部时精度。
如下图所示，飞剪对板坯头部进行剪切时，当板坯头部通过飞剪前HMD L米时，飞剪开始启动剪切，但L米通过计算得到的，L米计算的准确性直接影响飞剪切头和切尾的准确性。
影响L值的变量有：
LC：飞剪开始接触板坯时的点到飞剪中心线的距离，板坯的剪切点在40度左右，并且随着板坯厚度的变化，LC也随着变化。
SB： 飞剪剪刃接触板坯时的角度。
根据TMEIC给出的曲柄与剪切角度的关系，得出在剪切不同厚度中间坯时，飞剪的剪切角度，再根据剪切角度和曲柄的关系，计算得出相应的LC、SB值，在飞剪剪切控制系统中建立剪切模型，根据二级模型下发的中间坯厚度，系统自动计算补偿值，对轧制同一规格时由于中间坯厚度不同带来的剪切误差进行补偿。并且增加DLC（动态长度补偿）功能，确保飞剪曲柄加速度设定正常。下表是加入DLC前后的长度补偿和加速度补偿。
长度补偿：
从上表数据可以看出通过优化后，剪切角度变化导致的长度补偿值增加了0.1米，而头部尾部角速度和角角速度的补偿值都得到了相应的补偿值，保证了剪切的精度，提高了飞剪的成材率大约0.7百分点。
2、新建离散数据库，根据板坯厚度及轧制条件的变化对带尾剪切进行补偿，更改板坯速度计算取样点，保证尾部剪切精度。
在热轧轧制中由于厚度变化、带尾速度变化及环境温度和光线的变化都会引起带尾剪切不准确，因此在控制系统中新建数据库根据厚度变化及环境的改变自动进行补偿。以厚度为例，应用二级下发的当前板坯厚度变量，根据厚度变化，建立了一个25组离散的补偿数据库。
3、调整现场控制设备及系统控制时序，避免厚规格轧制时飞剪不切尾。
首先调整HMD（KZ12BFZI1/2）的位置，向R2 方向调整1.6米，这样就增加了时间，给飞剪APC动作提供了足够的时间；其次在控制系统中对飞剪的控制时序及物料跟踪进行修改，对控制过程的参数进行调整。
4、把物料跟踪应用于飞剪启动剪切控制中，避免误动作。
屏蔽信号的发出。板坯带尾跟踪有EE23HMD触发及EE21HMD（R2XZ和DT1Z辊道边界热检）触发两个部分，两种跟踪都是从EE23HMD（DT4Z和CSEZ辊道边界热检）开始向精轧机组方向跟踪。正常情况下跟踪值一致，但有些钢种由于EE23检测受飞剪入口前现场环境和氧化铁皮的影响，会出现较大的跟踪误差。为了增加跟踪数值的可靠性，在TEMIC原始程序基础上增加选择及错误信号判定比较功能块，把两个跟踪数值同时用于控制。轧制时在EE23HMD失电后对带尾跟踪，正常情况下从EE23HMD失电到扫描式高温计的板坯尾部跟踪距离为11.5 m左右（通过ODG分析），在程序FME_HS001中增加比较功能块，如果对某块板坯的带尾跟踪距离小于11.0 m，屏蔽信号自锁，认为此时扫描式HMD失电为无效的触发事件，系统自动屏蔽飞剪剪切动作。
四、结束语
通过对2250飞剪控制方面的优化、现场HMD位置的调整以及精轧入口的跟踪优化等，基本上可以消除电气设计上的不合理和现场环境引起的飞剪事故，大大提高了飞剪的有效作业率、成材率和产品质量。经过长期测试，该改造是有效的，为邯钢2250热轧厂的板带质量的提高提供了可靠保障。
参考文献：
[1]邯钢2250mm项目功能描述.
[2]杨俊强，王海滨，辛宇等.邯钢2250mm热连轧机组自动控制系统的特征与分析.河北冶金[J]。2006.增刊：95—96.