一种新型的棒材倍尺分段控制方法

摘要

本发明涉及一种新型的棒材倍尺分段控制方法，设置第一设定倍尺长度，计算棒材经过精轧区后的总长度，然后在第一设定倍尺长度的情况下，计算棒材剪切后的支数及剪切后剩余棒材的长度，比较剩余棒材的长度与第一设定倍尺长度的大小，当剩余棒材的长度小于第一设定倍尺长度时，调整第一设定倍尺长度为第二设定倍尺长度。然后在第二设定倍尺长度的基础上再计算剪切后预计剩余棒材的长度，比较预计剩余棒材的长度与第二设定倍尺长度的大小，确定剪切时实际的倍尺长度。本发明减少了剪切后的短尺量，有效地提高了棒材的成材率，而且减少了生产事故从而提高了作业效率。

权利要求

1.一种新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，设置第一设定倍尺长度，计算棒材经过精轧区后的总长度，然后在第一设定倍尺长度的情况下，计算棒材剪切后的支数及剪切后剩余棒材的长度，比较剩余棒材的长度与第一设定倍尺长度的大小，当剩余棒材的长度小于第一设定倍尺长度时，调整第一设定倍尺长度；

计算棒材经过精轧区后的总长度：以精轧区内倒数第二个轧机为H1轧机（3），以精轧区内最后一个轧机为H2轧机（4），通过H1轧机（3）的棒材体积 ，其中，T1是整条棒材完全通过H1轧机（3）的时间，V1是H1轧机（3）的速度，M1是H1轧机（3）的孔型面积，由于在精轧过程中，棒材的体积不变，因此，棒材经过H2轧机（4）后的长度，即棒材经过精轧区后的总长度 ，其中，M2是H2轧机（4）的孔型面积；

通过棒材经过精轧区后的总长度L和第一设定倍尺长度L2计算剪切次数n及剩余棒材的长度L4；

如果剩余棒材的长度L4小于第一设定倍尺长度L2，则调整第一设定倍尺长度为第二设定倍尺长度 ；

使用第二设定倍尺长度 进行剪切后仍可能剩余棒材，需要计算剪切后预计剩余棒材的长度 ，计算方法如下：

先计算剪切的倒数第二段棒材、最后一段棒材及剪切后剩余的棒材的长度之和S，方法如下：

精轧区前设置有第一热金属检测器（1），精轧区后设置有第二热金属检测器（2），所述第二热金属检测器（2）位于倍尺飞剪前方，以棒材完全通过第一热金属检测器（1）的时间为t1，以第一热金属检测器（1）未检测到棒材而第二热金属检测器（2）检测到棒材的时间为t2，则计算出精轧区内的剩余棒材长度 ，其中V1是第二热金属检测器（2）处的棒材运动速度，同时也是H1轧机（3）的速度，第二热金属检测器（2）至倍尺飞剪（5）的剪刃的距离长度为S3，则 ；

然后，剪切后预计剩余棒材的长度 为S除以第二设定倍尺长度 的余数，比较 与倍尺飞剪（5）至冷床之间缓冲段长度X的大小，分别调整剪切倒数第二段棒材和最后一段棒材时的倍尺长度。

2.如权利要求1所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于或等于冷床设置长度时，倍尺飞剪（5）剪切倒数第二根棒材后，继续剪切。

3.如权利要求1所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于第二设定倍尺长度 且小于冷床设置的长度时，根据预计剩余棒材的长度与缓冲段长度X的大小关系来对倒数第二段棒材和最后一段棒材进行剪切。

4.如权利要求3所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，当预计剩余棒材的长度 小于缓冲段长度X时，倍尺飞剪（5）剪切倒数第二根棒材后，停止剪切。

5.如权利要求4所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，当预计剩余棒材的长度 小于第二设定倍尺长度 ，且预计剩余棒材的长度 大于缓冲段长度X时，倍尺飞剪（5）剪切倒数第二段棒材和最后一段棒材时，第二设定倍尺长度调整为第三倍尺长度，即，将最后一段棒材平均分为两部分，分别加到倒数第二段棒材和最后一段棒材上。

6.如权利要求1‑5任一项所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，通过计算棒材经过精轧区每一机架的出口处速度来计算H1轧机的速度，棒材经过精轧区每一机架的出口处速度 ，其中，N是对应机架的转速，D是对应机架的轧辊工作直径，i是减速比，R是经验值，所述经验值是根据现场实际情况来矫正由于对轧辊直径测量误差以及棒材密度不均匀而导致的计算误差，通过H1轧机的转速、轧辊工作直径、减速比和经验值即可计算H1轧机（3）的速度V1。

7.如权利要求6所述的新型的棒材倍尺分段控制方法，其特征在于，所述经验值R的大小与轧辊的磨损程度有关，轧辊的磨损程度越大，经验值R越大。

说明书

一种新型的棒材倍尺分段控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轧钢控制技术领域，更具体地说，它涉及一种新型的棒材倍尺分段控制方法。

背景技术

[0002] 倍尺飞剪是广泛应用在棒材生产线上的关键设备，棒材的传统倍尺控制方法一般是采用轧件经过成品机架后，利用脉冲编码器对成品轧机的电机转速的检测和预先设定的
成品轧制辊径并由此计算出成品机架电机编码器的脉冲当量，折算到轧件设定热倍尺长度
所需的脉冲数作为比较值，然后通过PLC高速计数器模块对经过热倍尺剪刃中心线的成品
轧件的长度的脉冲数累加并进行比较，等于比较值后马上发剪切信号控制飞剪动作，这种
利用辊径测长分段剪切方法是目前是棒材生产线上应用的比较普遍的一种倍尺剪切的控
制方式。但采用成品轧机出口速度和倍尺剪前热金属检测器通过计算长度按定长度倍尺剪
切,因来料连铸坯长度不稳定等因素，常常出现最后一根倍尺剪出短尾，即只有几米或十几
米，经常出现缓冲段或留在裙板中造成堆钢事故；同时,也因为辊径测长存在磨损缺陷，不
能很好的处理同一条轧件在同一成品机架相对滑移和轧槽磨损对成品线速度等因素的影
响，造成剪切控制方法误差较大，生产过程中经常出现设定长度与实际上冷床长度不一致
现象，也会出现到冷床的成品长度时长时短，甚至出现修正倍尺后长度不发生变化等现象，
严重制约了产品的成材率使生产成本上升,而且增加要挑拣因倍尺误差大造成的通尺材和
短尺材工作量,给操作人员增加了繁重的劳动强度。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型的棒材倍尺分段控制方法，减少了剪切后的短尺量，有效地提高了棒材的成材率，而且减少了生产事故从而提高
了作业效率。

[0004] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0005] 一种新型的棒材倍尺分段控制方法，设置第一设定倍尺长度，计算棒材经过精轧区后的总长度，然后在第一设定倍尺长度的情况下，计算棒材剪切后的支数及剪切后剩余
棒材的长度，比较剩余棒材的长度与第一设定倍尺长度的大小，当剩余棒材的长度小于第
一设定倍尺长度时，调整第一设定倍尺长度。

[0006] 在其中一个实施例中，计算棒材进过精轧区后的总长度的方法如下：

[0007] 以精轧区内倒数第二个轧机为H1轧机，以精轧区内最后一个轧机为H2轧机，通过H1轧机的棒材体积VH1＝T1×V1×M1，其中，T1是整条棒材完全通过H1轧机的时间，V1是H1轧机的
速度，M1是H1轧机的孔型面积，由于在精轧过程中，棒材的体积不变，因此，棒材经过H2轧机
后的长度，即棒材精轧后的总长度L＝VH1/M2，其中，M2是H2轧机的孔型面积。该方法可以简单
快捷地计算出经过精轧后棒材的总长度，根据棒材的总长度和第一设定倍尺长度来计算剪
切次数及剪切后的剩余棒材的长度。

[0008] 在其中一个实施例中，精轧区前设置有第一热金属检测器，精轧区后设置有第二热金属检测器，所述第二热金属检测器位于倍尺飞剪前方，当棒材的尾端通过第一热金属
检测器时，棒材分为倍尺飞剪前未剪切的长度L1和完成剪切的长度L3，第一设定倍尺长度为
L2，其中，棒材完成剪切的长度L3是第一设定倍尺长度的整数倍，通过棒材精轧后的总长度L
和第一设定倍尺长度L2计算剪切次数n及剩余棒材的长度L4；

[0009] 如果剩余棒材的长度L4小于第一设定倍尺长度L2，则调整第一设定倍尺长度为第二设定倍尺长度L′2＝L2+L4/n。

[0010] 在其中一个实施例中，使用第二设定倍尺长度L′2进行剪切后仍可能剩余棒材，需要计算剪切后预计剩余棒材的长度L′4，计算方法如下：

[0011] 先计算剪切的倒数第二段棒材、最后一段棒材及剪切后剩余的棒材的长度之和S，方法如下：

[0012] 以棒材完全通过第一热金属检测器的时间为t1，以第一热金属检测器未检测到棒材而第二热金属检测器检测到棒材的时间为t2，则计算出精轧区内的剩余棒材长度S1＝V1
×(t1‑t2)，其中V1是第二热金属检测器处的棒材运动速度，同时也是H1轧机的速度，第二热
金属检测器至倍尺飞剪的剪刃的距离长度为S3，则S＝S1+L′2+S3；

[0013] 然后，剪切后预计剩余棒材的长度L′4为S除以第二设定倍尺长度L′2的余数，比较L′4与倍尺飞剪至冷床之间缓冲段长度X的大小，分别调整剪切倒数第二段棒材和最后一段
棒材时的倍尺长度。

[0014] 在其中一个实施例中，当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于或等于冷床设置长度时，倍尺飞剪剪切倒数第二根棒材后，继续剪切，因为如果不剪切，最后
一段棒材的长度与冷床设置的长度相近或最后一段棒材的长度超出冷床设置的长度，会使
得棒材冷却时出现安全事故；

[0015] 当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于第二设定倍尺长度L′2且小于冷床设置的长度时，根据预计剩余棒材的长度与缓冲段长度X的大小关系来对倒数第
二段棒材和最后一段棒材进行剪切。

[0016] 在其中一个实施例中，当预计剩余棒材的长度L′4小于缓冲段长度X时，倍尺飞剪剪切倒数第二根棒材后，停止剪切，即相当于最后一段棒材不再剪切，而是将预计剩余棒材
加到最后一段棒材上，如果剪切的话，剩余的棒材会滞留在缓冲段中；

[0017] 当预计剩余棒材的长度L′4小于第二设定倍尺长度L′2，且预计剩余棒材的长度L′4大于缓冲段长度X时，倍尺飞剪剪切倒数第二段棒材和最后一段棒材时，第二设定倍尺长度
调整为第三倍尺长度L″2＝L′2+L′4/2，即，将最后一段棒材平均分为两部分，分别加到倒数
第二段棒材和最后一段棒材上。

[0018] 在其中一个实施例中，可通过计算棒材经过精轧区每一机架的出口处速度来计算H1轧机的速度，棒材经过精轧区每一机架的出口处速度V＝N×D/i×R，其中，N是对应机架
的转速，D是对应机架的轧辊工作直径，i是减速比，R是经验值，所述经验值是根据现场实际
情况来矫正由于对轧辊直径测量误差以及棒材密度不均匀而导致的计算误差，通过H1轧机
的转速、轧辊工作直径、减速比和经验值即可计算H1轧机的速度V1。

[0019] 在其中一个实施例中，所述经验值R的大小与轧辊的磨损程度有关，轧辊的磨损程度越大，经验值R越大。轧辊磨损后，棒材通过轧机时的速度变快，因此经验值的大小与轧辊
的磨损程度呈正相关的关系，轧辊的磨损程度越大，需要相应提高经验值，使计算的速度V
与实际相符。

[0020] 综上所述，本发明具有以下有益效果：

[0021] 本发明通过计算剪切后剩余棒材的长度，比较剩余棒材的长度与第一设定倍尺长度的大小，当剩余棒材的长度小于第一设定倍尺长度时，调整第一设定倍尺长度，调整后为
第二设定倍尺长度，使用倍尺飞剪根据第二设定倍尺长度去剪切棒材，减少了剪切后的短
尺量，有效地提高了棒材的成材率，而且减少了生产事故从而提高了作业效率；

[0022] 另外，倍尺飞剪根据第二设定倍尺长度去剪切棒材，仍有可能在剪切完会剩余有棒材，因此需要计算预计剩余棒材的长度，并根据预计剩余棒材的长度再次调整第二倍尺
长度，有效地避免剪切最后一段棒材后出现短尾的情况，有效地减少了缓冲段和裙板中出
现的堆钢事故，大大地提高了作业效率。

附图说明

[0023] 图1是棒材剪切的示意图；

[0024] 图2是本发明的流程示意图。

[0025] 图中：1‑第一热金属检测器；2‑第二热金属检测器；3‑H1轧机；4‑H2轧机；5‑倍尺飞剪。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

[0027] 值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

[0028] 由于现有的倍尺剪切的方法是根据成品轧机出口速度和倍尺剪前热金属检测器通过计算长度按定长度倍尺剪切，容易受到多方面的影响，如轧机轧辊存在磨损缺陷和来
料棒材的长度不稳定，不能准确预测剪切剩余棒材的长度，在剪切最后一段棒材时经常出
现短尾的情况，即剪切后剩余的棒材的长度过短，只有几米或十几米的长度，所以容易在缓
冲段或裙板中造成堆钢事故。因此本发明提供了一种新型的棒材倍尺分段控制方法，如图1
和图2所示，设置第一设定倍尺长度，第一设定倍尺长度可以根据生产要求设置，计算棒材
经过精轧区后的总长度，然后在第一设定倍尺长度的情况下，计算棒材剪切后的支数及剪
切后剩余棒材的长度，比较剩余棒材的长度与第一设定倍尺长度的大小，当剩余棒材的长
度小于第一设定倍尺长度时，调整第一设定倍尺长度，具体控制方法如下：

[0029] 先计算棒材进过精轧区后的总长度：以精轧区内倒数第二个轧机为H1轧机3，以精轧区内最后一个轧机为H2轧机4，通过H1轧机3的棒材体积VH1＝T1×V1×M1，其中，T1是整条棒
材完全通过H1轧机3的时间，V1是H1轧机3的速度，M1是H1轧机3的孔型面积，由于在精轧过程
中，棒材的体积不变，因此，棒材经过H2轧机4后的长度，即棒材精轧后的总长度L＝VH1/M2，
其中，M2是H2轧机的孔型面积。该方法可以简单快捷地计算出经过精轧后棒材的总长度，根
据棒材的总长度和第一设定倍尺长度来计算剪切次数及剪切后的剩余棒材的长度。由于在
轧制过程中，轧机向棒材施加压力使棒材的外形发生变化，棒材变得更长，因此棒材在进入
精轧区和离开精轧区时，棒材的长度是变化的，而且剪切棒材是以完成精轧的棒材的长度
为准，因此需要先计算出离开精轧区后棒材的总长度。

[0030] 其中，可通过计算棒材经过精轧区每一机架的出口处速度来计算H1轧机的速度，棒材经过精轧区每一机架的出口处速度V＝N×D/i×R，其中，N是对应机架的转速，D是对应
机架的轧辊工作直径，i是减速比，R是经验值，所述经验值是根据现场实际情况来矫正由于
对轧辊直径测量误差以及棒材密度不均匀而导致的计算误差，通过H1轧机3的转速、轧辊工
作直径、减速比和经验值即可计算H1轧机3的速度V1。

[0031] 所述经验值R的大小与轧辊的磨损程度有关，轧辊的磨损程度越大，经验值R越大。轧辊磨损后，棒材通过轧机时的速度变快，因此经验值的大小与轧辊的磨损程度呈正相关
的关系，轧辊的磨损程度越大，需要相应提高经验值，使计算的速度V与实际相符，减少后续
计算的误差。

[0032] 计算经验值的方法是，多次测量轧机的速度，与未加入经验值R的理论速度值比较，结合每次测量时的轧辊直径测量误差以及棒材密度不均匀的情况可得到经验值。这个
经验值也可以通过成品测径仪来判断,当棒材成品直径超过工艺设定的要求或变成椭圆
时,都可以通过速度调整或收缩辊缝来调整速度，与理论的速度值比较，得到经验值的数
据。

[0033] 精轧区前设置有第一热金属检测器1，精轧区后设置有第二热金属检测器2，所述第二热金属检测器2位于倍尺飞剪5前方，当棒材的尾端通过第一热金属检测器1时，棒材分
为倍尺飞剪5前未剪切的长度L1和完成剪切的长度L3，第一设定倍尺长度为L2，其中，棒材完
成剪切的长度L3是第一设定倍尺长度的整数倍，通过棒材精轧后的总长度L和第一设定倍
尺长度L2计算剪切次数n及剩余棒材的长度L4，完全剪切后的棒材的支数等于剪切次数加
一；

[0034] 如果剩余棒材的长度L4小于第一设定倍尺长度L2，则调整第一设定倍尺长度为第二设定倍尺长度L′2＝L2+L4/n，即，将棒材整体均分为长度相等的多段。

[0035] 由于上述的计算仍存在误差，结合到生产实际中，倍尺飞剪5按照第二设定倍尺长度来对棒材进行剪切后，仍有可能出现短尾的情况，存在剩余的棒材，因此需要计算剪切后
预计剩余棒材的长度L′4，计算方法如下：

[0036] 先计算剪切的倒数第二段棒材、最后一段棒材及剪切后剩余的棒材的长度之和S，方法如下：

[0037] 以棒材完全通过第一热金属检测器1的时间为t1，以第一热金属检测器1未检测到棒材而第二热金属检测器2检测到棒材的时间为t2，则计算出精轧区内的剩余棒材长度S1＝
V1×(t1‑t2)，其中V1是第二热金属检测器2处的棒材运动速度，同时也是H1轧机3的速度，第
二热金属检测器2至倍尺飞剪5的剪刃的距离长度为S3，则S＝S1+L′2+S3；其中，根据任意架
轧机秒流量及通过时间相等的原理，V1×t1表示，以H1轧机3的速度计算的棒材经过第一热
金属检测器1的长度，代表完成轧制的棒材的总长度；V1×t2表示，棒材完全进入精轧区至完
全离开精轧区的长度，代表棒材已经完成剪切及即将剪切的长度，因此S1＝V1×(t1‑t2)表
示剩余在精轧区中的棒材的长度，在第二热金属检测器2到倍尺飞剪之间还存在一段距离，
与该距离相等的棒材也仍未被剪切，因此，剩余在精轧区内的棒材加上第二热金属检测器2
至倍尺飞剪5之间的棒材的长度仍能至少被剪切一次，为了方便处理剪切后剩余棒材的长
度，将倒数第二段棒材的长度即第二设定倍尺长度也加入计算，因此剪切的倒数第二段棒
材、最后一段棒材及剪切后剩余的棒材的长度之和S＝S1+L′2+S3；

[0038] 然后，剪切后预计剩余棒材的长度L′4为S除以第二设定倍尺长度L′2的余数，比较L′4与倍尺飞剪至冷床之间缓冲段长度X的大小，分别调整剪切倒数第二段棒材和最后一段
棒材时的倍尺长度。其中，缓冲段长度X均小于第一设定倍尺长度和第二设定倍尺长度，因
为完全剪切后的成品棒材需要进入到冷床内，如果缓冲段长度X大于设定倍尺长度，则成品
棒材会直接掉落在缓冲段内造成钢材滞留的事故。

[0039] 当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于或等于冷床设置长度时，即使预计剩余棒材的长度L′4小于缓冲段长度X，倍尺飞剪5剪切倒数第二根棒材后，继续剪
切，因为如果不剪切，最后一段棒材的长度与冷床设置的长度相近或最后一段棒材的长度
超出冷床设置的长度，会使得棒材冷却时出现安全事故；

[0040] 当预计剩余棒材的长度与最后一段棒材的长度之和大于第二设定倍尺长度L′2且小于冷床设置的长度时，根据预计剩余棒材的长度与缓冲段长度X的大小关系来对倒数第
二段棒材和最后一段棒材进行剪切。

[0041] 当预计剩余棒材的长度L′4小于缓冲段长度X时，倍尺飞剪剪切倒数第二根棒材后，停止剪切，即相当于最后一段棒材不再剪切，而是将预计剩余棒材加到最后一段棒材
上，如果剪切的话，剩余的棒材会滞留在缓冲段中；

[0042] 当预计剩余棒材的长度L′4小于第二设定倍尺长度L′2，且预计剩余棒材的长度L′4大于缓冲段长度X时，倍尺飞剪剪切倒数第二段棒材和最后一段棒材时，第二设定倍尺长度
调整为第三倍尺长度L″2＝L′2+L′4/2，即，将最后一段棒材平均分为两部分，分别加到倒数
第二段棒材和最后一段棒材上。

[0043] 本发明通过倍尺剪切的数学分析,根据轧钢工艺设定的轧制程序计算出棒材在不同机架出口处的运行速度；然后计算轧制坯料通过H1轧机3的棒材体积来计算出棒材通过H2
轧机4的长度,也就是棒材成品的长度，作为本发明设置剪切控制提供参考的数据；最后,本
发明设置根据棒材成品尺寸计算出来的长度,按工艺设定倍尺长度剪切刀数计算出剩余的
最后一段棒材剪切后的长度来进行设定是否再进行剪切的处理。本发明将短尾的情况转化
为倒数第二段棒材和最后一段棒材的长度增加，减少了剪切后的短尺量，有效地提高了棒
材的成材率，而且减少了生产事故从而提高了作业效率。

[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。