R1自动换辊效率提升优化

R1 自动换辊效率提升优化

谢冲林

宝钢湛江钢铁有限公司热轧厂

摘要：粗轧R1轧机的工作辊更换，是基于2250热轧产线品种结构调整、板形质量控制提出的正常工艺需求，更换频率在正常生产情况下为轧辊达到累计轧制吨位为（12万吨±3万吨）约1W/次，但单次换辊需人工手动分步操作，耗时较长（40min）且容易操作失误。整个粗轧R1轧机的换辊系统，共包含21个感应限位、11个压力传感器、7个位置传感器、2个编码器及1个流量计。在制定的软件程序及机械设备导位下按步骤进行，单次更换过程共涉及45步衔接步骤，为提高R1换辊效率，过程需要保证电气及机械设备稳定、步骤衔接紧密、设备动作响应迅速及时，本文主要通过系列优化技术，从单体设备的动作速度及衔接紧密性上，优化R1工作辊的更换效率，以达到高效稳定更换R1轧机换辊的目的。

关键词：粗轧、换辊、高效稳定更换R1工作辊、程序逻辑、工艺需求。

R1 Automatic Roller Exchange Efficiency Improvement Optimization

Xie Chonglin

(Baosteel Zhanjiang Steel 2250 hot rolling plate rough electrical work area rough rolling main point inspection)

Abstract: The replacement of the working roller of the rough rolling R1 mill is based on the normal process requirements proposed by the structural adjustment of the 2250 hot rolling line and the control of the plate quality. The replacement frequency is the cumulative rolling tonnage of the roll under normal production conditions.(120,000 tons ± 30,000 tons) About 1W / times, However, a single roll change requires manual manual step-by-step operation, which takes a long time(40 min) and is easy to operate. The roller exchange system of the entire rough rolling R1 mill contains a total of 21 induction limits, 11 pressure sensors, 7 position sensors, 2 encoders and 1 flowmeter. Under the proposed software program and mechanical equipment guidance, the single replacement process involves a total of 45 steps. In order to improve the efficiency of R1 roller conversion, the process needs to ensure that the electrical and mechanical equipment is stable, the steps are closely connected, and the equipment is responding quickly and promptly. In this paper, the replacement efficiency of R1 working roller is optimized from the point of the movement speed and cohesion of the single equipment through series optimization technology, so as to achieve the purpose of efficient and stable replacement of R1 rolling mill.

Key words: rough rolling, roller exchange, efficient and stable replacement of R1 working roller, process logic, process requirements.

1. 前言

随着湛江钢铁2250热轧厂各项指标已经进入稳定生产阶段水平，需要进一步突破瓶颈充分发挥轧线产能提高日历作业率，精益运营策略占据重要地位。目前R1轧机每月工作辊更换次数约为4次，月耗时≈160min，为提高更换效率，在结合设备特点及现场实际的情况下制定了系列优化技术，缩短单体设备动作时间、提高步骤衔接速度、改善零调时间，从而达到缩短R1轧机工作辊更换时间的目的。

2. 背景

R1半自动换辊在程序控制中分为四个步骤，即：上辊下降、抽旧辊、横移平台横移及装新辊；从调试开工阶段至2019年5月，R1一直未曾实现半自动换辊功能。在开工调试过程中TMEIC调试过半自动换辊，在调试第一步的过程中至最后一步（上下辊对位）时出现R1换辊小车的流量计位置计算不准确，导致上辊不能准确放到下辊上面，由于赶工期、抓节点等其他历史原因，故后期未能完成该功能调试，直至2019年5月一直维持手动更换R1工作辊的状态。后期TMEIC人员回访过程中也就R1半自动换辊过程中的一些问题询问其意见（见下图），TMEIC人员就针对R1换辊小车流量计计算不准确一事，简单建议调节换辊小车油缸的压力，就是否调节小车压力问题，机械人员询问SMS建议，SMS人员回复现今压力一直维持稳定，不建议加压，后续便维持原状态。

图1TMEIC意见

3. 概述

本文针对R1半自动更换工作辊提速技术的方向共分为以下几大类，R1机械压下（Mechanical screw-down）换辊位置及速度程序优化技术，EGC属于轧机核心设备，且电气程序中相关联的点较多，由于其特点存在复杂性及多样性，在修改过程中需在理清程序逻辑的基础上进行创新才能得到优化；R1主轴垫块阶层调节与工作辊辊径匹配技术，主轴垫块阶层的选择是根据R1下工作辊的辊径，匹配相应垫块阶层的高度，以达到让新工作与旧工作辊主轴保持在同一水平面的目的，动作前需先将R1轧机上下辊的主轴提升后才能动作；R1工作辊平衡换辊位置确定与推拉杆行程标定控制技术。

3.1 R1机械压下换辊位置优化详介

图2机械压下换辊位置逻辑

R1机械压下由两台额定功率350KW，额定电压350V，额定速度950rpm的交流电机驱动，最大压下速度为55mm/s，总的行程为607mm，工作行程420mm，R1换辊机械压下位置范围为337±5mm，在原程序机械压下换辊位置设定中需减去5mm，跟现场设备实际动作精度不符，自动换辊过程中机械压下设定换辊位置达不到，导致自动换辊超时，最终不能执行后续步骤。因此在调试过程中结合现场实际经过反复验证后，将原程序逻辑减5mm取消，在不影响机械压下正常设定位置的条件下以保证换辊正常进行。

3.2 R1主轴垫块优化详介

（1）R1主轴垫块设备图及相关参数

图3主轴垫块结构图

装机量：1套；

控制方式：分5级位置控制；

检测方式：MTS位置传感器。

表1辊径垫块对应表

（2）主轴垫块位置判断逻辑

图4主轴垫块位置条件判断图

操作人员在人机界面（L1画面）或本地操作台刷新工作辊辊径数据，主轴垫块的位置选择根据辊径范围来对应确定。由于前期TMEIC人员构建的刷新辊径选择对应垫块的程序逻辑不够严谨，现场新辊辊径数据不能正常读取，导致刷新辊径后还是保持旧辊的辊径数据，最终不能实现自动确定主轴垫块位置。通过对原程序逻辑的推敲及结合现场实际情况，修改程序工作辊辊径读取源头信号，从而让辊径自动对应并调节主轴垫块位置的目的得以实现。

3.3 R1工作辊平衡优化详介

（1）设备参数详介

图5 R1工作辊平衡

液压缸数量：1；
液压缸行程=700 mm；
液压缸活塞侧直径=380 mm；
最高速度=55 mm/s；
系统压力=210 bar；
平衡力(驱动侧)=732.3 kn/升；
液压缸有杆侧压力=135 bar。

（2）工作辊平衡系统的目的

用于平衡工作辊重量及在更换工作辊时上升或下降工作辊；工作中不同状态的压力值是用比例阀控制实现的，压力控制的参考值是一个固定值，是为了确保在机械在运动过程中不倾覆。

（3）工作辊平衡换辊位置及推拉杆行程控制优化

由于在设计时未考虑R1工作辊平衡换辊位置检测，故目前R1工作辊平衡换辊位置无任何电气检测元器件，在换辊过程中，换辊小车行程计算不准确将会造成上工作辊平衡下降后不能准确落位到下工作辊轴承座上；装辊过程中旧工作辊与新工作辊辊径不在一个区间时，容易造成装辊时工作辊轴承座撞到工作辊平衡梁，易造成安全事故。针对换辊小车流量计计算不准确，经过多次跟踪验证后采取每次换辊时移动换辊小车之前先将推拉杆行程回到E1位置并自动标零，以确保其行程精度；在上工作平衡下降后，由操作人员现场确定其落位后，再手动点击操作画面工作辊平衡“STOP”与“OK”键，以确保上下辊对位的准确。

图6 R1工作辊平衡下降确认界面

4.结论

通过对2250热轧R1半自动换辊第一步（上辊下降），根据现场实际将机械压下换辊位置（337mm）范围由-5mm优化至0mm保证满足机械压下换辊位置设定成功；换辊小车回到E1（起点）位置自动标定清零，以消除换辊小车流量计的累计偏差造成上下辊对位不准确的影响；在换辊第二步（抽旧辊），人员现场确定其落位，手动点击操作画面工作辊平衡“STOP”与“OK”键，以确保上下辊对位的准确性，消除上下辊对位不准带来的安全隐患；换辊第三步（横移平台横移），通过更改读取新辊辊径数据源头信号，在刷新辊径后L1系统能自动识别与之相对应的主轴垫块位置并在平台横移的过程中调节到位，减少人工计算、调节垫块位置带来的不便。综上所述，通过一系列的程序逻辑优化，使整套换辊步骤更衔接，换辊时间由原先的40min缩短至30min，不仅提高了R1轧机的换辊时间，并且有效落实人防不如机防措施，减少人工操作步骤，规避操作失误率，整体提高R1更换工作辊效率。

参考文献

1. T.Mimura 《2250 mm Hot Strip Mill 7JR0700-FD-4B00_R1_Gap_Control_r6a(Final)》，第六版2015年4月

2. T.Mimura 《2250 mm Hot Strip Mill 7JR0700-FD-4H00_R1_Roll_Change_r5a(Final)》,第五版2015年4月

3. T.Mimura 《2250 mm Hot Strip Mill 7JR0700-FD-4H10_R1_Spindle_Balancing_r3a(Final)》,第三版2014年8月

4. T.Mimura 《2250 mm Hot Strip Mill 7JR0700-FD-4H30_R1_WR_Balancing_r4b(Final)》,第四版2015年2月

作者简介：谢冲林（1990.11），男（汉），云南曲靖人，现从事宝钢湛江钢铁2250热轧厂粗轧电气点检。