高壓內壁除磷機在鍛造企業的使用

孟立社

摘??要：應用徑鍛機鍛管是徑鍛機設備發展的趨勢。徑鍛機鍛管既可滿足特殊的用鋼工藝需求，還可滿足精度要求。鍛管能否奏效，很大程度上取決于管坯內氧化皮磷片的處理情況。高壓內壁除磷機能在全自動狀況下徹底除磷，且速度較快、除磷中溫度可保持在工藝要求的范圍之內。

關鍵詞：除磷槍;鋼坯;閉環控制;光柵

中圖分類號：TG315??????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.153

1??高壓內壁除磷機除磷的關鍵點

鍛管管坯在加熱后，容易在管內、外壁生成氧化層。如果沒有除磷，則穿管后在鍛打過程中容易因氧化皮摩擦而造成芯棒卡澀，進而導致管坯無法滑動拔長。因此，應在穿芯棒前，對管內壁進行高壓除磷，除掉氧化皮后即可解決上述問題。設計此種設備的關鍵在于以下2點：①必須使用300?bar以上的高壓除磷水;②能自動控制除磷槍，控制除磷在20?s內完成。以下就上述關鍵點進行論述。

2??自動化控制下的除磷流程

在車間工業水總管進水后，多點供水水流的流量會不穩定。此時，必須根據泵進水流量，并采用變頻器控制調節除磷槍的水壓保持在300?bar，但因水壓太高，必須設置除磷罩，以防止水噴出后傷害人或電氣設備。

要想自動控制除磷槍，就要具備能準確插入管壁內部的除磷槍。管坯的大小、長度均不相同，要想保證除磷水槍能插入管壁內部，就要根據管坯不同的組距確定幾組不同大小的除磷槍，以保證除磷槍的大小與管內徑匹配，以達到除磷噴水足量、足壓的目的。新冶鋼鍛造事業部在線使用的除磷機中有3種規格的除磷槍。由于在整個除磷過程中要盡可能確保管坯的溫降速度較慢，且必須在20?s內完成除磷。整個除磷過程為全自動，且無法實現手動控制，自動控制的流程為：管坯進料，光柵監測到鋼信號脈沖上升時，除磷箱內輸送輥道開始將管坯送至除磷工作位置（有光柵監測），當進料光柵監測到管坯離開、下降的信號時，進料口擋板自動關閉。此時，整個除磷箱的非密封區域僅有高壓水槍進槍孔，可有效避免除磷過程中的高壓水飛出造成的安全事故和經濟損失。鋼坯到達工作位置后，必須與除磷罩后擋板上的除磷槍入口對中，依靠V型升降料臂的重力左右對中，根據管坯的規格進行升降自動對中和上下對中。其中，升降對中通過比例閥和油缸線性傳感器閉環控制PID調節對中。

高壓水槍安裝在運送車上。該車采用變頻控制，車速可根據管坯的規格和工藝參數調節，達到了除磷強度精度可控的目的。運送車拖動電機軸上連接的絕對值編碼器，以反饋噴槍位置，位置信息反饋至PLC后，信號脈沖會轉化成位置參數與設定的管坯參數比較并形成閉環，控制各工藝的動作位置。在停機待料時，管坯對中完成后運送車會自動前行插入管坯內部，距前端300?mm時，除磷槍立即開始噴水除磷，且繼續向前移動，至管壁末端300?mm時停止前進，除磷槍停止噴水。此時，除磷槍會快速移動至待料位，而待料位必須保證噴槍完全退出除磷罩。因此，還需安裝接近開關，以確保噴槍完全退出除磷罩。當噴槍運送車移動至待料位后，除磷機上下對中臂方可降到低位，將管坯放入輥道，打開除磷罩入口擋板后，輥道會后退運行，并將管坯輸出出除磷機。整個除磷過程完成后，除磷機進入待機狀態。自動化除磷的控制流程為：除磷準備→檢測除磷機入口檢測到有鋼→除磷機輥道正向運行→除磷機入口檢測到有鋼離開→除磷機前遮蓋板關閉→除磷機前遮蓋板檢測到有鋼→管坯與除磷槍對中，軌道升降臂根據管坯規格設定高度動作并通過線性傳感器反饋至閉環控制PID，以達到對中的目的→除磷槍前進，根據管坯參設定前進速度后，插入管坯內部至除磷位噴水→繼續前進至停止位，停止前進和噴水→通過編碼器反饋位置，形成閉環PID調節控制→高壓水槍快速退回待料位→升降臂回落，鋼坯落在輥道上→前遮蓋板打開，輥道反轉→除磷機入口檢測有鋼離開→除磷機輥道停止運行，管坯除磷完成。

對中計算的公式為：

H=h+D/2.?????????????????（1）

式（1）中：H為油缸提升設定值;?D為管坯直徑。

3??需要準備的設備

為了實現整個除磷過程全自動運行，需要具備油缸線性傳感器、光柵和絕對值編碼器等檢測元器件（必須采用多圈絕對值編碼器，以滿足長距離測量），所有的檢測量、模擬量、數字量、接入PLC模塊采用S7-300系列PLC處理。參數通過西門子觸摸屏OP277輸入存儲柜。生產時，只需輸入管坯規格，就可調用相應的參數，完成自動除磷。觸摸屏編輯顯示的信號狀態和故障顯示功能便于檢修、維護。

4??結論

在除磷過程中，除磷機的強度、精度可自動控制，除磷效果較好，不需要人工操作，且除磷速度快，整個除磷過程可在20?s內完成，可完全滿足生產標準對管坯溫降的要求。

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〔編輯：張思楠

High?Pressure?in?the?Inner?Wall?of?Phosphorus?Machine?Forging?Companies

Meng?Lishe

Abstract：?Forging?machine?forging?diameter?pipe?diameter?forging?machine?equipment?is?the?trend?of?development.?Trail?forging?machine?forging?steel?pipe?can?meet?specific?process?requirements，?but?also?to?meet?the?accuracy?requirements.?Forged?pipe?can?be?effective，?depends?largely?on?the?handling?of?phosphorus?oxide?in?the?tube?sheet.?High?pressure?inside?wall?function?completely?phosphorus?and?phosphorus?in?automatic?condition，?and?faster，?and?phosphorus?in?temperature?can?be?maintained?in?the?range?of?process?requirements.

Key?words：?phosphorus?gun;?billet;?closed-loop?control;?grating