棒材生產線自動剪切系統優化

吳瓊

摘要：介紹了棒材生產線的生產工藝及作業過程中倍尺剪和定尺剪存在的問題，隨著棒材生產線產能的不斷提高，產能不斷的釋放，剪切系統存在的缺陷日益嚴重，無法滿足生產的需求，技術人員通過對倍尺剪、定尺剪自動剪切系統優化，實現剪切系統的穩定運行，對提高軋線的生產效率和成材率具有重要意義。

關鍵詞：活套；波動；掃描器；起套輥

1 工藝概述

隨著棒材生產線產能的不斷提高，加上倍尺剪、定尺剪使用頻繁，由因此在投產初期的設計及安裝調試缺陷日益明顯，使得剪切精度與剪切效率有明顯的下降，并且剪切設備出現的重復故障率較高。一旦它發生故障就會造成停產，無法滿足現在的生產過鋼節奏，所以我們把倍尺剪和定尺剪列為關鍵設備。針對此設備出現的問題，我們對剪切系統進行全面的分析整理，進行剪切優化。

2 自動剪切系統存在問題

2.1 倍尺剪存在的問題

棒材作業線主要生產9米/12米定尺的多種規格螺紋鋼，在實際生產中發現成品易出現夾雜短尺問題，給成品收集帶來不便。目前采用的手動設置倍尺長度，尾尺的長度則由工人在冷床尾部觀察是否合適，再通過對講系統將觀察情況反饋至倍尺設定人員，倍尺設定人員進行調整。當出現坯料尺寸波動或調整誤差時，尾尺會出現長度少于其它倍尺或長度太長超出冷床最大收集長度的問題，尾尺太短，在后續剪切收集工序形成短尺，需手動挑揀，不僅加大人工勞動強度，還易發生短尺混入成品的質量問題；尾尺太長則鋼鉆冷床尾的卷筒成為廢鋼，造成金屬浪費。

2.2 定尺剪存在的問題

棒材線定尺剪切系統的功能是將經冷床冷卻的鋼材通過剪切成為合格的定尺成品材。冷剪輸入輥道CRT、冷剪輸出輥道CSRT等多組輥道構成了冷剪定尺剪切系統。當剪切開始時，倍尺材前進作用主要來自于剪前輥道CRT，而CSRT對倍尺材作用系數小。為了保障每根成品材都滿足長度要求，現在崗位人員不得不將剪切長度加大，或者只能剔除掉長度不合格的鋼材，嚴重制約了生產成材率。針對目前這種情況，我們精簡了定尺剪切手動操作和增加了各設備的實時速度反饋控制等措施，進一步保障定尺剪切速度與精度，保證過鋼節奏的同時也提高了成材率。棒材線定尺剪切系統的功能是將經冷床冷卻的鋼材通過剪切成為合格的定尺成品材。由于在棒材一區主軋生產線上僅有一臺冷剪，而且隨著此條生產線產能的不斷提高，加上冷剪使用頻繁，因此在投產初期的設計及安裝調試缺陷日益明顯，使得冷剪的剪切精度與剪切效率有明顯的下降，并且冷剪出現的重復故障率較高。一旦它發生故障就會造成停產，無法滿足現在的生產過鋼節奏，所以我們把冷剪列為關鍵設備。針對此設備出現的問題，我們對定尺剪切系統進行全面的分析整理，進行剪切優化。

3 解決方案

3.1 倍尺剪優化

優化剪切只是優化最后三支倍尺的長度，調整倒數第二和第三剪的倍尺并且是以定尺長度（9米或12米）為單位進行加減優化的，對每根倍尺本身長度并不能實現自動優化，所以每根倍尺長度仍是需要人工現場觀測后進行調整到最佳長度。更換軋機或孔型后不能立即投入優化剪切，待過幾支鋼后，優化剪切監控畫面中的“誤差值”在1～1m時方可投入使用，換軋機或孔型時將倍尺設定尾鋼設為2其它根據料長設定，當投入優化剪切時倍尺尾鋼要設為1。

優化剪切畫面中的“未端伸出”，這個參數設定為1，目的是為了讓尾鋼長于倍尺長度一個定尺。當優化剪切監控畫面中的“余定尺”的數值大于畫面中“倍尺根數”的數值時，倍尺不再進行優化，因為此時的尾鋼長度是大于其它倍尺長度的，只有當“余定尺”的數值小于畫面中“倍尺根數”的數值時，系統才進行優化剪切，此時會從倒數第二或第三剪的倍尺上挖出一個定尺給尾鋼，從而使尾鋼長度大于倍尺長度。

優化剪切畫面中的“自由度”，是控制尾鋼的實際長度與設定目標長度相差定尺的個數的，這個參數設為0，目的是為了讓優化了的尾鋼長度不短于設定目標長度，仍以25螺紋鋼12米定尺為例，這個參數設為0，目的就是為了讓優化了的尾鋼長度不短于96米。如果將這個參數設定為1，或2，那么尾鋼就可以控制在72～84米之間。倍尺優化設定中的“上限”，是指優化調整過程中在整倍尺上允許增加的長度，單位為定尺長度，將這個值設定為1，既在倒數第二或第三剪上面增加一個定尺長度。倍尺優化設定中的“下限”，是指優化調整過程中在整倍尺上允許減少的長度，單位為定尺長度，將這個值設定為1，既在倒數第二或第三剪減1個定尺長度給尾鋼。

3.2 定尺剪優化

針對冷剪定尺剪切不準確這一問題，我們增加了實時的速度反饋控制和速度的補償機制，持續進行運行速度監測，準確的保障了長度計算中的速度基準。另外我們從程序著手，精簡手動操作定尺剪切，實現有效的保障主軋線過鋼的速度。更改關鍵監測元件替代，有效提高了成品材的產量，減少了停機時間。第一段定尺材的剪切動作由冷剪后的光電管發出，并且定尺剪切的后續動作也需要它來觸發，作用異常重要。由于這個監測原件與定尺剪距離很近，故震動大，十分容易損壞，另外也因短尺材的碰撞極易損壞，嚴重制約著定尺剪的剪切效率。于是我們增加替代功能：剪后光電管若出現問題，則用冷剪切頭信號替代，并出對應的報警，保障剪切系統的健壯性，有效提高生產效率。冷剪剪切線主要由冷剪輸入輥道CRT，冷剪輸出輥道CSRT構成，而其中冷剪輸入輥道CRT對定尺剪切長度影響較大。這對這種情況，我們在冷剪輸入輥道CRT中增加了1個編碼器，并且將傳動的控制方式改為直接轉矩控制，有效提高了速度控制系統的精度和響應速度。

4 結語

通過一系列剪切系統的優化措施的實施，該系統已經實現高效穩定運行，提高了設備的穩定性，大大減低了職工對其的維護量，降低了勞動強度。該項目對提高軋線的生產效率和成材率具有重要意義。

參考文獻：

[1]王會卿，王保軍，尤寶旺.棒材生產線冷擺動剪控制系統[J].冶金自動化，2017，（S1）：2931.

[2]程志會.PCS7在棒材生產線飛剪控制中的應用[J].河北冶金，2008，（04）：6567.