高速線材活套調整故障原因及解決方法

徐博明

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

0 引言

目前，大部分生產高速線材的企業引入了無張力軋制技術，通過活套控制方式提高生產效率，在利用軋機開展生產作業時，出于使紅鋼秒流量得到科學調節的考慮，有關人員往往會選擇通過活套調整的方式，對軋機速度加以控制，但是，制約活套調整質效的問題較多，如何使常見故障得到有效解決，成為人們關注的焦點。

1 活套系統介紹

1.1 系統構成

活套裝置被視為檢測、調節無張力軋機的核心設備，目前，在相關領域得到廣泛運用的活套裝備，主要由以下構件組成：氣動控制設備、起套輥及檢測儀。研究表明，該裝置被賦予的價值如下：若機架所對應含鋼轉矩、電流與設定值持平，通過啟動活套裝置的方式，經由氣缸為活套輥提供推動力，確保紅鋼位置出現明顯更改，弧形隨之形成。隨后，由檢測儀負責對紅鋼位置進行檢測，將檢測所得數據轉變成模擬信號輸入到PLC，待PLC 對所輸入信號進行判讀后，方可經由調整電機轉速的方式，優化弧形表現出的穩定性，真正做到流量平衡，至此，對軋機運行進行自動控制的操作告一段落[1]。上述環節中，最應當引起重視的構件為起套輥，負責推動起套輥的構件為氣缸，軋線紅鋼的作用是調整起套輥高度，確保其效能得到充分發揮。經過多次調整的起套輥，所依托動力元件為活套輪，電磁閥的存在使氣缸遠程控制成為可能，另外，從某個角度來說，升降起套輥的時間，往往會給軋件質量帶來直接影響，這點應尤為重視。

1.2 高度曲線

待PLC 對啟動活套進行輸出、氣缸做出相應動作后，軋件就會形成較為明顯的形狀。待檢測器對軋件高度進行檢測的工作告一段落，便可借助PLC，將模擬量向套高進行轉換，為轉速控制及后續操作的落實奠定基礎。除此之外，對電機轉速進行調整，可使軋件高度、弧度出現明顯變化，與此同時，活套高度、弧度又可被控制在合理范圍，這便是活套系統得到廣泛運用的主要原因。

綜合現有研究及實踐結論可知，活套所對應套高形狀，主要有以下4 種：①弧形較低。所設定套高過小會導致該套形出現，該套形往往對應過大的張力，這不僅會加快起套輥被磨損的速度，導致故障頻發，還會給料形控制帶來影響，甚至引發質量或安全事故；②弧形偏低。若套高存在高度值略小的情況，就會使軋件弧形出現偏低的可能，但是即便如此，仍舊可確保起套輥運行正常，料形控制效果也基本能夠達到預期，甩尾等問題出現的次數，自然也會得到控制；③弧形偏高。若有關人員以現場情況為依據，完成了設定起套高度的工作，所形成弧形就會出現偏高的情況，這樣做給料形控制所帶來影響以正面為主，有關人員應將重心放在收套時間的把控上，一旦收套時間出現問題，甩尾堆鋼等問題出現的概率就會大幅增加[2]；④弧形較高。導致該套形出現的原因，主要是所設定套高過大，由此而引發的問題，則是軋件變形明顯、甩尾概率增加，對軋件弧形加以控制的難度自然有所提高。

1.3 電氣控制

負責對活套裝置加以控制的電氣系統，主要由傳動系統與PLC 組成，二者分別被賦予了不同的功能，具體表現為：PLC 負責啟動活套，檢測并比較活套實際高度，在此基礎上，對速度調整值進行換算，將換算后的數值向調速系統進行輸出，確保機架運行的實際速度，可獲得科學調整。另外，要想對活套裝置進行升降控制，同樣離不開PLC，這是因為PLC 所對應邏輯條件，被視為控制起套輥的先決條件，待選定所需活套裝置后，若所選定裝置含鋼，有關人員便應借助PLC 固有的輸出功能，對電磁閥動作進行控制，確保氣缸、起套輥效能，均可獲得充分發揮。若軋件尾部和預設機架脫離，此時，起套輥應在預設時間內完成下降，避免帶來不必要的問題。

2 故障原因與解決方案

2.1 故障原因

2.1.1 檢測儀

（1）活套擺動。①電網出現變化，導致軋機速度不斷閃動，活套擺動的問題，隨之出現；②負責對軋機速度進行調節的裝置，有故障出現的情況，例如，裝置性能不斷下降，展示轉速變化的曲線，會出現較為明顯的跳動變化，無法持續、穩定運行的電機，通常會加劇軋機張力出現變化的程度，這也是導致活套擺動的原因；③以活套檢測儀為代表的、負責檢測工作的元件出現故障，導致套高信號受到嚴重干擾，PLC 所檢測信號的準確性難以獲得保證，若調整控制出現失效問題，軋機會面臨調速失控或其他類似情況；④隨著運行時間的增加，活套棍的磨損程度也越來越嚴重，由此而引發的問題，主要是關節間隙加大；⑤若氣動元件出現問題，不僅會影響氣缸壓力，還會影響氣源氣壓，從而導致管路有大量積水存在[3]。

（2）測量輸出。首先，若軋制工件的燒鋼溫度有明顯變化或軋機孔型出現明顯磨損，往往會導致檢測儀的穩定性受到影響。其次，有關人員未視情況對工藝參數進行設置，同樣會增加參數波動的可能性。最后，一旦電網電壓出現明顯波動，軋機速度就會受到影響，這一情況難以避免。

（3）不起套故障。研究表明，導致活套出現不起套故障的原因，可歸納為以下5 點：①有關人員操作失誤，未對活套加以使用；②軋制擁有諸多規格，不同品種往往對應不同機架，這是導致程序混亂的主要原因，該問題所帶來連鎖反應中，就包括不起套；③軋件所產生水霧、灰塵污染了檢測儀鏡頭，導致紅鋼無法被檢測儀及時發現；④線路、電磁閥出現故障，檢測儀及反饋線路有問題或氣缸出現故障，無法及時給出反饋；⑤電機電流和預設電流間有較大差距，由此而引發的問題，主要是含鋼信號無法被發出，活套自然不會起套。

2.1.2 起套輥

（1）時機不當。導致起套時機不當的原因，通常與含鋼轉矩電流所出現波動存在密切聯系，而導致電流穩定性受到影響的原因，主要可被歸納為：①調速裝置的運行穩定性無法達到預期，軋機轉速出現明顯波動；②傳動裝置負責對速度進行反饋的編碼器，存在尚未發現的隱患或問題，導致其速度穩定性受到影響；③掃描儀的效能難以得到發揮，對響應動作進行輸出的時間，存在較為明顯的滯后性，這也會給調節效果帶來影響[4]。

（2）活套甩尾。在分析活套甩尾前，應對活套定義和相關概念加以了解。活套是指對機架速度進行自動調控所產生弧形軋件。一般來說，可快速軋制的軋件，更適合對活套加以運用，旨在將機架速度變化所產生干擾進行消除，為軋件精度提供保證。在研究活套時，出現頻率較高的概念，還包括無張力軋制，具體來說，就是參與軋制的機架所對應軋件無拉鋼關系存在。由此而產生的積極影響，主要體現在以下方面：①為機架提供緩沖，避免大量張力出現，給軋件精度帶來影響；②對過量軋件進行吸收，降低堆鋼事故出現的可能性。但是，無論是活套存儲量，還是活套調節范圍均十分有限，因此，對起套輥進行收落的時間，若沒有得到嚴格控制，就會有甩尾的情況出現，斷尾鋼問題出現的可能性，也會有所增加，這便是堆鋼事故出現的主要原因。另外，可能使活套甩尾或類似問題出現的原因，還包括有關人員未對落套參數進行科學設定與調整。

2.2 解決方案

2.2.1 檢測儀

首先，對活套檢測儀所處高度進行定期校準，定期清理檢測儀鏡頭，以6 個月為1 個周期，對下線檢查工作所參考制度進行設立。其次，以檢測儀與軋件完全對準為前提，避免弧光、陽光直射，引發檢測儀誤動的情況出現。若檢測儀需停用，有關人員應為鏡頭提供全面保護，減小信號被誤發，導致程序出現錯誤的可能性。另外，在制作保護罩時，應以現行規范為所參考的主要依據，目的是保證所制作保護罩可發揮出應有作用。再次，在現場對元件、線路進行檢測時，不僅要對屏蔽工作引起重視，還應分割弱電與強電走線，為電纜提供全面保護。最后，事實證明，軋機冷卻水是水霧出現的主要原因，因此，要想將水霧所帶來影響降至最低，在利用檢測儀對元件進行檢測前，有關人員應對吹掃裝置進行安裝，若工作現場有大量水霧存在，則可視情況決定是否加設風機，通過吹風的方式，將水霧所帶來影響控制在可控范圍內[5]。

2.2.2 起套輥

①有關人員應對落套的延時時間進行精準控制，這是避免活套甩尾情況出現的主要手段，當檢測儀所傳達信息為“鋼尾信號來臨”時，通過設置落套延時的方式，盡量減小甩尾情況出現的可能性；②在設定活套高度時，應以軋制品種為主要依據，確保所設定高度合理且科學；③有關人員應確保所設置比例、積分時間均與活套情況相符，旨在使調節波動得到大幅減少。

2.2.3 其他方案

另外涉及工藝參數、控制系統兩方面，同樣應當引起重視。

（1）盡量避免機械設備受到嚴重影響。①通過定期檢測的方式，及時發現機械設備所存在隱患，綜合現有解決方案，將隱患加以解決，例如銅套磨損、活套輥磨損導致的間隙超標，運轉軸承被嚴重損壞；②若氣壓穩定性受到影響的原因是氣缸內漏，可視情況決定維修或更換氣缸；③定期檢測氣動元件，避免卡阻或其他問題所帶來影響進一步加劇的情況出現。

（2）確保控制系統可做到及時響應。研究表明，導致活套抖動的原因，主要是電網電壓不斷波動，因為電網電壓出現波動，通常會帶來電機電壓、軋機波動的連鎖反應，只有確保控制系統始終處于穩定運行的狀態，才能將該問題出現的可能性將至最低。前期故障所帶來影響，主要表現為反饋不穩定，也會加劇軋機波動，只有定期對編碼器進行更換，才能使該問題得到有效解決。當然，電機運行參數、控制系統也存在不穩定的可能性，避免類似問題出現的關鍵，則是對電機系統、控制板卡進行維護與更換。

3 結束語

深入分析不難看出，活套故障是導致生產效率難以得到提升的主要原因，只有結合現場情況，明確導致故障出現的機理，提前制定解決方案，才能在故障出現的第一時間，對其加以解決，使活套被賦予效能得到充分發揮。綜合多家企業的生產現狀可知，檢測儀及起套輥是較易出現問題的部分，在對解決方案進行設立時，應對二者引起重視。