棒材電氣接地系統(tǒng)問(wèn)題及改造分析

鄒 元

（南京鋼鐵股份有限公司棒材廠，江蘇 南京 210035）

1 棒材連軋線生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

1.1 棒材生產(chǎn)工藝

在棒材連軋線的生產(chǎn)工藝中對(duì)于材料的選擇，工作人員一般情況下會(huì)選擇符合國(guó)標(biāo)、英標(biāo)以及日標(biāo)的連鑄坯，規(guī)格為直條圓鋼和螺紋鋼。其基本類(lèi)型為優(yōu)質(zhì)或普通的碳素化結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼等。棒材生產(chǎn)工藝流程非常復(fù)雜、煩瑣，首先要對(duì)胚料進(jìn)行檢查，合格之后入庫(kù)堆放，然后上料稱(chēng)重。胚料在棒材生產(chǎn)加工過(guò)程中扮演著重要的角色，如果發(fā)現(xiàn)不合格的胚料，一定要及時(shí)剔除。相關(guān)工作人員將合格后的毛坯放到加熱爐中加熱，處理完之后再放入粗軋區(qū)，用飛剪剪掉頭尾，再次放入中軋區(qū)進(jìn)行第二次頭尾的飛剪剪切，然后進(jìn)入精軋區(qū)[1]。精軋區(qū)的旁邊有旁通輥道和穿水冷裝置，經(jīng)過(guò)第三次的飛剪剪切之后進(jìn)入冷床，然后依次成排移送出去，進(jìn)行冷剪定尺，并交由鏈?zhǔn)揭扑汀＝?jīng)過(guò)上述全部流程才可以將生產(chǎn)的鋼材進(jìn)行打捆以及稱(chēng)重處理并且標(biāo)記上銘牌，這樣方可出廠。

1.2 棒材連軋線

棒材的連軋線是這一生產(chǎn)過(guò)程中的一大創(chuàng)新，它分為縱向軋制及橫向軋制，主要是通過(guò)軋機(jī)對(duì)鋼材進(jìn)行連續(xù)不斷的軋制，以形成不同形式和不同斷面的棒材。棒材連軋線的技術(shù)水平實(shí)際上是屬于冶金軋制方面的技術(shù)創(chuàng)新，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程極大地提高了棒材生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，同時(shí)也減少了生產(chǎn)成本的投入，使得相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)效率最大化。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程相比，現(xiàn)代化的棒材連軋線規(guī)避了以往需要進(jìn)行反復(fù)軋制以及來(lái)回輸送的問(wèn)題，從而降低了溫度的損失，并且可以對(duì)材料的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，滿足了生產(chǎn)生活中的要求[1]。現(xiàn)階段，我國(guó)棒材連軋線的生產(chǎn)過(guò)程中多采用多臺(tái)連軋機(jī)同時(shí)使用的方式，并將具體的工作車(chē)間改為粗軋區(qū)及精軋區(qū)。這樣的分配形式的優(yōu)點(diǎn)是可以避免在鋼材的生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)扭曲或其他方面的質(zhì)量問(wèn)題，從而保證了鋼材的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。

2 棒材生產(chǎn)工藝的具體配置

從特優(yōu)鋼棒材的最終生產(chǎn)工藝流程來(lái)看，生產(chǎn)線的主要工序是矯直工序、倒棱工序、探傷工序。這一條生產(chǎn)線具有非常靈活的特點(diǎn)，不僅可以進(jìn)行自動(dòng)化的生產(chǎn)操作，還可以在各自獨(dú)立的空間進(jìn)行生產(chǎn)。

（1）矯直工序。矯直工序是棒材生產(chǎn)的第一步，其目的在于對(duì)鋼材的原材料進(jìn)行初步的矯直處理。以優(yōu)特鋼材為例，優(yōu)特鋼材產(chǎn)品屬于黑皮材質(zhì)，因此要選用交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，通常無(wú)極調(diào)速的七輥矯直機(jī)相對(duì)較為適宜。這種矯直機(jī)的效果非常好，采取的是對(duì)置輥列組合，與其他的矯直機(jī)相比使用的輥數(shù)更少，并且在矯直的精確度上也有著先天的優(yōu)勢(shì)，矯直效果更為明顯，最終生產(chǎn)出來(lái)的優(yōu)特鋼棒的質(zhì)量也更高。用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的優(yōu)特鋼棒材料經(jīng)常是頭尾極不平直，而現(xiàn)代化的技術(shù)中，經(jīng)過(guò)設(shè)備的不斷改良，只需要棒材的規(guī)格在使用之前符合標(biāo)準(zhǔn)，那么就可以保證輥面與棒材之間良好的接觸，加之復(fù)合輥系及液壓恒壓技術(shù)，因此優(yōu)特鋼棒的頭尾不直的問(wèn)題就不復(fù)存在了。

（2）倒棱工序。在棒材生產(chǎn)工藝的過(guò)程中，倒棱工序是其中的第二道工序，倒棱機(jī)在其中起到了重要的作用。倒棱機(jī)的作用是對(duì)各種型號(hào)與規(guī)格的管道進(jìn)行處理，并且進(jìn)行有效的切割坡口加工，從而讓優(yōu)特鋼棒符合實(shí)際建設(shè)的需要。倒棱機(jī)的核心是主機(jī)，主機(jī)的作用是對(duì)矯直之后的棒材進(jìn)行加工處理，此外還包括上料臺(tái)架與下料臺(tái)架。對(duì)優(yōu)特鋼棒材的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，倒棱工序事實(shí)上屬于具體生產(chǎn)過(guò)程中的最后一道工序，打捆收集和稱(chēng)重也是其中必不可少的一道工序，但是它并不會(huì)對(duì)鋼材的實(shí)質(zhì)性造成改變，主要是對(duì)倒棱程序完成之后的成品棒材進(jìn)行集中的處理，以便于鋼材的運(yùn)輸[2]。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員在進(jìn)行該道工序的過(guò)程中一定要按照相關(guān)流程操作，盡量做到盡善盡美，為產(chǎn)品的后續(xù)使用提供保證。

（3）探傷工序。探傷工序在鋼棒材的施工過(guò)程中非常重要，是其中的核心環(huán)節(jié)，必不可少。特鋼產(chǎn)品的附加值主要體現(xiàn)在了圓鋼的探傷方面。探傷工序的流程非常復(fù)雜，先由精整跨吊車(chē)將棒捆吊放到離線精整上料臺(tái)架，然后經(jīng)過(guò)工作人員的拆捆后借助上料臂將棒材單根送到矯直機(jī)上料輥道上，最后經(jīng)過(guò)倒棱后進(jìn)入漏磁探傷機(jī)組和超聲波探傷機(jī)組進(jìn)行表面內(nèi)部缺陷探傷。對(duì)于探傷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的表面存在的問(wèn)題，不符合相關(guān)規(guī)定的，要根據(jù)不同的探傷情況送到砂輪點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械修磨。其中，鋼棒材表面沒(méi)有必要修磨，但內(nèi)部需要進(jìn)行探傷分級(jí)的，相關(guān)人員需要采取超探、尾部噴標(biāo)分級(jí)；只需進(jìn)行表面矯直或拋丸的棒材，則在對(duì)應(yīng)機(jī)組后設(shè)置收集料筐處直接進(jìn)行收集；如果表面的質(zhì)量要求較高，或棒材表面存在較多問(wèn)題，則需要通過(guò)砂輪剝皮機(jī)組進(jìn)行剝皮處理。

3 棒材電氣接地系統(tǒng)存在的問(wèn)題

（1）因?yàn)榘舨膹S用到的是西門(mén)子的全數(shù)字直流傳動(dòng)裝置，這個(gè)系統(tǒng)的精確度非常高，所以對(duì)接地有著非常高的要求。但是因?yàn)槭┕み^(guò)程中沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的要求，就產(chǎn)生了裝置的錯(cuò)誤警報(bào)。

（2）倍尺剪的角度與速度共用一個(gè)編碼器信號(hào)線，然后再和交流調(diào)速變頻的負(fù)載電纜放在同一個(gè)架橋上，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的接地，導(dǎo)致強(qiáng)電流感應(yīng)磁場(chǎng)與速度編碼信號(hào)相互干擾，出現(xiàn)倍尺剪不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

（3）信號(hào)線與電源線之間會(huì)產(chǎn)生干擾，然而活套掃描器模擬的信號(hào)和電源線放在一個(gè)架橋上就會(huì)造成信號(hào)非常不穩(wěn)定的問(wèn)題，使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響。

（4）液壓潤(rùn)滑站控制柜內(nèi)裝置是西門(mén)子S1500系列ET200MP和ET200SP模塊，按照相關(guān)要求設(shè)計(jì)，該接地應(yīng)該是數(shù)字接地，因?yàn)槭┕み^(guò)程中存在著一些不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致電焊機(jī)所使用的接地線著火，整個(gè)模塊被燒毀[3]。

4 棒材電氣接地系統(tǒng)問(wèn)題成因及改造措施

在棒材電氣接地系統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)，動(dòng)力線路分布十分密集，并且設(shè)備的啟動(dòng)與停止的過(guò)程非常復(fù)雜，還要受到很?chē)?yán)重的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾。在這個(gè)龐大的工業(yè)控制系統(tǒng)中有上百個(gè)甚至更多的輸入與輸出的通道，而干擾其中通道的主要原因是導(dǎo)線之間的相互耦合。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾是多方面因素造成的，而屏蔽與接地可以很好地控制干擾信號(hào)的發(fā)生，這不僅可以使系統(tǒng)更加安全平穩(wěn)地運(yùn)行，還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。下面就針對(duì)棒材廠面對(duì)的問(wèn)題進(jìn)行分析與闡述。

（1）主軋線的傳動(dòng)裝置發(fā)生F60042（測(cè)速機(jī)監(jiān)控檢測(cè)出異常）或F60031（“設(shè)定-實(shí)際”差值太大）故障，以及DP網(wǎng)絡(luò)頻繁報(bào)警等情況。相關(guān)工作人員在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)設(shè)備故障，只要讓機(jī)器復(fù)位就可以正常使用，但是頻繁錯(cuò)誤警報(bào)的麻煩不容易解決。相關(guān)資料顯示，工廠中的電氣數(shù)字控制系統(tǒng)運(yùn)用的是并聯(lián)接地。并聯(lián)接地電路的優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)電路之間不會(huì)相互干擾、相互耦合，只會(huì)與其自身的地電流相關(guān)。這樣的并聯(lián)接地線路在一定程度上不容易受到公共地線抗阻的耦合干擾。在采用并連接地的方式時(shí)，工作人員需要采用粗一些的地線。與此同時(shí)，各個(gè)部件之間產(chǎn)生信號(hào)傳送時(shí)，地線環(huán)流的干擾會(huì)減小[3]。所謂環(huán)地電流，就是用一根導(dǎo)線去連接不同的接地點(diǎn)，在導(dǎo)線的中間會(huì)產(chǎn)生電流。對(duì)此，工作人員研究了抗接地干擾技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。為了更好屏蔽不必要的干擾信息，相關(guān)的工作人員要把每個(gè)裝置的電壓設(shè)置為0V，這樣就可以更好地避免信號(hào)干擾。一般情況下，接地線是由截面較大的扁平辮子線組成的，其中較好的接地性能可以保證正常的導(dǎo)電性，然后所有的接地線再集中到一個(gè)點(diǎn)的地母線上。準(zhǔn)確的接地系統(tǒng)本就可以在一定程度上減少干擾，加上ProfiBus-DP網(wǎng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更加精確，這樣錯(cuò)誤警報(bào)就可以得到改善。

（2）在棒材電氣接地系統(tǒng)中存在很多問(wèn)題，其中外界的信號(hào)干擾是突出問(wèn)題，并需要著重解決。因?yàn)殡娖叫盘?hào)所經(jīng)過(guò)的地方電平信號(hào)要為0，而為了防止交流電對(duì)低電平信號(hào)造成干擾就要采用倒倍尺剪編碼器以及活套器。對(duì)于一個(gè)電子信號(hào)來(lái)說(shuō)，它要在眾多的信號(hào)中找到一個(gè)阻抗最低的電路然后回到地下的途徑，相關(guān)人員要對(duì)這一電流的處理措施進(jìn)行分析。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，回路面積和輻射強(qiáng)度成正比，也就是說(shuō)回路面積越大，輻射的強(qiáng)度就越強(qiáng)。因此，PCB在排版的過(guò)程中需要技術(shù)人員結(jié)合棒材廠的實(shí)際情況盡量減少相關(guān)的電流回路。PCB上所傳輸?shù)奶匦钥棺枰话銜?huì)用基底層做參考，一旦這條線出現(xiàn)了斷裂，阻抗就會(huì)消失，從而影響信號(hào)的完整性[3]。所以，棒材廠的工作人員在布線時(shí)不能讓它與交流線靠得太近，并將其中的高速線安排到離地平面較近的一層，這樣信號(hào)在回流的過(guò)程中就會(huì)加長(zhǎng)。①實(shí)際生產(chǎn)中不難發(fā)現(xiàn)，造成電場(chǎng)耦合干擾的主要原因是兩根導(dǎo)線之間的電容。在棒材電氣接地系統(tǒng)中，為了擺脫電場(chǎng)耦合的干擾，工作人員需結(jié)合實(shí)際采用屏蔽及抑制的技術(shù)。因?yàn)榭招膶?dǎo)體或金屬網(wǎng)內(nèi)的物質(zhì)一般來(lái)說(shuō)不會(huì)受到外界的干擾，在這一過(guò)程中工作人員一定要注意不要把導(dǎo)線屏蔽層的兩端都連接在地線上。②在棒材接地系統(tǒng)中，一段地線的兩點(diǎn)之間有很多電壓，會(huì)對(duì)電平信號(hào)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，為了施工人員的安全必須進(jìn)行隔離。在棒材電氣接地系統(tǒng)施工的過(guò)程中，相關(guān)的工作人員會(huì)用到電焊機(jī)，一旦把它接到金屬架上就會(huì)有強(qiáng)大的電流流經(jīng)站內(nèi)的ET200中的地線，容易造成火災(zāi)。工作人員也可以將地面站和地角所連螺栓拆除，然后用橡膠板將地面站墊起，這樣就會(huì)避免大電流著火現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，相關(guān)人員需要對(duì)棒材接地系統(tǒng)上的錯(cuò)誤警報(bào)、信號(hào)線與電源線相互干擾以及倍尺剪發(fā)生不穩(wěn)定等現(xiàn)象進(jìn)行有針對(duì)性的處理，以減少系統(tǒng)因?yàn)楣收显斐傻囊幌盗袉?wèn)題，進(jìn)而提高棒材電氣接地系統(tǒng)的質(zhì)量。