優化飛剪切頭尾 提高產品成材率

謝方超

（六安鋼鐵控股集團特鋼有限公司，安徽六安 237400）

1 問題的提出

六安鋼鐵控股集團特鋼有限公司軋鋼事業部共有兩條高速線材生產線，設計產能120萬t/a，產品結構鋼種主要為：普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、冷鐓鋼、低合金鋼、焊線鋼、SWRCH82B 等。產品規格：φ5.5～φ16mm 圓鋼線材盤卷，簡稱盤圓，φ6～φ16mm帶肋線材盤卷，簡稱盤螺。

軋件頭尾兩端的散熱條件不同于中間部位，軋件頭尾兩端溫度較低，塑性較差；同時軋件端部在軋制過變形時由于溫度較低，寬展較大，變形不均造成軋件頭部形狀不規則，這些在后續軋制時會導致堵塞入口或不能咬入[1]，因此必須引入飛剪，對軋件頭尾進行剪切，避免引起堆鋼事故。

每條生產線上設有3 臺飛剪和1 臺碎斷剪，其中1#、2#飛剪本身均具有碎斷功能，3#飛剪后設有一臺碎斷剪，出現軋制事故時可將軋件碎斷，防止事故擴大。

通過表1 可以看出，除加熱爐及線上的燒損及氧化（1%）外，頭尾剪切和軋廢是影響成材率的主要因素。按照工藝流程要求，鋼坯每軋制6 個道次都要進行一次切頭尾，防止軋件軋制過程中頭部溫降大，不利于下一架次的咬入，也可以切掉軋制過程中出現的劈頭、裂尾，減少堆鋼事故的發生，軋制過程中在后道次軋機發生事故時還可以起碎斷作用，減少事故處理時間。

表1 金屬平衡情況表

因此，飛剪剪切工藝的優化對提高生產作業率、成材率、產量有著至關重要的影響。

2 主要工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3 飛剪設備

所有飛剪均采用直流電機驅動，潤滑方式為稀油集中潤滑和手動干油潤滑。

1#飛剪：位于6V 軋機后，用于軋件的切頭尾和事故碎斷，曲柄式飛剪，啟停工作制，由剪機本體、前后導槽、收集裝置組成。

2#飛剪：位于12V 軋機后，用于對軋件進行切頭、切尾，出現事故時進行碎斷處理，回轉式飛剪，啟停工作制。

3#飛剪：位于預水冷裝置后，精軋機組前，用于軋件的頭尾剪切，回轉式飛剪，啟停工作制，裝有1套與碎斷剪共用的收集裝置。

碎斷剪：安裝在3#飛剪后，用于事故碎斷，回轉式飛剪，長期工作制。碎斷剪是安裝三對剪刃的轉鼓剪[2]。

4 飛剪動作原理及過程

4.1 動作原理

可編程邏輯控制器（本公司為210PLC-CPU2）接收并處理由熱金屬檢測器和碼盤傳輸的信號，做出對軋件切頭、切尾的指令。當軋線發生事故時，1#、2#飛剪可進行碎斷。通常飛剪的線速度設定比其前一架次軋機速度高5%～10%。

4.2 飛剪控制

通常由可編程邏輯控制器和軸定位模板控制，實現飛剪的精確剪切和制動的定位控制。一般設有兩個檢測回路,一個由剪機軸上的碼盤組成；另一個軋件從熱金屬檢測器到飛剪距離的檢測回路，由安裝在剪機前機架的碼盤和熱金屬檢測器組成。無論軋制速度高低，軋件從熱金屬檢測器到飛剪的距離固定不變（熱金屬檢測器位置雖可調，但默認確定好位置的熱金屬檢測器是固定的）。安裝在剪機前機架電機軸承上的碼盤所記錄的脈沖數與軋輥所轉過的角度成正比，即與軋件所行進的距離成正比。軋件頭尾部經過熱金屬檢測器時，高速計數器啟動累加剪機前機架碼盤的脈沖數，當計數值達到預設定的數值時，飛剪啟動。

4.3 動作過程

軋線采用啟停式飛剪，剪刃平時在固定位置上處于靜止狀態，這個位置叫做起始位。接到剪切命令時剪刃從起始位啟動并加速，加速至設定的剪切速度時正好到達剪切位。完成剪切動作后，通過碼盤定位系統控制剪刃回到起始位，開始下一次循環。每次剪切由電動機驅動，通過減速機實現“啟動-加速-剪切-歸位”一個周期。

5 優化意義

根據棒材生產情況進行分析，棒材A 線生產線參數設定如下：

原設定值：1#飛剪切頭長度設定400 mm，超前系數1.30，2#飛剪切尾長度500 mm，超前系數1.05，3#飛剪切頭長度600 mm，超前系數1.25。

優化后：見主控畫面(圖2)。

圖2 1#飛剪主控畫面（初步優化后）

分析剪切長度優化對成材率的影響如下：

5.1 剪切長度對成材率的影響

以150mm×150mm×12000mm 方坯軋制Φ 6.5mm 盤圓為例，因棒材3#飛剪為倍尺剪，與高線生產工藝不同，故根據經驗值將線材3#飛剪優化后切頭長度設定為300 mm，通過試生產過程優化，飛剪剪切長度分別調整為1#飛剪切頭長度設定為250 mm，2#飛剪切尾長度230 mm，則對成材率的影響如下：

飛剪切頭尾優化提高成品量：

1#飛剪：

2#飛剪：

3#飛剪：

飛剪切頭尾優化提高成品共計Q=Q1+Q2+Q3=7.679 kg，成材率提高：

ε=Q/單支坯重=7.679kg/2106kg×100%=0.365%

5.2 碎斷對軋廢的影響

根據往年高線生產經驗數據，大約每生產1 萬t產品產生軋廢10 t 左右，即軋廢率在0.1%左右，假定：軋制過程中出現的黑頭、劈頭、裂尾等情況，導致堆鋼事故的發生，造成軋廢的現象占軋廢總量的10%，則通過飛剪剪切工藝優化可提高產量為120 t。因劈頭、裂尾現象多取決于所用鋼坯內部質量，即煉鋼水平的高低，故該數據有待后續生產過程中逐步完善和分析。

6 結語

飛剪工藝參數優化后能夠提高成材率約0.365%，對于120 萬t/a 的雙高線車間可實現增產4380 t。另通過降低事故發生率，可獲得豐厚的經濟回報。但并非所有的參數設定成功就能達到預期的目標和效果，飛剪在運行過程中同樣存在各類故障，造成軋廢。具體情況會在今后的生產過程中不斷優化工藝參數，完善針對不同鋼種、不同規格產品的飛剪剪切工藝優化，降低因剪切問題造成的軋廢，不斷提高產品成材率。