棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造解析

徐孟君

（河鋼唐鋼唐銀鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

1 棒材廠裙板電氣自動(dòng)化生產(chǎn)的概況

在經(jīng)歷了數(shù)十年的漫長研發(fā)探索階段之后，國內(nèi)的棒材廠裙板電氣自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)得到了明顯的提升，并且呈現(xiàn)出愈發(fā)成熟的現(xiàn)象。當(dāng)前國內(nèi)采用的技術(shù)均是以長尺連鑄坯制為主，主要的工作原理是借助自動(dòng)上冷床技術(shù)把客戶所需的倍尺鋼，對于冷卻過程，它可以更有序地輸送到冷床[1-3]。冷卻過程完成后，中間繼電器和PCL用于有效控制液壓缸。目的是讓連桿可以更自由地提升裙板，通常具有周期性特征。從目前國內(nèi)連續(xù)棒材生產(chǎn)線的混凝土結(jié)構(gòu)來看，主體結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)部分：一個(gè)是剪切長度的兩倍，另一種是傾斜軌道，另一個(gè)是裙板。其中，通過雙段剪切機(jī)對雙段鋼進(jìn)行切割，并對冷床校直板進(jìn)行更復(fù)雜的加工，可以有效實(shí)現(xiàn)連軋生產(chǎn)線所有復(fù)雜的工藝流程。但是，不可否認(rèn)，裙板的整個(gè)工作流程主要體現(xiàn)在對軋件進(jìn)行切割，然后將其運(yùn)送到輥道上。在一系列高、中和低反應(yīng)之后也需要摩擦，才能達(dá)到良好的制動(dòng)效果[4]。由于，國內(nèi)整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)條件非常有限，還有很多工藝問題沒有得到有效解決，尤其是棒材廠裙邊電制動(dòng)生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，這些問題對整個(gè)棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造的全過程將會(huì)帶來影響。因此，加強(qiáng)我國裙板電氣自動(dòng)化改造還有很長的路要走。

2 棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造中存在的具體問題

近年來，國內(nèi)棒材廠裙板在推動(dòng)電氣自動(dòng)化改革方面取得了長足的進(jìn)步。尤其是在技術(shù)水平和工序流程上進(jìn)行了更加科學(xué)地升級和技術(shù)處理，在國內(nèi)，通過推動(dòng)棒材制造技術(shù)的提升，取得了巨大的成功，有力地推動(dòng)了國內(nèi)棒材廠電氣自動(dòng)化整體水平的快速發(fā)展[5]。但不可否認(rèn)，中國的整體棒材生產(chǎn)技術(shù)與其他發(fā)達(dá)國家相比仍有發(fā)展空間。尤其是石磨機(jī)裙板電自動(dòng)轉(zhuǎn)換的實(shí)施還存在許多非常嚴(yán)重的問題。

2.1 電磁閥臺(tái)回路電流過大

冷床裙板電控部件的有效轉(zhuǎn)換是棒材廠裙邊電氣自動(dòng)化轉(zhuǎn)換過程中非常重要的部分。但據(jù)相關(guān)研究，目前國內(nèi)大部分冷床裙板都存在回路電流過大的問題，保險(xiǎn)絲容易損壞，甚至對整個(gè)棒材廠造成嚴(yán)重?fù)p壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對于家用冷床裙板的電氣控制，每組電磁閥表由上下電磁線圈組成[6，7]。但在實(shí)際運(yùn)行階段，兩個(gè)電磁線圈同時(shí)產(chǎn)生劇烈的磁場渦流效應(yīng)，讓液壓閥的流量更好地控制彈簧，同時(shí)電磁線圈本身可以產(chǎn)生較大的磁場渦流。但是，這種方法最大的問題是回路電流顯著增加，而且很容易損壞保險(xiǎn)絲。

2.2 原裝線路的屏蔽系統(tǒng)過于落后

由于安裝在家用冷氣地群控制系統(tǒng)中的原電路的屏蔽效應(yīng)和整體動(dòng)能相對向后，使生產(chǎn)現(xiàn)場面臨的實(shí)際電壓持續(xù)下降，不可避免地會(huì)造成極端損壞，對整個(gè)生產(chǎn)過程造成重要的影響[8]。大多數(shù)國內(nèi)鋼廠在特定的工程階段追求更多的經(jīng)濟(jì)效益，他們通常忽視裙板在實(shí)際生產(chǎn)階段是否有效，因此，裙板經(jīng)歷了長期和頻繁的操作流程，繼續(xù)降低生產(chǎn)線上的電壓。換句話說，生產(chǎn)線越長，線電壓越低，這對原線的整體運(yùn)行效率影響很大，這是一個(gè)很大的劣勢。使得整個(gè)棒材廠裙板在實(shí)施電氣自動(dòng)化改造過程中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于整體技術(shù)進(jìn)步。

2.3 中間繼電器工作效率較低

根據(jù)研究，我國在棒材廠裙板的自動(dòng)化轉(zhuǎn)換過程中，中間繼電器的效率需要進(jìn)一步提高。由于裙邊是由多組電磁閥臺(tái)、液壓缸等操作，如果其中任何一個(gè)電磁閥臺(tái)不工作，相關(guān)的液壓缸延伸功能將失效，裙邊將掛起[9]。同時(shí)，電氣部件相關(guān)部件損壞、機(jī)械閥表故障、液壓缸漏油或漏油、壓力不足等進(jìn)一步加劇了裙板故障的發(fā)生頻率，中間繼電器的觸點(diǎn)也會(huì)發(fā)生接觸以及氧化的問題，并且容易出現(xiàn)開合不一致的情況，降低了工作效率。

3 進(jìn)一步促進(jìn)棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造的具體措施

從以上可以看出，棒材廠裙板的電氣自動(dòng)化改造存在很多問題，尤其是冷卻地板裙板的電控部分。因此，針對上述具體問題，提出以下具體解決方案，旨在進(jìn)一步促進(jìn)棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造過程的措施。

3.1 進(jìn)一步發(fā)展棒材生產(chǎn)技術(shù)

我們需要積極借鑒國外先進(jìn)的棒材制造技術(shù)，并結(jié)合吸收和利用本國的特點(diǎn)。同時(shí)，我國要加大棒材生產(chǎn)技術(shù)、冷床裙邊控制技術(shù)的研發(fā)投入，加快棒材廠裙板電氣自動(dòng)化改造進(jìn)程，促進(jìn)棒材生產(chǎn)快速發(fā)展。這需要進(jìn)一步發(fā)展。例如，考慮應(yīng)用光纖預(yù)制棒，光纖預(yù)制棒在產(chǎn)業(yè)鏈中具有很高的附加值，掌握了技術(shù)的人將贏得市場[10-11]。光纖預(yù)制棒是光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)品，這實(shí)際上是用于制造光纖的具有特定折射率分布的石英玻璃棒。通常，直徑為幾毫米至幾十毫米。這是光纖過程中最重要的部分，利潤在70%左右，技術(shù)門檻高，需要大量資金投入。光纖預(yù)制棒制造過程分為兩個(gè)步驟，纖芯制造是重要的一步，目前光纖預(yù)制棒的商業(yè)化生產(chǎn)已演變?yōu)椤皟刹较到y(tǒng)”。第一步是制造芯棒，第二步是在芯棒上添加外涂層以制造預(yù)制件[12]。芯棒制造為關(guān)鍵步驟，共分為改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD：Modified ChemicalVapour Deposition)、棒外化學(xué)氣相沉積法(OVD：Outside Chemical Vapour Deposition)、軸向氣相沉積法(VAD：Vapour phase AxialDeposition)、等離子體激活化學(xué)氣相沉積法(PCVD：Plasma activated Chemical Vapour Deposition)。MCVD技術(shù)具有更好的折射率控制，更易于操作的優(yōu)點(diǎn)。MCVD工藝目前使用比較廣泛的一種制造方法。MCVD工藝是在高純度石英玻璃管中進(jìn)行氣相沉積，以氫氧火焰為熱源，MCVD工藝的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是高溫氧化。MCVD 工藝包括兩個(gè)工藝步驟：沉積和制棒[13]。薄膜沉積是獲得設(shè)計(jì)所需的光纖纖芯的折射率分布，制棒是將氣相沉積的空心高純石英玻璃管熔化收縮成實(shí)心光纖預(yù)制棒芯棒。目前的 MCVD 工藝使用大直徑合成石英玻璃管和外包技術(shù)，如火焰水解外包和等離子外包技術(shù)來制造大型預(yù)制件。這些外包技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)MCVD工藝沉積速率低、幾何精度低的缺點(diǎn)，提高了質(zhì)量，降低了成本，增強(qiáng)了MCVD工藝的競爭力。

3.2 應(yīng)該控制回路電流的變化

在日本的冷床裙邊控制技術(shù)中，需要通過使用阻抗匹配來抵消電磁閥表面和線纜傳輸產(chǎn)生的磁力線，進(jìn)一步加強(qiáng)對回路電流的控制。它還可以通過產(chǎn)生超輻射來干擾周圍的電路，達(dá)到增加相應(yīng)電源和控制回路電流的目的。

3.3 要提升中間繼電器的性能

日本在棒材廠推進(jìn)裙板電自動(dòng)化轉(zhuǎn)換工藝的過程中，需要進(jìn)一步提高中間繼電器的性能[14]。例如，通過使內(nèi)部元件變形來增加觸點(diǎn)容量，從而降低中間繼電器觸點(diǎn)粘連和氧化的頻率，提高中間繼電器的性能，這也進(jìn)一步有利于電氣自動(dòng)化。

4 裙板控制幾個(gè)問題及分析

4.1 延時(shí)制動(dòng)時(shí)間

在軋制過程中，尤其是高速軋制中，摩擦系數(shù)不是恒定的，隨著制動(dòng)裙部溫度的升高而非線性變化，因此，需要調(diào)整延長制動(dòng)時(shí)間，使杠鈴?fù)Ｔ谶m當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

4.2 熱金屬檢測器

飛剪前后熱金屬檢測器信號非常重要，直接影響到飛剪分段以及裙板動(dòng)作，因此，要定期維護(hù)熱金屬檢測器，保證信號的穩(wěn)定性。

4.3 裙板本體

制動(dòng)裙板凹凸不平也會(huì)造成堆鋼，因此，要定期打磨裙板，使裙板保持平整，防止棒材頭部受阻導(dǎo)致堆鋼。

4.4 分段長度

將鋼條通過制動(dòng)裙板拋入鋼條后，將其放置在冷卻地板上，其有上層冷卻地板的最小長度和上層冷卻地板的最大長度。如果飛剪斷面設(shè)置長度過短或過長，程序會(huì)自動(dòng)優(yōu)化斷面長度，在分割之后創(chuàng)建一個(gè)棒材直到可以和冷卻床相連接。

4.5 累積誤差

韶鋼特種棒材廠的中型棒材生產(chǎn)線采用直流電機(jī)控制裙板運(yùn)動(dòng)。由于裙板多次運(yùn)行，編碼器反饋值存在累積誤差，直流裝置無法實(shí)現(xiàn)裙板的準(zhǔn)確定位[15]。因此，通過在裙部高位安裝接近開關(guān)并清除位置編碼器，可以消除累積的編碼器誤差，實(shí)現(xiàn)裙部的準(zhǔn)確定位。

5 總結(jié)

綜上所述，近年來我國科技的飛速發(fā)展，在棒材制造技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著的成就，有效地促進(jìn)了棒材廠電氣自動(dòng)化改造的進(jìn)程。但不可否認(rèn)，我國棒材廠裙板的電自動(dòng)化轉(zhuǎn)換工藝仍存在嚴(yán)重缺陷。因此，日本不僅積極借鑒國外先進(jìn)的棒材制造技術(shù)，而且加大研發(fā)投入，鼓勵(lì)棒材制造技術(shù)的研發(fā)，進(jìn)一步完善冷床裙邊控制技術(shù)，應(yīng)予以推廣，促進(jìn)國內(nèi)棒材廠裙板生產(chǎn)技術(shù)自動(dòng)化過程。