高速棒材倍尺飛剪工藝技術(shù)改進(jìn)

郎 旭

精軋機(jī)組后設(shè)置了4 臺(tái)水冷箱，可以對(duì)精軋機(jī)組出來(lái)的螺紋鋼筋進(jìn)行冷卻，精軋后最后一段水箱后設(shè)置了成品倍尺3#飛剪，用于對(duì)軋件分段剪切，倍尺飛剪的穩(wěn)定性，直接制約生產(chǎn)的連續(xù)性，對(duì)成材率和達(dá)產(chǎn)率影響至關(guān)重要。基于上述原因?qū)ζ渥龀鱿鄳?yīng)的改進(jìn)和完善，保證倍尺飛剪剪切穩(wěn)定性。

1 相關(guān)概述

1.1 生產(chǎn)工藝流程

鋼坯作為主要的生產(chǎn)原料，需要按照流程和順序來(lái)進(jìn)行傳遞，天車(chē)根據(jù)鋼坯的擺放情況來(lái)將其送至輥道。在進(jìn)行真正加溫加工之前，需要對(duì)原材料進(jìn)行稱(chēng)重和計(jì)量，然后就可以在1000℃以上的加熱爐中對(duì)其進(jìn)行加溫改造。整個(gè)軋線流程內(nèi)包含18 架軋機(jī)，由各種不同種類(lèi)形式的壓機(jī)組合存在：①粗軋機(jī)組及中軋機(jī)組以平行的方式安置，還需要使用直流電設(shè)備保持壓機(jī)處于正常的運(yùn)作狀態(tài)；②Block 精軋機(jī)組包含交流變頻電機(jī)以及懸臂輥環(huán)軋機(jī)。鋼坯作為主要的原材料，需要對(duì)其進(jìn)行不同程度的軋制，可以根據(jù)設(shè)備的參數(shù)大小設(shè)定粗細(xì)程度。整個(gè)軋制流程甚至?xí)_(dá)到24 個(gè)步驟，只有經(jīng)過(guò)非常縝密的操作工藝流程之后才能生成較為合格的產(chǎn)品。在確定產(chǎn)品的軋制速度時(shí)，需要根據(jù)光圓的尺寸來(lái)確定最大生產(chǎn)速度。如果光圓尺寸在12mm ～32mm，需要保持軋制速度在15.0m/s。利用這種精準(zhǔn)性的操作處理模式能夠有效降低軋機(jī)出現(xiàn)脫軌的現(xiàn)象，最大程度的降低整個(gè)操作流程中的生產(chǎn)安全事故。在對(duì)鋼坯進(jìn)行軋制之后需要進(jìn)行冷卻，還需要根據(jù)成品的直徑來(lái)選擇冷卻裝置，主要分為大規(guī)模和小規(guī)模兩類(lèi)棒材控制水冷裝置。然后可以將軋件置于冷床進(jìn)行裁剪，并輸出，還需要經(jīng)過(guò)人工的篩查和捆綁之后才能夠最終進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)。

1.2 工藝特點(diǎn)

①工藝流程具有持續(xù)性。整個(gè)生產(chǎn)工藝流程可以在較高溫度下保持長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，且在整個(gè)工作期間能夠具備較高的工作效率；②散熱技術(shù)較強(qiáng)。整個(gè)生產(chǎn)線能夠有效的節(jié)約能源與資源的投入，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單位經(jīng)濟(jì)獲取與周?chē)h(huán)境保護(hù)之間的平衡；③無(wú)頭焊接技術(shù)。利用該技術(shù)的實(shí)施能夠有效提高后期作業(yè)生成的效率；④與產(chǎn)品的適應(yīng)性較強(qiáng)。整個(gè)生產(chǎn)工藝中使用的是短應(yīng)力線式軋機(jī)，能夠提高操作設(shè)備和操作工藝之間的精準(zhǔn)性，將產(chǎn)品的尺寸誤差控制在最小范圍內(nèi)。此外，使用該生產(chǎn)工藝能夠有效降低軋輥損壞率，在提高滾軸的使用年限的同時(shí)，還能夠提高整個(gè)生產(chǎn)流程的操作效率；⑤懸臂式軋機(jī)承載能力較強(qiáng)，可以根據(jù)軋機(jī)內(nèi)不同的模塊形式來(lái)選擇具體的機(jī)組徑度；⑥使用無(wú)空性軋制技術(shù)，提高后期產(chǎn)品成品的質(zhì)量與效率，并減少對(duì)輥軸的磨損率；⑦控冷技術(shù)的使用。由于溫度是影響整個(gè)工藝操作流程效率以及后期產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，需要操作人員采用科學(xué)合理的控冷技術(shù)來(lái)保持操作流程中的環(huán)境溫度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在整個(gè)機(jī)組內(nèi)設(shè)置預(yù)冷裝置，能夠有效降低產(chǎn)品因溫度過(guò)高而出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的冷卻率，還能夠利用這種高科技技術(shù)設(shè)備來(lái)完成產(chǎn)品質(zhì)量的提高；⑧零間隔軋制技術(shù)。利用將飛剪設(shè)備安置于切頭和切尾地區(qū)，有效降低生產(chǎn)流程過(guò)程中的生產(chǎn)停滯現(xiàn)象，增強(qiáng)生產(chǎn)工藝中的過(guò)渡型；⑨除塵清潔技術(shù)。保持生產(chǎn)工作環(huán)境的干凈整潔性是提高整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備高效率的主要操作手段，利用噴霧除塵設(shè)備來(lái)改善生產(chǎn)環(huán)境的空氣質(zhì)量，還需要在每次生產(chǎn)工藝之前到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行除塵工作，才能最大程度地保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)度；⑩高速上鋼技術(shù)。在對(duì)鋼材進(jìn)行軋制之后需要裁剪，這時(shí)利用高速圓盤(pán)裁剪技術(shù)能夠有效保持裁剪的精確度和裁剪時(shí)間。在該部分工作完成之后，就可以將裁剪之后的軋機(jī)材料投入冷床設(shè)備內(nèi)，能夠有效減少因剪切不合格而導(dǎo)致產(chǎn)品糾纏出現(xiàn)的事故問(wèn)題，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在消除各種危險(xiǎn)因素之后，能夠提高對(duì)工作人員操作過(guò)程中的生命安全保障；油氣潤(rùn)滑技術(shù)。大部分生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備在使用一定時(shí)間之后就會(huì)出現(xiàn)磨損的狀態(tài)，機(jī)器設(shè)備之間的相互摩擦可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)機(jī)械無(wú)法達(dá)到之前設(shè)定的參數(shù)水平，需要利用油氣潤(rùn)滑技術(shù)來(lái)在關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)加入潤(rùn)滑油，確保設(shè)備能夠按照正常速度開(kāi)展工作，而且還需要根據(jù)設(shè)備的不同需求來(lái)選擇較為合理的潤(rùn)滑油。

1.3 高速棒材倍尺飛剪系統(tǒng)組成

高速棒材系統(tǒng)內(nèi)的倍尺飛剪體系由三部分構(gòu)成：①伺服電缸擺桿系統(tǒng)是其中非常重要的環(huán)節(jié)和組成部分，通過(guò)擺動(dòng)的操作形式來(lái)完成整體的剪切工作，在水平來(lái)回?cái)[動(dòng)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)反復(fù)運(yùn)動(dòng)。②氣缸控制后擺桿。整個(gè)操作擺桿體系由兩個(gè)通道來(lái)完成，使得被剪切后的鋼材進(jìn)入到兩個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)處理；③倍尺飛剪技術(shù)可以根據(jù)控制操作系統(tǒng)來(lái)完成信號(hào)的編碼和計(jì)算，可以獲得精準(zhǔn)度更強(qiáng)的軋件長(zhǎng)度。然后幫助前期的各種操作系統(tǒng)保持在一定的剪切位置內(nèi)，提高整個(gè)棒材軋件的工作效率與質(zhì)量。

1.4 倍尺飛剪的工作原理

隨著生產(chǎn)工藝手段的不斷升級(jí)與優(yōu)化，倍尺飛剪憑借其主要的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在國(guó)外市場(chǎng)內(nèi)被廣泛使用，能夠?qū)τ诋?dāng)前生產(chǎn)效率較高的工作狀態(tài)形成一定的適應(yīng)性，還能夠有效降低各種環(huán)境因素的影響和制約問(wèn)題。該操作體系的主要工作原理表現(xiàn)為：首先，要經(jīng)過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)才能夠獲得后期剪切長(zhǎng)度的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，而傳導(dǎo)的工具主要是熱金屬探測(cè)器的接收信號(hào)的軟件部分；其次，需要根據(jù)所接收到的信號(hào)信息來(lái)進(jìn)行計(jì)算，按照所獲得的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際的發(fā)展?fàn)顩r與要求來(lái)進(jìn)行剪切與調(diào)節(jié)；再次，剪切過(guò)程需要控制操作流程的速度，我們通常都會(huì)以v1 來(lái)表達(dá)線速度水平分量，而以v2，來(lái)表示軋件速度，而二者之間的關(guān)系主要以公式V1=V2+（0%～10%）V2 來(lái)表示；最后，使用再生制動(dòng)減速來(lái)完成最終的操作流程，剪切控制設(shè)備也會(huì)恢復(fù)到原有的狀態(tài)。

2 倍尺飛剪剪切不穩(wěn)定的原因

①影響因素剖析。倍尺飛剪體系存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，我們主要是從整個(gè)工作原理的控制體系以及后期的實(shí)踐操作體系來(lái)進(jìn)行綜合考究，從而找出整個(gè)體系中影響后期操作流程穩(wěn)定性的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，我們可以發(fā)現(xiàn)其中的金屬探測(cè)器可以作為最主要的影響設(shè)備；②熱金屬探測(cè)器。HMD 檢測(cè)結(jié)果與熱金屬探測(cè)器之間的操作工藝和整體的操作步驟具有緊密關(guān)聯(lián)，而造成后期檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差的主要因素為：溫度環(huán)境因素導(dǎo)致，如果整個(gè)操作系統(tǒng)軟件前端溫度無(wú)法達(dá)到要求，就會(huì)導(dǎo)致在后期進(jìn)行熱金屬探測(cè)工作中出現(xiàn)較多霧氣來(lái)影響測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)性，此外，氧化反應(yīng)等現(xiàn)象的存在，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)操作體系出現(xiàn)誤差；金屬探測(cè)器的具體元件構(gòu)成也是導(dǎo)致后期探測(cè)出現(xiàn)失誤的主要原因；③倍尺飛剪定位碼盤(pán)。編碼器作為影響該碼盤(pán)的最主要設(shè)備，如果參數(shù)出現(xiàn)較大誤差，則會(huì)導(dǎo)致更多安全事故現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅到當(dāng)時(shí)操作的工作人員的生命安全，對(duì)整個(gè)操作流程中的其他設(shè)備軟件形成威脅，甚至可能會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的事故問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)操作流程無(wú)法按時(shí)完工，尤其表現(xiàn)在飛剪堆剛等情形下。

3 倍尺誤差分析

倍尺后期的操作效率和質(zhì)量深受下列因素影響：①剪刃定位。該影響因素是造成后期系統(tǒng)誤差最為強(qiáng)烈的因素，而且該誤差因素也是整個(gè)系統(tǒng)誤差體系中極為關(guān)鍵的一環(huán)，此外，系統(tǒng)掃描執(zhí)行時(shí)間和飛剪加速時(shí)間的影響因素都具有一定的影響意義；②微張關(guān)系。該關(guān)系主要存在于軋機(jī)之間，會(huì)導(dǎo)致后期的材料和形式受到影響而發(fā)生變化，而且變化的具體形態(tài)無(wú)法保持單一性，也會(huì)在長(zhǎng)期的積累下形成累積誤差現(xiàn)象。通常情況下，累積誤差與軋件倍尺設(shè)定之間呈現(xiàn)正比反向關(guān)系，如果之前設(shè)定的參數(shù)較小，那么后期的累積誤差也會(huì)隨之而降低。

4 高速棒材倍尺飛剪工藝技術(shù)改進(jìn)

4.1 后擺桿氣缸控制分缸導(dǎo)槽改為伺服電缸控制

伺服電缸作為高速棒材生產(chǎn)工藝流程升級(jí)過(guò)程中替代氣缸執(zhí)行的主要元素，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值和使用價(jià)值，而且該元素在目前生產(chǎn)水平的情況下，無(wú)法找到與之相替代的元件。伺服電缸的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：①運(yùn)動(dòng)精確度較好，能夠在擺桿操作移動(dòng)過(guò)程中起到一定的掌控作用；②安全性和穩(wěn)定性較強(qiáng)；③能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以較為穩(wěn)定的效率連續(xù)生產(chǎn)，最長(zhǎng)工作時(shí)間可達(dá)到1000h；④環(huán)境抗壓能力較強(qiáng)，即使周?chē)h(huán)境可能會(huì)出現(xiàn)一定的變化，伺服電缸的生產(chǎn)效率依然可以發(fā)揮到一定水平；⑤具有較強(qiáng)的感應(yīng)能力，主要是利用PLC 來(lái)作為控制操作體系，能夠在下一環(huán)節(jié)開(kāi)展之前就得到精準(zhǔn)的倍尺長(zhǎng)度計(jì)算，實(shí)現(xiàn)遙控操作感與對(duì)應(yīng)槽之間的高度適應(yīng)。

4.2 軋機(jī)改造

連鑄坯作為高速棒材生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必不可缺的生產(chǎn)原料，對(duì)于后期的整體效率和產(chǎn)品的最終質(zhì)量具有決定性的影響意義，在該原料的基礎(chǔ)上需要搭配高效率的飛剪等操作技術(shù)，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的平均分壓。對(duì)于原材料的形態(tài)而言，具體的形態(tài)尺度為150mm×150mm×12000mm，而在進(jìn)行后期的工藝流程優(yōu)化的過(guò)程中，可以從孔系系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行升級(jí)，在提高整個(gè)精軋機(jī)組的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，還能夠?qū)Ω鞣N操作原材料進(jìn)行可持續(xù)的循環(huán)利用。懸臂式軋機(jī)是整個(gè)操作系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，為更好地實(shí)現(xiàn)軋機(jī)改造，需要保持該軋機(jī)以頂角45°來(lái)作為高效率生產(chǎn)的參數(shù)，能夠有效地提高整個(gè)生產(chǎn)單位的安全性和生產(chǎn)流程的持續(xù)性。

4.3 水冷系統(tǒng)改造

對(duì)于原有的高速棒材生產(chǎn)線而言，其中的水冷系統(tǒng)包含四個(gè)冷卻水箱，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)工作中會(huì)消耗極大的能源與水資源，而給整個(gè)生產(chǎn)線帶來(lái)的冷卻效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)水平。在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)改造與升級(jí)優(yōu)化，根據(jù)不同的操作環(huán)節(jié)和流程來(lái)安置水箱的位置，根據(jù)精軋環(huán)節(jié)的具體形式來(lái)確定水箱的數(shù)量，還需要嚴(yán)格明確水箱的實(shí)際長(zhǎng)度以及水箱之間的寬度，例如，對(duì)于預(yù)精軋流程而言，在該操作流程完成之后需要設(shè)置一個(gè)水箱來(lái)進(jìn)行冷卻，水箱的長(zhǎng)度需要控制在6.2m。螺紋鋼穿水工藝作為水冷系統(tǒng)改造中升級(jí)的最主要操作方式，根據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)際政策的不斷變化，該操作體系已逐漸實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的調(diào)動(dòng)，利用弱穿水工藝來(lái)代替強(qiáng)穿水工藝，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)冷卻水流的精準(zhǔn)掌控，按照剛才的具體需求來(lái)為其供給相應(yīng)的水壓，在幫助整個(gè)生產(chǎn)工藝行業(yè)實(shí)現(xiàn)效率提高的同時(shí)，還能夠有效節(jié)約生產(chǎn)成本，帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)。

4.4 倍尺長(zhǎng)度的優(yōu)化

在進(jìn)行高速棒材的剪切過(guò)程時(shí)，使用的最主要的設(shè)備是倍尺，但最終的剪裁結(jié)果無(wú)法與之前設(shè)定的長(zhǎng)度具有高度匹配性，這主要是由于軋件長(zhǎng)度具有極其強(qiáng)烈的變化性，如果采用標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量方式預(yù)估長(zhǎng)度，可能會(huì)導(dǎo)致后期的剪裁結(jié)果與前期預(yù)算產(chǎn)生較大的誤差。為更好的解決這一現(xiàn)象，操作人員通常都會(huì)利用短倍尺和短尺棒材來(lái)進(jìn)行優(yōu)化操作，需要考慮到當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝的定時(shí)長(zhǎng)度以及在操作環(huán)境下所形成的冷床條件，利用各種環(huán)境因素和生產(chǎn)設(shè)備因素的影響來(lái)最終確定操作的具體流程與步驟。通常情況下，整個(gè)棒材的最終長(zhǎng)度都會(huì)進(jìn)行提前預(yù)估，前期的棒材尺度可以直接確定下來(lái)，但要想真正實(shí)現(xiàn)整個(gè)棒材的優(yōu)化處理，就需要在后期進(jìn)行長(zhǎng)度的剪切控制。操作人員通常都會(huì)利用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下的最小短尺長(zhǎng)度來(lái)確定整個(gè)高速建材材料的長(zhǎng)度參數(shù)，而具體的優(yōu)化原則為：首先，以最小倍尺長(zhǎng)度為低限度，才能賦予后期操作施工更大的更換可能性；此外，還需要考慮到冷床條件的具體情形，根據(jù)該設(shè)備的具體環(huán)境和操作流程來(lái)進(jìn)行后期短尺的長(zhǎng)度確定。

5 高速棒材生產(chǎn)線改造后效果

5.1 應(yīng)用效果

①實(shí)現(xiàn)及時(shí)通訊工作，主要是利用了新型T400 與傳動(dòng)系統(tǒng)的組合，然后對(duì)于相關(guān)的硬件措施進(jìn)行調(diào)整與修改；保存時(shí)間持久，可以永久儲(chǔ)存在一定的程序芯片內(nèi)，對(duì)后期的發(fā)展有著借鑒意義，還可以保證數(shù)據(jù)的完整性。在T400 內(nèi)加入新式程序，以CFC 為主要表現(xiàn)程序，能夠有效降低檢測(cè)距離，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各類(lèi)漏洞的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)細(xì)節(jié)的最大化調(diào)整，使其與各類(lèi)裝置共同應(yīng)用。②使用更加精準(zhǔn)的機(jī)架測(cè)量?jī)x器，能夠減少因拋鋼現(xiàn)象帶來(lái)的異常故障，還能夠提高后期的測(cè)量精確性。③將檢測(cè)的時(shí)間控制在1.6ms，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有的掃描任務(wù)。

5.2 高速棒材生產(chǎn)線技術(shù)指標(biāo)

對(duì)原有的高速棒材進(jìn)行生產(chǎn)線部分的優(yōu)化與升級(jí)改造，對(duì)其中的主要環(huán)節(jié)和步驟進(jìn)行整改，能夠有效提高后期的抗震級(jí)別，尤其是可以在原有基礎(chǔ)上提高至年產(chǎn)6,000,000，t400MPa 的生產(chǎn)級(jí)別。而整個(gè)生產(chǎn)線能夠?qū)⒚啃r(shí)的生產(chǎn)量擴(kuò)展至130t，具有非常高的效率與應(yīng)用價(jià)值。此外，整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝和技術(shù)流程具有較強(qiáng)的科技性，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中占據(jù)非常高的地位，能夠提高后期生產(chǎn)產(chǎn)品的精確度和整體質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，本工藝技術(shù)代表了當(dāng)今國(guó)際上同類(lèi)軋鋼生產(chǎn)線的最高水平，它的建成投產(chǎn)，成為了鋼鐵企業(yè)的一個(gè)標(biāo)桿。同時(shí)生產(chǎn)線的高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)為激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為其他同類(lèi)鋼廠的建設(shè)提供了一個(gè)很好的模板。該工程投產(chǎn)以來(lái)，各方面情況一直都很正常，產(chǎn)品供不應(yīng)求，產(chǎn)品質(zhì)量深受廣大用戶(hù)的一致好評(píng)。實(shí)踐證明，該生產(chǎn)線工藝布局合理，技術(shù)水平先進(jìn)，工藝裝備精良、生產(chǎn)自動(dòng)化水平高，產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬，成為了行業(yè)內(nèi)的標(biāo)桿。