熱軋2032生產線飛剪剪切異常分析與優化方案

施文振 莫勇求 黃昱揚

廣西柳州鋼鐵集團有限公司 廣西 柳州 545002

引言

熱軋廠2032生產線飛剪電機采用的是1975年生產的500HP（馬力）英制直流電機，電機功率約合367.5kW（1馬力=0.735千瓦），由于工藝升級，產品外觀、實物質量提升等需求，2032線要求飛剪對全品規進行剪切[1]。在對一些厚規格進行高速切尾過程中，由于電機能力不足，飛剪跟隨給定滯后等原因，經常出現切尾切小或是切不中的情況，需要操作工不斷調整切尾參數，且切尾速度越快，誤差越大。當換規格速度降下來后，如果操作工沒有及時將高速切尾時設定的切尾量改回，又會導致換規格第一塊突然切大尾。最終反饋到現場給人的直觀印象就是一線飛剪剪切十分不穩定，忽大忽小。不僅使切損率大幅上升，板尾還經常切不斷帶進精軋機架引起廢鋼，對生產十分不利。

1 飛剪剪切動作邏輯

熱卷箱夾送輥后HMD404AB檢得，飛剪立即啟動切頭預擺（從120°轉至220°），隨后HMD405檢得，飛剪延時（延時時間是根據跟蹤信號計算出來的）后進行切頭動作，切頭完成后剪刃回到等待位置（120°）；隨后HMD406檢得，作為連鎖保護條件；當熱卷箱夾送輥后HMD404AB檢失，飛剪進行切尾預擺（從120°轉至220°）；隨后405檢失，飛剪延時后進行切尾動作，切尾完成后，剪刃回到等待位[2]。

切頭延時：當HMD405檢得，系統根據當前帶鋼行進速度（切頭使用熱卷箱1號托卷輥速度）和HMD405至飛剪剪切點的距離；HMI畫面設定切頭長度；電機滯后補償距離計算出HMD405檢得后飛剪切頭延時啟動的時間。

切尾延時：當HMD405檢失，系統根據帶鋼行進速度（切尾選用精軋首機架速度或精除磷箱夾送輥速度）和HMD405至飛剪剪切點的距離；HMI畫面設定的切尾長度；電機滯后補償距離計算出HMD405檢失后飛剪切尾延時啟動的時間。（飛剪剪切設定速度越大，電機滯后補償距離越大）。

由于精除磷箱與飛剪之間的水汽大，飛剪406熱檢信號非常容易出現斷點，嚴重時直接檢測不到帶鋼，所以目前已將飛剪406熱檢取消，利用406熱檢前的404C、405AB熱檢等邏輯信號模擬出406熱檢信號進行使用，目前暫未發現因模擬406熱檢信號而發生故障的現象。飛剪剪切原理如圖1所示。

圖1 飛剪剪切原理

2 剪切異常現象分析

板頭畸形。來料頭部偶爾會出現頭部不規則的情況，頭部不規則部分使飛剪405熱檢提前檢得，然后啟動計算進行切頭，從而出現切小的情況。

飛剪頭部跟蹤距離過長。之前對飛剪切尾提速優化，將飛剪熱檢HMD405位置提前，由原來的2.7m提前至3.3m[3]。飛剪切頭延時啟動時間T是由熱檢405檢得后開始進行計算，系統根據飛剪熱檢405至飛剪剪切中心線的距離（3.3m）、電機滯后補償距離（程序根據不同設定速度進行分檔補償）、HMI畫面設定的切頭長度及板坯行進的速度（1號托卷輥速度），通過T=X/V計算得出。板坯在行進過程中速度難免會出現或多或少的偏差，從而影響切頭啟動時間的計算。

用于進行切頭計算的1號托卷輥速度不準。一線飛剪切頭計算速度取的是熱卷箱1號托卷輥的速度，在熱卷箱進行開卷時，熱卷與1號托卷輥之間有可能存在打滑現象，1號托卷輥反饋速度與實際板速存在較大速差，導致飛剪頭部跟蹤距離計算得不準。

飛剪熱檢405AB熱檢照射位置發生偏移。在對軋線熱檢做日常的檢查、維護、調整工作時，會不可避免地出現熱檢位置移動、檢測位置偏移的情況，且雙工位熱檢檢測存在時間差，影響板坯定位的準確和走位計算精度。

飛剪切尾不準，波動大，時大時小，不穩定。原因分析是飛剪切尾的精度與首機架速度波動及熱檢關系很大，如果主機速度在切尾過程中波動較大，將引起切尾不穩定，如果熱檢有延遲也會引起切尾不穩定。因此可能的原因有[4]：①首機架速度不穩定，造成計算誤差大；②飛剪前熱檢拖尾較嚴重，造成剪切點計算不準；③飛剪前過渡板冷卻不到位，造成過渡板較熱，引起熱檢拖尾。

飛剪第一次切頭正常，第一次剪切后自由停車后又轉動360°再次剪切，導致頭部又被切1.5m，卡在除磷箱中。剪頭后自動停車的原因是：剪頭后計算帶坯速度跟隨剪后速度（下夾送輥或F1F2跟蹤速度），剪后速度當時是選擇精軋前入口除鱗箱下夾送輥速度，當時下夾送輥速度反饋為0，導致當時程序計算帶坯速度也給定0，此時飛剪也要把速度降為0，導致剪頭后自動停車連切。

飛剪切頭不斷。可能有以下原因：①板帶頭部形狀不平，導致熱檢檢得時間有偏差，計算不準。②鋼板與輥道打滑，實際帶坯速度與計算帶坯速度不符。③飛剪本體性能差，有間隙，切頭不斷。

飛剪擺動距離過短，加速行程不足。即使將熱檢位置前移讓飛剪提前啟動，即便飛剪剪刃能勉強切到鋼板，但是由于加速距離過短，飛剪轉鼓速度沒有足夠的行程加速到設定的剪切速度，轉鼓速度會與帶鋼尾部實際速度存在較大速差，差速剪切易造成飛剪刀片崩口。

飛剪電機采用的是1975年生產的500HP（馬力）英制直流電機，電機功率約合367.5kW（1馬力=0.735千瓦），直流電機響應速度慢，在啟動時從給出速度給定到現場實際動作有0.4s的響應延遲，而整個高速切尾過程通常只有1.5s左右，導致飛剪經常由于響應慢切不中尾，具體如圖2所示。

圖2 飛剪電機速度曲線

3 剪切優化方案

增加飛剪定速剪切功能，當飛剪即將切尾的過程中，鎖定F6主機速度直到剪切完成，這樣可以提高飛剪的剪切精度，降低飛剪剪切異常率。

使用熱檢校驗棒校驗熱檢，使飛剪前熱檢的檢測位置同步在中間40cm的位置，防止燕尾影響熱檢的檢測導致剪切不穩定。

精除鱗箱夾送輥改造后，封水效果提升，熱檢檢測更加穩定。

采用雙熱檢進行切頭切尾連鎖，優化熱檢邏輯，提升了飛剪剪切穩定性。

增加熱檢的吹掃風機風道的改造，使霧氣影響降到最低。

通過程序優化，將飛剪切尾預擺角度由220°放大到240°，這樣飛剪電機才有足夠的加速行程提升至1.6m/s。由于速度加快，飛剪熱檢距離過短，導致飛剪啟動時間不足，因此要將飛剪熱檢整體往粗軋移位改造。提速后飛剪速度補償程序已不試用，需重新開發飛剪速度補償程序進行匹配。

更換飛剪控制器PLC通信網卡，重新配置MAC地址，更新一級畫面服務器飛剪MAC通信地址，網卡綁定飛剪的 IP地址，減少網絡通信的延遲和丟包情況。

4 結束語

經過剪切優化，目前柳鋼2032mm熱軋線飛剪已達到最高1.6m/s速度對鋼板進行穩定剪切，剪切長度誤差范圍控制在±30mm以內，滿足了生產現場對全品規鋼種進行切尾的要求，并且飛剪切損率指標有顯著提升，為提升產品質量，降低生產損耗，減少故障率打下了良好的基礎。