CSP生产线摆式剪系统在邯钢连轧中的应用

李英存，张立坤

（1. 邯郸钢铁集团连铸连轧厂，河北 邯郸 056000；2. 邯郸钢铁集团技工学校，河北 邯郸 056000）

我们分两部分来介绍摆式剪系统：系统组成和控制原理。

1 系统组成

整个摆式剪控制系统由很多部分组成，是机械、电气、液压的综合体。摆式剪本体主要由下列设备构成：摆式剪主电机（H01 MSL）、飞轮和抱闸/离合单元（U30）、减速箱（H01 BWL）、偏心轴、上下剪刃、摆框（H03）、压下辊（hold down roller）、水平辊（levelling roller）、入口辊（entry roll）、传送辊（transport roller）、出口辊（exit roller）。除此以外，还有为摆式剪提供动力的主液压站、抱闸/离合液压站以及提供润滑的摆式剪稀油润滑系统。下面我们来详细介绍各组成部分的作用：

1.1 摆式剪主电机和飞轮

摆式剪主电机和飞轮为摆式剪的切割动作提供动力，正常情况下，电机带动飞轮恒速运转，切割时，靠飞轮积攒的惯性完成切割动作，减轻了切割动作对电机所造成的冲击。由于电机功率很大，在电机主回路中安装了软启动器用来启动电机。

1.2 抱闸/离合单元

抱闸/离合单元位于飞轮和减速箱之间，用于使减速箱耦合到飞轮上或使二者脱离耦合并在抱闸作用下使减速箱减速直至停止。

1.3 抱闸/离合液压站

抱闸/离合液压站用于向抱闸/离合单元提供液压动力，控制抱闸/离合单元的动作。当有液压压力提供给抱闸/离合单元时，抱闸就会打开，同时离合器耦合，使减速箱耦合到飞轮上；当没有液压压力提供给抱闸/离合单元时，离合器打开，使减速箱和飞轮脱离耦合，而抱闸在弹簧的作用下关闭，抱住减速箱使之减速直至停止。液压压力的供给和切断是通过控制两个电磁阀而实现的。

1.4 减速箱、偏心轴和上下剪刃

由于上下剪刃安装在偏心轴上，而偏心轴又和减速箱连接，所以当抱闸/离合单元触发后，由飞轮带动减速箱从而带动偏心轴旋转，偏心轴旋转时带动上剪刃向下运动，下剪刃向上运动，从而完成切割动作（偏心轴转动一周将完成一个切割动作）。由上述可见，我们仅仅通过控制向抱闸/离合单元提供液压压力的两个电磁阀的动作便可控制摆式剪的切割动作。

我们将偏心轴动作一周的过程分为0～360 °，在偏心轴的中心轴线上安装一个数字编码器，用来检测偏心轴的位置并发出相关动作指令，例如：偏心轴只有位于320～40 °之间时，才允许发出切割命令；偏心轴运动到240～275 °之间时，发出抱闸/离合单元失压命令（停止切割命令）以及停止摆框向前命令；偏心轴运动到340～350 °之间时，发出摆框向后运行命令。

1.5 摆框

由于在摆式剪执行切割动作的过程中，铸坯仍在以正常拉速向前行进，因此如果在切割过程中摆式剪剪刃只是上下运动，必然会使铸坯撞在剪刃上，从而损坏设备，为了解决这个问题，剪刃在上下运动的同时还必须有一个和铸坯相同的向前的速度，而摆框就是用来解决这个问题的。

摆框能够带动剪刃作前后移动，摆框的前后移动是由两个液压缸来实现的，当摆式剪执行切割动作时，摆框带动剪刃以拉钢速度向前移动，当切割动作完成后，摆框又带动剪刃向后移到初始位，为下一次切割作好准备。摆框只有在初始位时，摆式剪才允许启动下一次切割动作，以免损坏设备。

1.6 压下辊

压下辊位于剪刃前面，能够在液压缸的驱动下上升和下降。压下辊有一个位置控制系统，这个系统靠一个旋转式数字编码器来检测压下辊的位置。压下辊的各个位置及其在切割过程中的作用如下：

（1）抬起位（最高位）：不执行切割动作时，一直停在此位。

（2）铸坯进给位：用于新的浇次开始时，引导铸坯头进入摆式剪。

（3）切割位（低于进给位）：每次切割时，压下辊首先移动到此位，用于在切割的过程中防止剪切处钢坯的变形。

（4）最低位：用于新的浇次开始时，将翘起的铸坯头压平，使其顺利进入剪刃。

1.7 水平辊

水平辊位于剪刃后面，有抬起位、等待位和压下位3个位置，其主要作用是防止在切割过程中钢坯的变形。

1.8 入口辊、传送辊和出口辊

这几个辊子都是电机驱动的，都是用来传送钢坯的。其中，入口辊和传送辊的转速和拉钢速度相同，而出口辊的转速和加热炉第一部分辊子的转速相同（比拉钢速度快），用于在切割完成后将钢坯快速送入加热炉。

1.9 主液压站

用于向摆框、压下辊、水平辊的动作提供液压动力。

1.10 摆式剪稀油润滑系统

有独立的油箱和电机，用于向减速箱提供润滑。

2 控制原理

2.1 前提条件

只有在下列条件满足的情况下，才能进行摆式剪各部分的操作：①摆式剪主电机已启动；②抱闸/离合液压站已启动；③摆式剪稀油润滑站已启动；④主液压站已启动。

2.2 控制方式

摆式剪各部分的动作分为手动控制和自动控制。

2.3 手动控制

在维修方式下在本地操作箱上可实现各个设备的单独操作，各个设备之间没有联锁。

2.4 自动控制原理

在摆式剪前面的拉矫机上安装有增量式编码器，用于各种铸坯长度的计量。在浇铸过程中，计算机不停地将HMI（Human－Machine Interface人－机接口）上预设的切割长度和走过摆式剪的实际的铸坯长度进行比较，当实际长度＞预设长度－0.5 m时，计算机发出预切割命令；当实际长度＞预设长度时，计算机发出切割命令。

当接收到预切割命令时，下列设备执行下列动作：

（1）压下辊由抬起位降低到切割位。

（2）水平辊由抬起位降低到等待位。

当接收到切割命令时，下列设备执行下列动作：

（1）摆框开始以拉刚速度向前移动。

（2）为抱闸/离合单元供油的两个电磁阀得电，使抱闸打开，同时离合器使飞轮和减速箱耦合，偏心轴开始旋转，剪刃开始切割。

（3）偏心轴旋转到240～275 °之间时，发出切割完成信号，该信号有两个作用：①使为抱闸/离合单元供油的两个电磁阀失电，从而使离合打开，抱闸关闭，偏心轴在抱闸的作用下开始减速直至停止。②使摆框停止向前移动。

（4）当偏心轴继续减速运动到340～350 °之间时，发出切割末端信号，该信号有下列作用：①启动摆框向后运行。②使压下辊由切割位上升到抬起位。③使水平辊由等待位降低到压下位压平钢坯然后再返回到抬起位。

（5）摆框返回到初始位时靠限位开关停止。