棒材生产线自动剪切系统优化

吴琼

摘要：介绍了棒材生产线的生产工艺及作业过程中倍尺剪和定尺剪存在的问题，随着棒材生产线产能的不断提高，产能不断的释放，剪切系统存在的缺陷日益严重，无法满足生产的需求，技术人员通过对倍尺剪、定尺剪自动剪切系统优化，实现剪切系统的稳定运行，对提高轧线的生产效率和成材率具有重要意义。

关键词：活套；波动；扫描器；起套辊

1 工艺概述

随着棒材生产线产能的不断提高，加上倍尺剪、定尺剪使用频繁，由因此在投产初期的设计及安装调试缺陷日益明显，使得剪切精度与剪切效率有明显的下降，并且剪切设备出现的重复故障率较高。一旦它发生故障就会造成停产，无法满足现在的生产过钢节奏，所以我们把倍尺剪和定尺剪列为关键设备。针对此设备出现的问题，我们对剪切系统进行全面的分析整理，进行剪切优化。

2 自动剪切系统存在问题

2.1 倍尺剪存在的问题

棒材作业线主要生产9米/12米定尺的多种规格螺纹钢，在实际生产中发现成品易出现夹杂短尺问题，给成品收集带来不便。目前采用的手动设置倍尺长度，尾尺的长度则由工人在冷床尾部观察是否合适，再通过对讲系统将观察情况反馈至倍尺设定人员，倍尺设定人员进行调整。当出现坯料尺寸波动或调整误差时，尾尺会出现长度少于其它倍尺或长度太长超出冷床最大收集长度的问题，尾尺太短，在后续剪切收集工序形成短尺，需手动挑拣，不仅加大人工劳动强度，还易发生短尺混入成品的质量问题；尾尺太长则钢钻冷床尾的卷筒成为废钢，造成金属浪费。

2.2 定尺剪存在的问题

棒材线定尺剪切系统的功能是将经冷床冷却的钢材通过剪切成为合格的定尺成品材。冷剪输入辊道CRT、冷剪输出辊道CSRT等多组辊道构成了冷剪定尺剪切系统。当剪切开始时，倍尺材前进作用主要来自于剪前辊道CRT，而CSRT对倍尺材作用系数小。为了保障每根成品材都满足长度要求，现在岗位人员不得不将剪切长度加大，或者只能剔除掉长度不合格的钢材，严重制约了生产成材率。针对目前这种情况，我们精简了定尺剪切手动操作和增加了各设备的实时速度反馈控制等措施，进一步保障定尺剪切速度与精度，保证过钢节奏的同时也提高了成材率。棒材线定尺剪切系统的功能是将经冷床冷却的钢材通过剪切成为合格的定尺成品材。由于在棒材一区主轧生产线上仅有一台冷剪，而且随着此条生产线产能的不断提高，加上冷剪使用频繁，因此在投产初期的设计及安装调试缺陷日益明显，使得冷剪的剪切精度与剪切效率有明显的下降，并且冷剪出现的重复故障率较高。一旦它发生故障就会造成停产，无法满足现在的生产过钢节奏，所以我们把冷剪列为关键设备。针对此设备出现的问题，我们对定尺剪切系统进行全面的分析整理，进行剪切优化。

3 解决方案

3.1 倍尺剪优化

优化剪切只是优化最后三支倍尺的长度，调整倒数第二和第三剪的倍尺并且是以定尺长度（9米或12米）為单位进行加减优化的，对每根倍尺本身长度并不能实现自动优化，所以每根倍尺长度仍是需要人工现场观测后进行调整到最佳长度。更换轧机或孔型后不能立即投入优化剪切，待过几支钢后，优化剪切监控画面中的“误差值”在1～1m时方可投入使用，换轧机或孔型时将倍尺设定尾钢设为2其它根据料长设定，当投入优化剪切时倍尺尾钢要设为1。

优化剪切画面中的“未端伸出”，这个参数设定为1，目的是为了让尾钢长于倍尺长度一个定尺。当优化剪切监控画面中的“余定尺”的数值大于画面中“倍尺根数”的数值时，倍尺不再进行优化，因为此时的尾钢长度是大于其它倍尺长度的，只有当“余定尺”的数值小于画面中“倍尺根数”的数值时，系统才进行优化剪切，此时会从倒数第二或第三剪的倍尺上挖出一个定尺给尾钢，从而使尾钢长度大于倍尺长度。

优化剪切画面中的“自由度”，是控制尾钢的实际长度与设定目标长度相差定尺的个数的，这个参数设为0，目的是为了让优化了的尾钢长度不短于设定目标长度，仍以25螺纹钢12米定尺为例，这个参数设为0，目的就是为了让优化了的尾钢长度不短于96米。如果将这个参数设定为1，或2，那么尾钢就可以控制在72～84米之间。倍尺优化设定中的“上限”，是指优化调整过程中在整倍尺上允许增加的长度，单位为定尺长度，将这个值设定为1，既在倒数第二或第三剪上面增加一个定尺长度。倍尺优化设定中的“下限”，是指优化调整过程中在整倍尺上允许减少的长度，单位为定尺长度，将这个值设定为1，既在倒数第二或第三剪减1个定尺长度给尾钢。

3.2 定尺剪优化

针对冷剪定尺剪切不准确这一问题，我们增加了实时的速度反馈控制和速度的补偿机制，持续进行运行速度监测，准确的保障了长度计算中的速度基准。另外我们从程序着手，精简手动操作定尺剪切，实现有效的保障主轧线过钢的速度。更改关键监测元件替代，有效提高了成品材的产量，减少了停机时间。第一段定尺材的剪切动作由冷剪后的光电管发出，并且定尺剪切的后续动作也需要它来触发，作用异常重要。由于这个监测原件与定尺剪距离很近，故震动大，十分容易损坏，另外也因短尺材的碰撞极易损坏，严重制约着定尺剪的剪切效率。于是我们增加替代功能：剪后光电管若出现问题，则用冷剪切头信号替代，并出对应的报警，保障剪切系统的健壮性，有效提高生产效率。冷剪剪切线主要由冷剪输入辊道CRT，冷剪输出辊道CSRT构成，而其中冷剪输入辊道CRT对定尺剪切长度影响较大。这对这种情况，我们在冷剪输入辊道CRT中增加了1个编码器，并且将传动的控制方式改为直接转矩控制，有效提高了速度控制系统的精度和响应速度。

4 结语

通过一系列剪切系统的优化措施的实施，该系统已经实现高效稳定运行，提高了设备的稳定性，大大减低了职工对其的维护量，降低了劳动强度。该项目对提高轧线的生产效率和成材率具有重要意义。

参考文献：

[1]王会卿，王保军，尤宝旺.棒材生产线冷摆动剪控制系统[J].冶金自动化，2017，（S1）：2931.

[2]程志会.PCS7在棒材生产线飞剪控制中的应用[J].河北冶金，2008，（04）：6567.