高速线材活套调整故障原因及解决方法

徐博明

（青岛特殊钢铁有限公司，山东青岛 266409）

0 引言

目前，大部分生产高速线材的企业引入了无张力轧制技术，通过活套控制方式提高生产效率，在利用轧机开展生产作业时，出于使红钢秒流量得到科学调节的考虑，有关人员往往会选择通过活套调整的方式，对轧机速度加以控制，但是，制约活套调整质效的问题较多，如何使常见故障得到有效解决，成为人们关注的焦点。

1 活套系统介绍

1.1 系统构成

活套装置被视为检测、调节无张力轧机的核心设备，目前，在相关领域得到广泛运用的活套装备，主要由以下构件组成：气动控制设备、起套辊及检测仪。研究表明，该装置被赋予的价值如下：若机架所对应含钢转矩、电流与设定值持平，通过启动活套装置的方式，经由气缸为活套辊提供推动力，确保红钢位置出现明显更改，弧形随之形成。随后，由检测仪负责对红钢位置进行检测，将检测所得数据转变成模拟信号输入到PLC，待PLC 对所输入信号进行判读后，方可经由调整电机转速的方式，优化弧形表现出的稳定性，真正做到流量平衡，至此，对轧机运行进行自动控制的操作告一段落[1]。上述环节中，最应当引起重视的构件为起套辊，负责推动起套辊的构件为气缸，轧线红钢的作用是调整起套辊高度，确保其效能得到充分发挥。经过多次调整的起套辊，所依托动力元件为活套轮，电磁阀的存在使气缸远程控制成为可能，另外，从某个角度来说，升降起套辊的时间，往往会给轧件质量带来直接影响，这点应尤为重视。

1.2 高度曲线

待PLC 对启动活套进行输出、气缸做出相应动作后，轧件就会形成较为明显的形状。待检测器对轧件高度进行检测的工作告一段落，便可借助PLC，将模拟量向套高进行转换，为转速控制及后续操作的落实奠定基础。除此之外，对电机转速进行调整，可使轧件高度、弧度出现明显变化，与此同时，活套高度、弧度又可被控制在合理范围，这便是活套系统得到广泛运用的主要原因。

综合现有研究及实践结论可知，活套所对应套高形状，主要有以下4 种：①弧形较低。所设定套高过小会导致该套形出现，该套形往往对应过大的张力，这不仅会加快起套辊被磨损的速度，导致故障频发，还会给料形控制带来影响，甚至引发质量或安全事故；②弧形偏低。若套高存在高度值略小的情况，就会使轧件弧形出现偏低的可能，但是即便如此，仍旧可确保起套辊运行正常，料形控制效果也基本能够达到预期，甩尾等问题出现的次数，自然也会得到控制；③弧形偏高。若有关人员以现场情况为依据，完成了设定起套高度的工作，所形成弧形就会出现偏高的情况，这样做给料形控制所带来影响以正面为主，有关人员应将重心放在收套时间的把控上，一旦收套时间出现问题，甩尾堆钢等问题出现的概率就会大幅增加[2]；④弧形较高。导致该套形出现的原因，主要是所设定套高过大，由此而引发的问题，则是轧件变形明显、甩尾概率增加，对轧件弧形加以控制的难度自然有所提高。

1.3 电气控制

负责对活套装置加以控制的电气系统，主要由传动系统与PLC 组成，二者分别被赋予了不同的功能，具体表现为：PLC 负责启动活套，检测并比较活套实际高度，在此基础上，对速度调整值进行换算，将换算后的数值向调速系统进行输出，确保机架运行的实际速度，可获得科学调整。另外，要想对活套装置进行升降控制，同样离不开PLC，这是因为PLC 所对应逻辑条件，被视为控制起套辊的先决条件，待选定所需活套装置后，若所选定装置含钢，有关人员便应借助PLC 固有的输出功能，对电磁阀动作进行控制，确保气缸、起套辊效能，均可获得充分发挥。若轧件尾部和预设机架脱离，此时，起套辊应在预设时间内完成下降，避免带来不必要的问题。

2 故障原因与解决方案

2.1 故障原因

2.1.1 检测仪

（1）活套摆动。①电网出现变化，导致轧机速度不断闪动，活套摆动的问题，随之出现；②负责对轧机速度进行调节的装置，有故障出现的情况，例如，装置性能不断下降，展示转速变化的曲线，会出现较为明显的跳动变化，无法持续、稳定运行的电机，通常会加剧轧机张力出现变化的程度，这也是导致活套摆动的原因；③以活套检测仪为代表的、负责检测工作的元件出现故障，导致套高信号受到严重干扰，PLC 所检测信号的准确性难以获得保证，若调整控制出现失效问题，轧机会面临调速失控或其他类似情况；④随着运行时间的增加，活套棍的磨损程度也越来越严重，由此而引发的问题，主要是关节间隙加大；⑤若气动元件出现问题，不仅会影响气缸压力，还会影响气源气压，从而导致管路有大量积水存在[3]。

（2）测量输出。首先，若轧制工件的烧钢温度有明显变化或轧机孔型出现明显磨损，往往会导致检测仪的稳定性受到影响。其次，有关人员未视情况对工艺参数进行设置，同样会增加参数波动的可能性。最后，一旦电网电压出现明显波动，轧机速度就会受到影响，这一情况难以避免。

（3）不起套故障。研究表明，导致活套出现不起套故障的原因，可归纳为以下5 点：①有关人员操作失误，未对活套加以使用；②轧制拥有诸多规格，不同品种往往对应不同机架，这是导致程序混乱的主要原因，该问题所带来连锁反应中，就包括不起套；③轧件所产生水雾、灰尘污染了检测仪镜头，导致红钢无法被检测仪及时发现；④线路、电磁阀出现故障，检测仪及反馈线路有问题或气缸出现故障，无法及时给出反馈；⑤电机电流和预设电流间有较大差距，由此而引发的问题，主要是含钢信号无法被发出，活套自然不会起套。

2.1.2 起套辊

（1）时机不当。导致起套时机不当的原因，通常与含钢转矩电流所出现波动存在密切联系，而导致电流稳定性受到影响的原因，主要可被归纳为：①调速装置的运行稳定性无法达到预期，轧机转速出现明显波动；②传动装置负责对速度进行反馈的编码器，存在尚未发现的隐患或问题，导致其速度稳定性受到影响；③扫描仪的效能难以得到发挥，对响应动作进行输出的时间，存在较为明显的滞后性，这也会给调节效果带来影响[4]。

（2）活套甩尾。在分析活套甩尾前，应对活套定义和相关概念加以了解。活套是指对机架速度进行自动调控所产生弧形轧件。一般来说，可快速轧制的轧件，更适合对活套加以运用，旨在将机架速度变化所产生干扰进行消除，为轧件精度提供保证。在研究活套时，出现频率较高的概念，还包括无张力轧制，具体来说，就是参与轧制的机架所对应轧件无拉钢关系存在。由此而产生的积极影响，主要体现在以下方面：①为机架提供缓冲，避免大量张力出现，给轧件精度带来影响；②对过量轧件进行吸收，降低堆钢事故出现的可能性。但是，无论是活套存储量，还是活套调节范围均十分有限，因此，对起套辊进行收落的时间，若没有得到严格控制，就会有甩尾的情况出现，断尾钢问题出现的可能性，也会有所增加，这便是堆钢事故出现的主要原因。另外，可能使活套甩尾或类似问题出现的原因，还包括有关人员未对落套参数进行科学设定与调整。

2.2 解决方案

2.2.1 检测仪

首先，对活套检测仪所处高度进行定期校准，定期清理检测仪镜头，以6 个月为1 个周期，对下线检查工作所参考制度进行设立。其次，以检测仪与轧件完全对准为前提，避免弧光、阳光直射，引发检测仪误动的情况出现。若检测仪需停用，有关人员应为镜头提供全面保护，减小信号被误发，导致程序出现错误的可能性。另外，在制作保护罩时，应以现行规范为所参考的主要依据，目的是保证所制作保护罩可发挥出应有作用。再次，在现场对元件、线路进行检测时，不仅要对屏蔽工作引起重视，还应分割弱电与强电走线，为电缆提供全面保护。最后，事实证明，轧机冷却水是水雾出现的主要原因，因此，要想将水雾所带来影响降至最低，在利用检测仪对元件进行检测前，有关人员应对吹扫装置进行安装，若工作现场有大量水雾存在，则可视情况决定是否加设风机，通过吹风的方式，将水雾所带来影响控制在可控范围内[5]。

2.2.2 起套辊

①有关人员应对落套的延时时间进行精准控制，这是避免活套甩尾情况出现的主要手段，当检测仪所传达信息为“钢尾信号来临”时，通过设置落套延时的方式，尽量减小甩尾情况出现的可能性；②在设定活套高度时，应以轧制品种为主要依据，确保所设定高度合理且科学；③有关人员应确保所设置比例、积分时间均与活套情况相符，旨在使调节波动得到大幅减少。

2.2.3 其他方案

另外涉及工艺参数、控制系统两方面，同样应当引起重视。

（1）尽量避免机械设备受到严重影响。①通过定期检测的方式，及时发现机械设备所存在隐患，综合现有解决方案，将隐患加以解决，例如铜套磨损、活套辊磨损导致的间隙超标，运转轴承被严重损坏；②若气压稳定性受到影响的原因是气缸内漏，可视情况决定维修或更换气缸；③定期检测气动元件，避免卡阻或其他问题所带来影响进一步加剧的情况出现。

（2）确保控制系统可做到及时响应。研究表明，导致活套抖动的原因，主要是电网电压不断波动，因为电网电压出现波动，通常会带来电机电压、轧机波动的连锁反应，只有确保控制系统始终处于稳定运行的状态，才能将该问题出现的可能性将至最低。前期故障所带来影响，主要表现为反馈不稳定，也会加剧轧机波动，只有定期对编码器进行更换，才能使该问题得到有效解决。当然，电机运行参数、控制系统也存在不稳定的可能性，避免类似问题出现的关键，则是对电机系统、控制板卡进行维护与更换。

3 结束语

深入分析不难看出，活套故障是导致生产效率难以得到提升的主要原因，只有结合现场情况，明确导致故障出现的机理，提前制定解决方案，才能在故障出现的第一时间，对其加以解决，使活套被赋予效能得到充分发挥。综合多家企业的生产现状可知，检测仪及起套辊是较易出现问题的部分，在对解决方案进行设立时，应对二者引起重视。