高速線材活套調(diào)整故障原因及解決方法

劉賓

（攀枝花金屬制品有限公司，四川 攀枝花 617000）

攀枝花金屬制品有限公司現(xiàn)有一條高速線材生產(chǎn)線,其主要設(shè)備由DANIELI(達(dá)涅利)公司制造。產(chǎn)品規(guī)格為φ5.5～20mm線材。生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)無張力軋制,從13號(hào)軋機(jī)到精軋機(jī),使用活套進(jìn)行控制,軋線共設(shè)計(jì)有6個(gè)活套,其分布為中軋機(jī)組2個(gè)立式樣活套,預(yù)精軋機(jī)組3立式樣活套，精軋機(jī)前1個(gè)水平活套。軋機(jī)軋制生產(chǎn)過程中,活套通過變化值來調(diào)節(jié)軋機(jī)速度來實(shí)現(xiàn)一定程度范圍內(nèi)的紅鋼秒流量的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無張力控制。

1 活套裝置系統(tǒng)構(gòu)成簡介

1．1 活套裝置系統(tǒng)構(gòu)成簡介

活套裝置是實(shí)現(xiàn)軋機(jī)無張力軋制的檢測(cè)調(diào)節(jié)設(shè)備。活套裝置構(gòu)成如下：起套輥、活套檢測(cè)儀、氣動(dòng)控制設(shè)備等組成。如圖1所示。活套裝置的作用：活套裝置前后的相鄰軋機(jī)機(jī)架含鋼轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到PLC設(shè)定值后，活套裝置開始啟動(dòng)運(yùn)行。氣缸動(dòng)作推動(dòng)活套輥改變紅鋼位置，形成弧形。由活套檢測(cè)儀檢測(cè)軋機(jī)紅鋼位置，變換為模擬電流信號(hào)輸入PLC中，由PLC判讀后通過改變前部軋機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)軋件弧形的基本穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)軋件秒流量平衡，完成軋機(jī)運(yùn)行自動(dòng)控制。

起套輥由汽缸推動(dòng)，和軋線紅鋼共同作用，實(shí)現(xiàn)活套輥的起降高度變化。它由一個(gè)單向氣缸作用活套輪作為的動(dòng)力執(zhí)行元件。汽缸由通過電磁閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程動(dòng)作控制。起套輥的升降動(dòng)作的時(shí)間會(huì)影響軋件的頭尾產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 活套構(gòu)成示意圖

1．2 電氣控制系統(tǒng)介紹（如圖1）

活套裝置的電氣控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)和調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)組成。PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)活套啟動(dòng)命令、活套高度檢測(cè)比較，換算成速度調(diào)整值，輸出控制軋件電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)前部機(jī)架的運(yùn)行速度調(diào)整。

1．3 活套裝置的升降控制

起套輥的升降按照PLC邏輯條件進(jìn)行控制。在活套裝置主控選用的情況下，在其前后軋機(jī)均含鋼（轉(zhuǎn)矩電流達(dá)到要求值）時(shí)，PLC輸出控制七點(diǎn)電磁閥動(dòng)作，氣缸升起，起套輥動(dòng)作。當(dāng)軋件尾部離開活套裝置前部預(yù)設(shè)的機(jī)架時(shí),起套輥按規(guī)定時(shí)間必須立即下降。

1．4 活套高度曲線介紹

當(dāng)PLC輸出啟動(dòng)活套，汽缸動(dòng)作后，就能形成弧形的軋件形狀。弧形的軋件高度被活套檢測(cè)器檢測(cè)到，通過模擬量輸出到PLC進(jìn)行換算成套高，進(jìn)行軋機(jī)轉(zhuǎn)速控制。通過調(diào)節(jié)前部軋機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速升、降，使軋件形成的弧度和高度大小得到調(diào)節(jié)，確保活套弧形高度在給定值范圍內(nèi)基本不變。

圖2 紅鋼形成的活套形狀

在生產(chǎn)過程中，活套可能形成4種套高形狀，如圖2所示。

第1種套形：軋件弧形較高，俗稱高套，系主控人員套高設(shè)定高度值過大形成，這種形狀下，軋件變形大，容易在下一軋機(jī)前出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象，軋件弧形不易控制，波動(dòng)大。

第2種套形：軋件弧形正常偏高，系主控人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)起套高度設(shè)定比較合適，對(duì)軋件料形控制較好，但對(duì)收套時(shí)間需要較好把握調(diào)整，否則也容易導(dǎo)致甩尾堆鋼現(xiàn)象。

第3種套形：軋件弧形正常偏低形狀，系主控人員套高設(shè)定高度值略小，但活套起套輥能正常工作，軋件能實(shí)現(xiàn)無張力軋制，對(duì)料形控制較好，不易導(dǎo)致甩尾現(xiàn)象。

第4種套形：軋件弧形形狀很低，系主控人員套高設(shè)定過小，機(jī)架張力調(diào)整較差，由于張力較大，容易出現(xiàn)起套輥磨損快，機(jī)械故障多，同時(shí)張力控制不理想，對(duì)料形控制波動(dòng)大，容易出現(xiàn)質(zhì)量事故。

生產(chǎn)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同規(guī)格的軋制品種，設(shè)定合適的套高設(shè)定值，滿足選擇最佳的套形要求。可根據(jù)設(shè)備和工藝條件選擇第2、第3種套形為主進(jìn)行設(shè)定。

2 活套控制故障原因分析

2．1 起套輥問題

（1）活套不起套。常見問題較多，具體有如下條件：①操作錯(cuò)誤未選擇使用活套；②活套檢測(cè)儀鏡頭被軋件灰塵或水霧污染,導(dǎo)致檢測(cè)儀無法發(fā)現(xiàn)紅鋼；③電機(jī)含鋼電流過小，實(shí)際電機(jī)電流小,未達(dá)到程序設(shè)定含鋼電流動(dòng)作值，不能發(fā)出含鋼信號(hào)導(dǎo)致也不會(huì)起套；④軋制規(guī)格多，各品種選擇機(jī)架不固定引起程序混亂導(dǎo)致活套不起套。⑤檢測(cè)儀故障或者檢測(cè)反饋線路故障；⑥電磁閥故障或者線路故障；汽缸損壞不動(dòng)作；⑦活套棍輥?zhàn)庸收希蛘咻佔(zhàn)拥袅恕?/p>

（2）起套過早或太晚。起套過早或者過晚的主要原因是含鋼轉(zhuǎn)矩電流的波動(dòng)導(dǎo)致，其中電流不穩(wěn)定的因素如下：①調(diào)速裝置不能穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致軋機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)；供電網(wǎng)絡(luò)電壓的波動(dòng)導(dǎo)致。②傳動(dòng)裝置的速度反饋編碼器有隱患，速度不穩(wěn)定，空車轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大；③活套掃描儀有故障，響應(yīng)動(dòng)作輸出滯后時(shí)間超長，導(dǎo)致調(diào)節(jié)無法實(shí)現(xiàn)。

（3）活套甩尾。起套輥的收落時(shí)間控制不當(dāng)落套太晚會(huì)直接導(dǎo)致甩尾，容易導(dǎo)致斷尾鋼，導(dǎo)致下一根鋼出現(xiàn)堆鋼事故，調(diào)整參數(shù)窗口中落套參數(shù)設(shè)定時(shí)間不合適。見圖3中落套延時(shí)時(shí)間。

圖3 活套參數(shù)設(shè)定

2．2 檢測(cè)儀測(cè)量不穩(wěn)定

（1）測(cè)量輸出高低跳變大：①軋制工件件孔型和燒鋼溫度的變化；軋機(jī)孔型磨損的影響；②軋機(jī)含鋼短時(shí)間的動(dòng)態(tài)降速波動(dòng)；③供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)導(dǎo)致軋機(jī)速度波動(dòng)影響；④操作人員工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的活套參數(shù)波動(dòng)。見圖3中比例系數(shù)和時(shí)間系數(shù)，設(shè)定套高值。

（2）活套擺動(dòng)大：①軋機(jī)冷卻水產(chǎn)生的水霧遮蓋活套檢測(cè)信號(hào)視線；②供電電網(wǎng)的變化；造成軋機(jī)速度閃動(dòng)，造成活套擺動(dòng)；③軋機(jī)調(diào)速裝置可能出現(xiàn)的故障，調(diào)速性能的下降導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)變化曲線跳動(dòng)變化,電機(jī)速度無法穩(wěn)定運(yùn)行導(dǎo)致軋機(jī)張力變化巨大,造成活套擺動(dòng)厲害。④活套檢測(cè)儀等檢測(cè)元件的故障。線路故障導(dǎo)致套高信號(hào)被干擾，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)檢測(cè)到的信號(hào)出現(xiàn)偏差,調(diào)整控制失效，導(dǎo)致軋機(jī)調(diào)整速度變化失控。⑤氣動(dòng)元件故障，汽缸壓力不達(dá)到要求，氣源氣壓不穩(wěn)定，管路積水多。⑥活套棍磨損，關(guān)節(jié)部位間隙大。

3 活套不穩(wěn)定的問題解決方案

3．1 活套檢測(cè)儀保護(hù)

（1）定期校準(zhǔn)活套檢測(cè)儀高度參考位置（0～500MM對(duì)應(yīng)4～20MA）；規(guī)定按班對(duì)活套檢測(cè)儀鏡頭進(jìn)行衛(wèi)生清掃；制定半年為周期的下線檢查制度。

（2）確保活套檢測(cè)儀對(duì)準(zhǔn)軋件，避免陽光、氣電焊的弧光等導(dǎo)致檢測(cè)儀誤動(dòng)作；停用的活套檢測(cè)儀要做好鏡頭保護(hù)，防止誤發(fā)信號(hào)導(dǎo)致程序錯(cuò)誤。活套保護(hù)罩要規(guī)范制作。

（3）為減少軋線冷卻水形成的水霧影響,在活套檢測(cè)儀檢測(cè)元件前加裝空氣吹掃裝置消除影響；如果現(xiàn)場(chǎng)水霧氣太大，應(yīng)該加風(fēng)機(jī)對(duì)活套檢測(cè)儀進(jìn)行吹風(fēng)，降低水霧氣的影響。

（4）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件線路要做好屏蔽，強(qiáng)電和弱電的走線盡量分割開。做好電纜保護(hù)。

3．2 工藝參數(shù)設(shè)定精準(zhǔn)

（1）主控人員精確地控制好活套的落套延時(shí)時(shí)間，是解決活套甩尾的有效方法，PLC程序中采取當(dāng)上游某一熱檢或活套檢測(cè)儀檢測(cè)到鋼尾部信號(hào)到來時(shí)，通過設(shè)置活套落套延時(shí)來減少甩尾事故。

（2）主控對(duì)活套的高度設(shè)定要根據(jù)軋制品種進(jìn)行合適的設(shè)置。

（3）主控對(duì)活套的比例和積分時(shí)間的設(shè)置要準(zhǔn)確，減少調(diào)節(jié)波動(dòng)。

3．3 軋機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的響應(yīng)

（1）電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，造成軋機(jī)電機(jī)整流出的電壓波動(dòng)從而導(dǎo)致軋機(jī)機(jī)架速度波動(dòng)，導(dǎo)致活套抖動(dòng)，因此，對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行要重點(diǎn)觀察。

（2）電機(jī)編碼的前期故障，導(dǎo)致反饋不穩(wěn)定導(dǎo)致軋機(jī)速度波動(dòng)，轉(zhuǎn)矩電流波動(dòng)大，要及時(shí)安排更換編碼。

（3）調(diào)速控制系統(tǒng)和電機(jī)本身運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定，對(duì)此類問題要及時(shí)更換傳動(dòng)裝置控制板卡和電機(jī)系統(tǒng)。

3．4 機(jī)械設(shè)備的影響

（1）活套棍的磨損，運(yùn)轉(zhuǎn)部位的軸承損壞，關(guān)節(jié)部位的銅套磨損間隙超標(biāo)等，要及時(shí)安排。

（2）汽缸部位出現(xiàn)內(nèi)漏，導(dǎo)致動(dòng)作氣壓不穩(wěn)定，需要及時(shí)檢查更換。

（3）氣動(dòng)元件要經(jīng)常檢測(cè)，主要是保證氣閥氣壓加強(qiáng)電磁閥清洗定期檢查動(dòng)作有無卡阻等維護(hù)工作，出現(xiàn)問題需要及時(shí)更換。

4 結(jié)語

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)活套故障和運(yùn)行過程中的仔細(xì)觀察和研究，對(duì)常見的活套故障現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)，解決了活套控制的技術(shù)難點(diǎn)，目前我廠的活套運(yùn)行穩(wěn)定性大幅提高。