淺析棒材成層區域設備工作原理及控制方式

李 輝，張慶利

（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

0 引言

目前，由于各種原因造成操作工人新老交替和更換頻繁，天津棒材廠成層區設備操作人員也在不斷的更換。由于新職工對該區域設備的不熟悉和操作經驗不足，導致生產或安全事故的發生機率增加。為杜絕這一隱患，使新職工盡快了解和熟悉成層區設備運行和操作，本文對該區域相關設備進行詳細的介紹，由成層小車、成型鏈、移鋼小車（抽出小車）、冷床出口輥道這幾種組成成層區的主要設備入手，對以上這幾種設備的布局、工作原理及相關操作，對成層區進行簡要的分析。

1 成層區相關設備的布置及原理

1.1 成層小車

1.1.1 布置

成形架布置見圖1。

1.1.2 成層小車升/降

圖1 成形架布置

為保證連續成層，小車分成相似的兩組（A 和B）輪流替換。其中總有一個是在收集區（高位，在冷床上收集鋼材），另一個在移鋼小車卸料（全向前位），或回到停止位，或已經停止（在低位）。

成層小車帶有磁性，由汽缸控制上升和下降，汽缸由單繞組雙位電磁閥控制，其動作由傳感器檢測編碼器復位和成層小車的鋼材層的信號來控制。

當裝料時，成型小車上升到收集位置收集層的第一支棒材，這個棒材收集位置是固定的，并在試車時設置（這個位置可以保證最大的收集層寬）。當卸料時，成型小車下降，開始返回準備運行下一次循環。

1.1.3 成層小車向前/向后

每個小車（A 和B）都由帶逆變器的交流電機驅動。主驅動運行速度由速度反饋控制，每個小車都有增量編碼器來檢測位置。每個成層小車配有三個磁板，磁板使得成層小車上的成層更精確，成層小車的磁化電流由監控系統預設。每個成層小車都配有兩個超行程限制開關，設備運行期間向前和向后的安全位置一直被監測。

由A 車或B 車交替形成新層，一個小車成層，另一小車卸料。當新層形成時，由成層小車送出到卸料位置，等待移鋼小車拾起鋼材。成層小車磁板的磁性控制與移鋼小車時序同步，以便使層輸送在正確模態。隨著移鋼小車拾起層，成層小車下降并向回移動到冷床位置，準備下一個周期。

1.2 成型鏈

1.2.1 布置

成型鏈布置見圖1。

1.2.2 工作原理

成型鏈放在成層小車的同一線上，成層鏈包括三個部分，驅動由交流電機通過減速機傳動，由變頻器控制。成層鏈范圍保持與成層小車對齊，這僅是冷床的一小部分。

當監控系統監測到鋼材在冷床最后一齒時，則成層鏈自動順控開始。在收集時，成層鏈與成層小車的移動是同步的，當完成收集層時，成層小車和成層鏈將在比冷床運行周期短的時間內切換出收集區[1]。

1.3 移鋼小車

1.3.1 布置

移鋼小車布置見圖2。

圖2 移鋼小車布置

1.3.2 移鋼小車升/降

移鋼小車從成型架成型鏈上拾取鋼材，然后卸到冷床出口輥道上。移鋼小車由移鋼架、連桿機構、導向直柄、液壓缸等幾個部分組成，導向直柄進行水平運動，其他部分進行垂直運動。移鋼架的最前端被當成特殊的磁性移鋼架0 部分，該部分裝有四個磁板，移鋼小車其他無磁力部分均與0 部分同步。

移鋼小車通過雙線圈三位電磁閥控制液壓缸向上或向下移動，移鋼小車的位置檢測是通過傳感器完成的。

移鋼小車移到拾鋼位置時，從成層小車和成層鏈上拾取鋼材。僅在生產彈簧鋼扁鋼時，移鋼小車移到拾鋼位置時，才從成層鏈上拾取鋼材。移鋼小車下降把鋼材放到冷床出口輥道上。成型和移鋼小車運行圖見圖3。

圖3 成型和移鋼圖

1.3.3 移鋼小車向前/向后

移鋼小車都是交流電機傳動、變頻驅動控制，每個主驅動有速度反饋控制。移鋼小車移動速度將由操作人員在控制臺上監控畫面預設。移鋼小車都由增量編碼器監測實際設備位置。四個磁板安裝在移鋼小車的0 部分，磁板系統允許在冷床出口輥道上堆放鋼材層時精確的定位。移鋼小車磁電流也在監控畫面上預設。兩個超行程極限開關用于0 部分移鋼小車移動時，向前、向后安全位置的監控，每個小車設置一個接近開關為編碼器復位[2]。

移鋼小車0 部分控制著與其同步的其他部分。當移出棒材準備好時（貨層形成），移鋼小車自動執行周期并完成將棒材堆放于輥道上。在這一點，移鋼小車返回起始位進入新一輪循環，同時棒材被送向剪切區。成層小車順控與移鋼小車0 部分電磁控制同步以便以正確的方式傳送存放層。

1.4 冷床出口輥道

1.4.1 布置

冷床出口輥道布置見圖4。

圖4 冷出出口輥道布置

1.4.2 工作原理

輥道是用來把鋼材傳送到定尺區。每個輥子由交流電機驅動，電機分組，每組有一個變頻逆變器控制。輥道分為兩部分，兩部分一起工作，使棒材層在冷床區前進。起動電機的命令被執行，棒材層開始駛離出口輥道直至鋼材層完全從輥道出來。在這點上，輥道停止，新層卸下來。

2 成層區的控制方式

成層區域的控制范圍包括上述提到的所有設備，但不包括定尺冷切區域的那部分輥道。

2.1 自動方式

在自動方式控制下，操作人員會根據不同的產品規格及要求，在控制系統中預設相應的控制程序，此時主控系統將按照預設好的程序自動控制成層小車、移鋼小車及出口輥道等設備進行動作，確保鋼材順利進入成品稱重區[3]。具體的控制功能說明不在此詳述。

2.2 半自動方式

2.2.1 成層小車前進/后退。

操作工可利用“單步按鈕”使成層小車和成層鏈單步運動，運動周期進行的時候，按鈕燈一直亮著。

操作工可利用“單步按鈕”使成層小車和成層鏈結束一個計數循環后自動停止，周期進行時，按鈕燈亮。

2.2.2 移鋼小車前進/后退

操作工能利用“周期”按鈕啟動移鋼小車的整個周期，該命令為觸發型，當周期進行的時候，按鈕燈亮。

2.3 手動方式

在正常周期下，該裝置不需要手動操作。手動模式只用于設備維護和目視檢查。

2.3.1 成層小車上升/下降

操作工可通過“A 部分選擇”“B 部分選擇”按鈕來選擇想要移動的成層小車部分。該命令為觸發型，當某一部分被選的時候，按鈕燈亮。

操作工可利用“上升/下降”按鈕來選擇成層小車的上升和下降，該命令為觸發型，當執行命令的時候，按鈕燈亮。

2.3.2 成層小車前進/后退

操作工可利用“前進/后退”命令來選擇成層小車的運動。當按鈕被執行的時候，驅動電機運行，驅動電機可停在任意位置，驅動電機也可向前和后退。在命令執行的時候，按鈕燈亮，并且一旦到達預定位置，按鈕燈滅。

2.3.3 成層小車的磁體

操作工可利用磁性開/關按鈕來給成層磁體充磁或消磁。該命令為觸發型，當執行充磁命令的時候，按鈕燈亮，并在確認磁性時亮。

2.3.4 成層鏈前進/后退

操作工可分別利用“前進/后退”兩個按鈕移動成層鏈，當其中一個按鈕按下的時候，成層鏈的驅動電機會一直運轉，從而實現成層鏈的前進或后退。當按鈕被松開時隨即停止成層鏈的移動，此時驅動電機可停在前進或后退過程中的任意位置。成層鏈的驅動電機也可進行預定位置的前進或后退，在進行預定位置移動時，按鈕燈亮起，一旦到達預定位置，按鈕燈自動熄滅。

2.3.5 移鋼小車升/降

操作工可利用升/降按鈕來實現移鋼小車的升降。當按鈕按下時，機器一直運動。機械可在任意位置停止，機械也可停在最高或最低位。在機械運動時，按鈕燈一直閃爍，但到達最終位置時亮。

2.3.6 移鋼小車前進/后退

操作工可利用前進/后退按鈕來實現移鋼小車的運動。當按鈕按下時，移鋼小車驅動電機一直在運動，電機可停在任意位置也可停在最前和最后位置。當命令被執行的時候，按鈕燈一直亮著，并且在到達極限位置時按鈕燈熄滅。

2.3.7 移鋼小車磁體

操作工可利用“磁性開/關”按鈕來實現移鋼小車的充磁和消磁，該命令為觸發型。當磁性命令被執行時，按鈕燈閃爍，并在確認有磁性時亮。

2.3.8 冷床出口輥道

操作工可利用“Forward-0-Reverse”操作桿進行輥道移動，當這個操作桿給命令時，電機轉動。

2.4 設備的急停

萬一在主操作臺上執行了“急停”命令，主傳動則立即會以允許的最大電流進行制動。然后主傳動完全斷電。但控制磁體的傳動裝置則不受影響，也就是說，急停時磁性不必消磁。電磁閥立即斷開，運動直接停止[4]。

3 結束語

通過本文對棒材廠成層區相關設備的配置、布置、工作原理、運行程序和控制方法的介紹和分析，可以讓職工在工作中提高對精整成層區域相關設備的了解和認知，能更好的對相關設備進行操作和維護，以便于根據實際生產情況對設備進行完善優化，確保生產過程中不會發生因盲目操作或錯誤操作等原因導致的各類生產或安全事故。