高速棒材倍尺飛剪工藝技術改進

郎 旭

精軋機組后設置了4 臺水冷箱，可以對精軋機組出來的螺紋鋼筋進行冷卻，精軋后最后一段水箱后設置了成品倍尺3#飛剪，用于對軋件分段剪切，倍尺飛剪的穩(wěn)定性，直接制約生產(chǎn)的連續(xù)性，對成材率和達產(chǎn)率影響至關重要。基于上述原因對其做出相應的改進和完善，保證倍尺飛剪剪切穩(wěn)定性。

1 相關概述

1.1 生產(chǎn)工藝流程

鋼坯作為主要的生產(chǎn)原料，需要按照流程和順序來進行傳遞，天車根據(jù)鋼坯的擺放情況來將其送至輥道。在進行真正加溫加工之前，需要對原材料進行稱重和計量，然后就可以在1000℃以上的加熱爐中對其進行加溫改造。整個軋線流程內包含18 架軋機，由各種不同種類形式的壓機組合存在：①粗軋機組及中軋機組以平行的方式安置，還需要使用直流電設備保持壓機處于正常的運作狀態(tài)；②Block 精軋機組包含交流變頻電機以及懸臂輥環(huán)軋機。鋼坯作為主要的原材料，需要對其進行不同程度的軋制，可以根據(jù)設備的參數(shù)大小設定粗細程度。整個軋制流程甚至會達到24 個步驟，只有經(jīng)過非常縝密的操作工藝流程之后才能生成較為合格的產(chǎn)品。在確定產(chǎn)品的軋制速度時，需要根據(jù)光圓的尺寸來確定最大生產(chǎn)速度。如果光圓尺寸在12mm ～32mm，需要保持軋制速度在15.0m/s。利用這種精準性的操作處理模式能夠有效降低軋機出現(xiàn)脫軌的現(xiàn)象，最大程度的降低整個操作流程中的生產(chǎn)安全事故。在對鋼坯進行軋制之后需要進行冷卻，還需要根據(jù)成品的直徑來選擇冷卻裝置，主要分為大規(guī)模和小規(guī)模兩類棒材控制水冷裝置。然后可以將軋件置于冷床進行裁剪，并輸出，還需要經(jīng)過人工的篩查和捆綁之后才能夠最終進入倉庫。

1.2 工藝特點

①工藝流程具有持續(xù)性。整個生產(chǎn)工藝流程可以在較高溫度下保持長時間的持續(xù)運轉，且在整個工作期間能夠具備較高的工作效率；②散熱技術較強。整個生產(chǎn)線能夠有效的節(jié)約能源與資源的投入，實現(xiàn)生產(chǎn)單位經(jīng)濟獲取與周圍環(huán)境保護之間的平衡；③無頭焊接技術。利用該技術的實施能夠有效提高后期作業(yè)生成的效率；④與產(chǎn)品的適應性較強。整個生產(chǎn)工藝中使用的是短應力線式軋機，能夠提高操作設備和操作工藝之間的精準性，將產(chǎn)品的尺寸誤差控制在最小范圍內。此外，使用該生產(chǎn)工藝能夠有效降低軋輥損壞率，在提高滾軸的使用年限的同時，還能夠提高整個生產(chǎn)流程的操作效率；⑤懸臂式軋機承載能力較強，可以根據(jù)軋機內不同的模塊形式來選擇具體的機組徑度；⑥使用無空性軋制技術，提高后期產(chǎn)品成品的質量與效率，并減少對輥軸的磨損率；⑦控冷技術的使用。由于溫度是影響整個工藝操作流程效率以及后期產(chǎn)品質量的主要因素，需要操作人員采用科學合理的控冷技術來保持操作流程中的環(huán)境溫度符合標準要求，在整個機組內設置預冷裝置，能夠有效降低產(chǎn)品因溫度過高而出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的冷卻率，還能夠利用這種高科技技術設備來完成產(chǎn)品質量的提高；⑧零間隔軋制技術。利用將飛剪設備安置于切頭和切尾地區(qū)，有效降低生產(chǎn)流程過程中的生產(chǎn)停滯現(xiàn)象，增強生產(chǎn)工藝中的過渡型；⑨除塵清潔技術。保持生產(chǎn)工作環(huán)境的干凈整潔性是提高整個生產(chǎn)設備高效率的主要操作手段，利用噴霧除塵設備來改善生產(chǎn)環(huán)境的空氣質量，還需要在每次生產(chǎn)工藝之前到現(xiàn)場進行除塵工作，才能最大程度地保證現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境的適應度；⑩高速上鋼技術。在對鋼材進行軋制之后需要裁剪，這時利用高速圓盤裁剪技術能夠有效保持裁剪的精確度和裁剪時間。在該部分工作完成之后，就可以將裁剪之后的軋機材料投入冷床設備內，能夠有效減少因剪切不合格而導致產(chǎn)品糾纏出現(xiàn)的事故問題，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在消除各種危險因素之后，能夠提高對工作人員操作過程中的生命安全保障；油氣潤滑技術。大部分生產(chǎn)機器設備在使用一定時間之后就會出現(xiàn)磨損的狀態(tài)，機器設備之間的相互摩擦可能會導致整個生產(chǎn)機械無法達到之前設定的參數(shù)水平，需要利用油氣潤滑技術來在關鍵設備內加入潤滑油，確保設備能夠按照正常速度開展工作，而且還需要根據(jù)設備的不同需求來選擇較為合理的潤滑油。

1.3 高速棒材倍尺飛剪系統(tǒng)組成

高速棒材系統(tǒng)內的倍尺飛剪體系由三部分構成：①伺服電缸擺桿系統(tǒng)是其中非常重要的環(huán)節(jié)和組成部分，通過擺動的操作形式來完成整體的剪切工作，在水平來回擺動的狀態(tài)下實現(xiàn)反復運動。②氣缸控制后擺桿。整個操作擺桿體系由兩個通道來完成，使得被剪切后的鋼材進入到兩個環(huán)節(jié)，對其進行分類處理；③倍尺飛剪技術可以根據(jù)控制操作系統(tǒng)來完成信號的編碼和計算，可以獲得精準度更強的軋件長度。然后幫助前期的各種操作系統(tǒng)保持在一定的剪切位置內，提高整個棒材軋件的工作效率與質量。

1.4 倍尺飛剪的工作原理

隨著生產(chǎn)工藝手段的不斷升級與優(yōu)化，倍尺飛剪憑借其主要的優(yōu)勢已經(jīng)在國外市場內被廣泛使用，能夠對于當前生產(chǎn)效率較高的工作狀態(tài)形成一定的適應性，還能夠有效降低各種環(huán)境因素的影響和制約問題。該操作體系的主要工作原理表現(xiàn)為：首先，要經(jīng)過信號傳導才能夠獲得后期剪切長度的預定標準，而傳導的工具主要是熱金屬探測器的接收信號的軟件部分；其次，需要根據(jù)所接收到的信號信息來進行計算，按照所獲得的計算標準和實際的發(fā)展狀況與要求來進行剪切與調節(jié)；再次，剪切過程需要控制操作流程的速度，我們通常都會以v1 來表達線速度水平分量，而以v2，來表示軋件速度，而二者之間的關系主要以公式V1=V2+（0%～10%）V2 來表示；最后，使用再生制動減速來完成最終的操作流程，剪切控制設備也會恢復到原有的狀態(tài)。

2 倍尺飛剪剪切不穩(wěn)定的原因

①影響因素剖析。倍尺飛剪體系存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，我們主要是從整個工作原理的控制體系以及后期的實踐操作體系來進行綜合考究，從而找出整個體系中影響后期操作流程穩(wěn)定性的生產(chǎn)設備和工藝流程，我們可以發(fā)現(xiàn)其中的金屬探測器可以作為最主要的影響設備；②熱金屬探測器。HMD 檢測結果與熱金屬探測器之間的操作工藝和整體的操作步驟具有緊密關聯(lián)，而造成后期檢測結果出現(xiàn)誤差的主要因素為：溫度環(huán)境因素導致，如果整個操作系統(tǒng)軟件前端溫度無法達到要求，就會導致在后期進行熱金屬探測工作中出現(xiàn)較多霧氣來影響測量結果精準性，此外，氧化反應等現(xiàn)象的存在，也會導致整個操作體系出現(xiàn)誤差；金屬探測器的具體元件構成也是導致后期探測出現(xiàn)失誤的主要原因；③倍尺飛剪定位碼盤。編碼器作為影響該碼盤的最主要設備，如果參數(shù)出現(xiàn)較大誤差，則會導致更多安全事故現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴重威脅到當時操作的工作人員的生命安全，對整個操作流程中的其他設備軟件形成威脅，甚至可能會出現(xiàn)連續(xù)的事故問題導致整個生產(chǎn)操作流程無法按時完工，尤其表現(xiàn)在飛剪堆剛等情形下。

3 倍尺誤差分析

倍尺后期的操作效率和質量深受下列因素影響：①剪刃定位。該影響因素是造成后期系統(tǒng)誤差最為強烈的因素，而且該誤差因素也是整個系統(tǒng)誤差體系中極為關鍵的一環(huán)，此外，系統(tǒng)掃描執(zhí)行時間和飛剪加速時間的影響因素都具有一定的影響意義；②微張關系。該關系主要存在于軋機之間，會導致后期的材料和形式受到影響而發(fā)生變化，而且變化的具體形態(tài)無法保持單一性，也會在長期的積累下形成累積誤差現(xiàn)象。通常情況下，累積誤差與軋件倍尺設定之間呈現(xiàn)正比反向關系，如果之前設定的參數(shù)較小，那么后期的累積誤差也會隨之而降低。

4 高速棒材倍尺飛剪工藝技術改進

4.1 后擺桿氣缸控制分缸導槽改為伺服電缸控制

伺服電缸作為高速棒材生產(chǎn)工藝流程升級過程中替代氣缸執(zhí)行的主要元素，具有非常高的應用價值和使用價值，而且該元素在目前生產(chǎn)水平的情況下，無法找到與之相替代的元件。伺服電缸的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：①運動精確度較好，能夠在擺桿操作移動過程中起到一定的掌控作用；②安全性和穩(wěn)定性較強；③能夠在長時間內以較為穩(wěn)定的效率連續(xù)生產(chǎn)，最長工作時間可達到1000h；④環(huán)境抗壓能力較強，即使周圍環(huán)境可能會出現(xiàn)一定的變化，伺服電缸的生產(chǎn)效率依然可以發(fā)揮到一定水平；⑤具有較強的感應能力，主要是利用PLC 來作為控制操作體系，能夠在下一環(huán)節(jié)開展之前就得到精準的倍尺長度計算，實現(xiàn)遙控操作感與對應槽之間的高度適應。

4.2 軋機改造

連鑄坯作為高速棒材生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必不可缺的生產(chǎn)原料，對于后期的整體效率和產(chǎn)品的最終質量具有決定性的影響意義，在該原料的基礎上需要搭配高效率的飛剪等操作技術，才能夠更好地實現(xiàn)負荷的平均分壓。對于原材料的形態(tài)而言，具體的形態(tài)尺度為150mm×150mm×12000mm，而在進行后期的工藝流程優(yōu)化的過程中，可以從孔系系統(tǒng)來進行升級，在提高整個精軋機組的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量的同時，還能夠對各種操作原材料進行可持續(xù)的循環(huán)利用。懸臂式軋機是整個操作系統(tǒng)中非常重要的設備，為更好地實現(xiàn)軋機改造，需要保持該軋機以頂角45°來作為高效率生產(chǎn)的參數(shù)，能夠有效地提高整個生產(chǎn)單位的安全性和生產(chǎn)流程的持續(xù)性。

4.3 水冷系統(tǒng)改造

對于原有的高速棒材生產(chǎn)線而言，其中的水冷系統(tǒng)包含四個冷卻水箱，在長期的生產(chǎn)工作中會消耗極大的能源與水資源，而給整個生產(chǎn)線帶來的冷卻效率卻遠遠達不到標準水平。在此基礎上對其進行系統(tǒng)改造與升級優(yōu)化，根據(jù)不同的操作環(huán)節(jié)和流程來安置水箱的位置，根據(jù)精軋環(huán)節(jié)的具體形式來確定水箱的數(shù)量，還需要嚴格明確水箱的實際長度以及水箱之間的寬度，例如，對于預精軋流程而言，在該操作流程完成之后需要設置一個水箱來進行冷卻，水箱的長度需要控制在6.2m。螺紋鋼穿水工藝作為水冷系統(tǒng)改造中升級的最主要操作方式，根據(jù)國內和國際政策的不斷變化，該操作體系已逐漸實現(xiàn)更精準的調動，利用弱穿水工藝來代替強穿水工藝，才能夠更好地實現(xiàn)冷卻水流的精準掌控，按照剛才的具體需求來為其供給相應的水壓，在幫助整個生產(chǎn)工藝行業(yè)實現(xiàn)效率提高的同時，還能夠有效節(jié)約生產(chǎn)成本，帶來更高的經(jīng)濟效益回報。

4.4 倍尺長度的優(yōu)化

在進行高速棒材的剪切過程時，使用的最主要的設備是倍尺，但最終的剪裁結果無法與之前設定的長度具有高度匹配性，這主要是由于軋件長度具有極其強烈的變化性，如果采用標準化的測量方式預估長度，可能會導致后期的剪裁結果與前期預算產(chǎn)生較大的誤差。為更好的解決這一現(xiàn)象，操作人員通常都會利用短倍尺和短尺棒材來進行優(yōu)化操作，需要考慮到當時生產(chǎn)工藝的定時長度以及在操作環(huán)境下所形成的冷床條件，利用各種環(huán)境因素和生產(chǎn)設備因素的影響來最終確定操作的具體流程與步驟。通常情況下，整個棒材的最終長度都會進行提前預估，前期的棒材尺度可以直接確定下來，但要想真正實現(xiàn)整個棒材的優(yōu)化處理，就需要在后期進行長度的剪切控制。操作人員通常都會利用國際標準下的最小短尺長度來確定整個高速建材材料的長度參數(shù)，而具體的優(yōu)化原則為：首先，以最小倍尺長度為低限度，才能賦予后期操作施工更大的更換可能性；此外，還需要考慮到冷床條件的具體情形，根據(jù)該設備的具體環(huán)境和操作流程來進行后期短尺的長度確定。

5 高速棒材生產(chǎn)線改造后效果

5.1 應用效果

①實現(xiàn)及時通訊工作，主要是利用了新型T400 與傳動系統(tǒng)的組合，然后對于相關的硬件措施進行調整與修改；保存時間持久，可以永久儲存在一定的程序芯片內，對后期的發(fā)展有著借鑒意義，還可以保證數(shù)據(jù)的完整性。在T400 內加入新式程序，以CFC 為主要表現(xiàn)程序，能夠有效降低檢測距離，實現(xiàn)內部各類漏洞的彌補，實現(xiàn)參數(shù)細節(jié)的最大化調整，使其與各類裝置共同應用。②使用更加精準的機架測量儀器，能夠減少因拋鋼現(xiàn)象帶來的異常故障，還能夠提高后期的測量精確性。③將檢測的時間控制在1.6ms，在規(guī)定時間內完成所有的掃描任務。

5.2 高速棒材生產(chǎn)線技術指標

對原有的高速棒材進行生產(chǎn)線部分的優(yōu)化與升級改造，對其中的主要環(huán)節(jié)和步驟進行整改，能夠有效提高后期的抗震級別，尤其是可以在原有基礎上提高至年產(chǎn)6,000,000，t400MPa 的生產(chǎn)級別。而整個生產(chǎn)線能夠將每小時的生產(chǎn)量擴展至130t，具有非常高的效率與應用價值。此外，整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝和技術流程具有較強的科技性，在國內市場中占據(jù)非常高的地位，能夠提高后期生產(chǎn)產(chǎn)品的精確度和整體質量。

6 結語

總而言之，本工藝技術代表了當今國際上同類軋鋼生產(chǎn)線的最高水平，它的建成投產(chǎn)，成為了鋼鐵企業(yè)的一個標桿。同時生產(chǎn)線的高起點、高標準為激烈的市場競爭打下了堅實的基礎，為其他同類鋼廠的建設提供了一個很好的模板。該工程投產(chǎn)以來，各方面情況一直都很正常，產(chǎn)品供不應求，產(chǎn)品質量深受廣大用戶的一致好評。實踐證明，該生產(chǎn)線工藝布局合理，技術水平先進，工藝裝備精良、生產(chǎn)自動化水平高，產(chǎn)品質量過硬，成為了行業(yè)內的標桿。