板坯連鑄焊絲打號機故障分析及處理

◇馬鋼第四鋼軋總廠 吳慧平

介紹了焊絲打號機的基本結構以及系統(tǒng)核心部件的工作原理，分析了在使用過程中常見的故障，提出了對應的處理措施，保障了打號機穩(wěn)健運行。

1 前言

在生產(chǎn)過程管理體系中，板坯號關聯(lián)了板坯生產(chǎn)時間、爐號、鑄機流號、規(guī)格、品種等相關信息，是鑄坯的唯一標識。將板坯號清晰準確地打印在鑄坯上是生產(chǎn)物流管理的關鍵環(huán)節(jié)，便于質量跟蹤及可追溯性管理，可以有效防止混號事件的發(fā)生，為高溫鑄坯熱裝、熱送提供了必要條件。本單位焊絲打號機采用計算機管理控制，電控驅動方式，根據(jù)二級通訊編碼信息，由PLC轉換成相應的控制邏輯，輸出一系列的控制信號，驅動噴頭，送絲起弧，噴出相應的字符軌跡到鑄坯端面，在鑄坯表面留下板坯號。打號機是一種自動化程度高、結構復雜的先進設備，具有機、電、氣集于一身的技術和知識密集等特點，在使用過程中，通過統(tǒng)計、分析常見故障，制定預防性措施從而降低打號機故障率，對鑄坯的信息管理具有重要的作用。

2 打號機結構

打號機總體由控制系統(tǒng)、上位機、操作箱和機身四個部分組成。

（1）控制系統(tǒng)如圖1所示，控制柜安裝在操作室內(nèi)，包括電源配電、PLC控制、驅動器、變頻器、繼電器等電氣元件。PLC采用西門子S7-300系列的可編程邏輯控制器，配備FM357位置控制模塊，CP343以太網(wǎng)通訊模塊。柜內(nèi)使用科爾摩根S600系列的驅動器控制大車橫移及X軸上下Y軸左右動作，西門子G120系列的變頻器控制大車縱移動作，繼電器控制氣動閥，接觸器控制焊機電源從而控制起弧，接近開關、光柵、限位等信號檢測元件輸入至輸入模塊參與控制與監(jiān)測。

圖1 打號機控制系統(tǒng)圖

（2）上位機采用研華工控機，Intel雙核CPU，安裝西門子step7調試軟件，配備畫面上位機軟件，如圖2所示，實時監(jiān)控X軸、Y軸及Z軸位置、鑄坯板坯號信息以及電機、變頻器、功能模塊、機身等主要設備的運行狀態(tài)，可操作電源開關及電機使能，設置字高、間距、符數(shù)、速度等參數(shù)，查詢鑄坯打號、事務操作、報警或異常記錄。

圖2 打號機上位機監(jiān)控畫面

（3）操作箱采用西門子觸摸屏顯示打號機的狀態(tài)，操作箱按鈕開關可以選擇遠程本地模式，以及進行送絲、調零、機身左/右、噴頭左/右、機身前/后、噴頭上/下、復位、緊停等手動操作。

（4）機身由龍門架、橫移小車、機身框體、噴涂機構、送絲裝置、十字平臺、位置檢測單元、除鱗器等組成。龍門架主要起支撐整個機身的作用，并為機身橫向運動提供導向和定位裝置。橫移小車采用橫移電機組件上的伺服電機驅動，通過齒條傳動,利用導向輪在滑軌上進行橫移。機身框體作為基礎件，自動檢測裝置、除鱗裝置、噴涂機構、送絲裝置、冷卻裝置安裝在機箱里面，通過縱移驅動組件上的變頻電機驅動，通過齒條傳動實現(xiàn)縱移。噴涂機構的電極夾頭與電弧電源輸出正負級電纜連接，壓縮空氣接頭與主氣管連接，金屬絲經(jīng)過導電銅管至噴嘴，在焊機的直流高電壓下起弧。送絲裝置由絲盤和送絲架組成，工作時左右絲盤在噴槍的拉動下同時送絲。十字平臺是電弧噴涂系統(tǒng)中噴槍的控制機構，XY兩軸的上下左右運動可形成需要的標識字符。通過位置檢測桿受壓回縮，接近開關檢測鑄坯位置。除鱗器通過電機驅動除鱗頭旋轉將鑄坯表面附著的氧化皮除落。

3 打號機設計參數(shù)

打號機負荷容量約17kVA，系統(tǒng)用電為三級負荷。壓縮空氣總消耗量約為2.0Nm3/min，壓力：0.5～0.6MPa，壓縮空氣品質為潔凈氣。打號機工作周期一般不超過75秒，滿足鑄機每流出坯最短間隔時間按拉速2.2m/min，定尺8m計算的要求。打號機主要設計參數(shù)如表1所示。

表1 打號機主要設計參數(shù)

4 打號機工作周期及原理

為了縮短打號周期，板坯稱重時，打號機開始預動作，行駛至預打號位。打號機收到鑄坯到達信號后，橫移裝置啟動帶動機身橫移，通過打號機側面檢測光柵檢測到鑄坯邊緣，機身伺服電機編碼器記錄板坯邊緣位置，再根據(jù)二級鑄坯寬度信息，編碼器定位機身橫移位置，橫移到位后機身縱移，位置檢測桿滾輪接觸到鋼坯標識面，檢測桿受壓回縮，第一個接近開關感應到后機身減速前進，第二個接近開關感應到后機身停止前進?？v移到位后啟動除磷裝置，板坯端部氧化皮出去之后，送絲電機將兩根成一定角度的金屬絲均勻連續(xù)地送進到導電嘴中，同時啟動焊機，在直流高壓電作用下，金屬絲接觸端短路瞬間起弧，釋放的熱量不斷地熔化持續(xù)送進的金屬絲并在高速壓縮空氣作用下形成細小的微粒噴射出去，伺服控制系統(tǒng)根據(jù)設定的字符串控制十字平臺X軸Y軸的運動軌跡，在鑄坯端部打印板坯號，打號周期結束后回原始位。打號機核心的工作原理就是使金屬絲在直流高壓電下短路，瞬間起弧融化金屬絲，在壓縮空氣作用下將其霧化并噴射至鑄坯端面。

5 打號機故障分析及處理

通過統(tǒng)計最近幾年打號機的故障類型與次數(shù)，繪制打號機故障的Pareto圖，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)打號機故障主要問題為堵絲故障，故下面針對打號機堵絲故障進行分析及處理。

圖3 打號機故障的Pareto圖

焊絲交叉及起弧不好。①導電嘴松動：鋁絲本身帶有應力，導電嘴安裝時若未擰緊，使用一段時間后會造成導電嘴松動，從而使鋁絲相交不好。因此安裝導電嘴時一定要使兩個導電嘴在一個平面上，兩根絲相交到一起；一定要用工具把導電嘴擰緊，加強點檢，防止松動。②交點距離導電嘴口太遠：鋁絲本身帶有應力，鋁絲離開導電嘴后會朝某一方向彎曲，若兩根鋁絲彎曲方向相反，且交點較遠時，偏差的距離過大會導致兩根鋁絲相交不好。調整時適當搖晃送絲管的位置，以調整送絲管的角度，使兩根鋁絲的彎曲方向趨向一致，此外現(xiàn)場將逐步使用加長型的導電嘴替換原有較短的導電嘴，減小交點到導電嘴口的距離。

送絲管阻力大。送絲管內(nèi)部柔性金屬管在送絲過程中會與鋁絲不斷摩擦，刮下鋁絲表面的鋁粉，長時間使用后鋁粉堆積，增大送絲阻力，造成送絲不暢、堵絲。目前制定了半個月的清理周期，將送絲管拆下來，用壓縮空氣吹，將鋁粉吹出，定期清理送絲管。

導電嘴燒壞。①送絲速度過快，鋁絲起弧熔化需要的連續(xù)電流負荷較大，易造成鋁絲與導電嘴放電粘接；另外絲沒有完全熔化，因導電嘴到坯的距離就2.5CM左右，如果絲沒有完全熔化絲就會頂?shù)脚髯由希鸷髞斫z送不出來而引起堵絲；可以調送絲速度板旁邊的的電位器，逆時針減小，順時針增大，調到輸出電壓在6V左右。②使用一段時間后導電嘴前端磨損，與鋁絲放電燒壞導電嘴；定期檢查導電嘴磨損情況，出現(xiàn)問題及時更換。

起弧中斷。①焊機輸出電纜在導電嘴處連接松動。定期緊固導電嘴處連接電纜。②焊機內(nèi)部的電流檢測模塊損壞導致在規(guī)定時間內(nèi)檢測不到起弧致使打號中斷。定期清理焊絲內(nèi)部積灰，通過監(jiān)控PLC程序，檢查起弧檢測狀態(tài)。

6 結束語

通過打號機常見故障的分析及預防性維護措施的實施，目前打號機運行非常穩(wěn)定。清晰美觀的板坯號有助于鑄坯信息的管理，滿足了生產(chǎn)的需求，提升了產(chǎn)品質量。