棒线厂倍尺飞剪故障分析及改进
棒线厂倍尺飞剪故障分析及改进
韩君栋1耿玉红2
1、河北钢铁股份有限公司承德分公司棒线厂
2、河北钢铁股份有限公司承德分公司技术中心
摘要：本文详细介绍了倍尺飞剪的故障现象、原因分析及改进措施．
关键词：倍尺飞剪故障改进、优化剪切
1、前言
承钢一棒生产线的机械设备和工艺技术引进于意大利DANIELI公司，电气设备和控制系统引进于意大利的ASIRobicon公司，全线采用交流变频调速技术，年设计能力为80万吨/年。3#飞剪因与国外生产现场环境不同，工作状态缺乏稳定性。其工作的不稳定性直接关系到产品的质量和成材率。因此，保证倍尺飞剪工作稳定非常必要。
2、存在的问题
3#剪生产中有时会发生剪切倍尺不准、切短头、不切、倍尺恒等于冷床长度（120米）、头部弯曲等故障。经常造成堆钢等工艺事故。影响轧制节奏。曾因飞剪剪切倍尺长度恒等于冷床长度造成裙板抛钢堆钢而停车近50分钟。成为制约生产的一大难题，直接影响到了一棒稳定生产。
2.1、倍尺飞剪故障分析
2.1.1．飞剪剪切不准
2.1.1.1成品轧机辊径设定不准确
倍尺剪剪切计数吗盘为成品轧机主电机码盘，控制系统根据成品轧机设定辊径计算计数吗盘每个脉冲的长度当量。3#剪入口热金属检测器检测到轧件头部，倍尺剪剪切控制系统开始进行计数，当程序计算长度满足发出剪切信号条件时发出剪切信号，飞剪进行剪切。成品辊径为预设值不准确，实际剪切长度与设定长度误差大。
2.1.1.2轧件实际运行速度的影响
为防止轧机咬钢速降堆钢，对轧机设定动态速降补偿。轧机存在咬钢抛钢速度波动的现象（见图1），活套调速控制、温度、入口导辊间隙、成品前料型等条件的限制，影响轧件前滑。轧件实际运行速度不稳定造成现场飞剪剪切的倍尺不准。
------速度下降斜坡时间-------冲击速降补偿值-----咬钢信号
图1
2.2．切短头现象
倍尺剪根据HMI设定的剪切长度进行分段剪切，飞剪当完成设定剪切长度。成品轧机后的热检信号仍为1时飞剪将按末剪倍尺设定长度进行分段剪切。当两支钢间隙时间小于1秒时，由于检测原件的灵敏度及信号传输因素影响，系统将两支轧件按一支轧件进行剪切导致短切短头现象造成裙板抛钢乱刚。热检信
号图2
图2
2.3．不切现象
轧件跟踪信号系丢失。从程序流程分析轧件跟踪信号跟踪轧件进入剪切区是剪切信号发出的充要条件，如果HMD有钢信号在信道中传输时受到外来电磁干扰、粉尘、水雾遮挡或处理废钢将其刮移位造成信号丢失，飞剪则会不切。轧线热检分布图见图3
图3
2.4、倍尺长度恒等与冷床长度
倍尺剪采用优化剪切方式时，轧件尾部离开1#热检时，剪子卡开始进行倍尺优化计算，并将计算结果送入剪子卡寄存器，剪子卡根据寄存器计算结果向传动系统发剪切指令。当剪子卡寄存器分段数据执行完毕，系统将按冷床设备参数剪切。这样造成两种情况出现分段长恒度等于冷床长度。
2.4.1 中间轧废
当第一支钢在正常分段剪切过程中，轧机堆钢启动事故剪进行碎断。第二支钢分段剪切将继续按第一支钢优化剪切计算结果进行分段剪切，因优化计算分段结果总长小于第二支轧件总长，剩余轧件按系统默认的设备参数分段剪切。
2.4.2优化剪切计算开始信号故障
由于现场粉尘、水雾等因素影响造成1#热检信号闪断。系统将统一支轧件按多支轧件进行分段剪切。优化剪切计算总长远小于实际轧件总长，“剩余”轧件按备参数分段。
2.5、剪切头部弯曲
轧件头剪切后出现弯曲轧件在输送辊道上撞击裙板扣板或辊道盖板造成堆钢。
2.5.1飞剪剪切超前系数小，剪切过程中轧件受阻造成轧件弯头。
2.5.2入口导槽安装位置不正确
当轧件的中心线高于轧制中心线，剪切过程中上剪刃先接触轧件向下抽打轧件造成头部向下弯曲。反之造成轧件头部向上弯曲。
2.5.3出口导槽的影响
轧件剪切完成后由于惯性向上运动，抽打出口导槽上部。原达涅利3#剪出口导槽由两块圆弧板构成。
轧件头部抽打第一块弧形板造成轧件头部弯曲。
3、处理措施
3.1．解决飞剪剪切倍尺不准
为准确检测轧件的速度，通过成品后及倍尺剪入口前的两个热检测量轧件的实际速度。程序反算出成品轧机辊径。操作工根据程序计算辊径设定成品轧机辊径。
加强工艺点检，保活套功能的投用率，通过活套自动调节实现微张力轧制。
利用停车检岗时间清理轧线跑槽氧化铁皮。擦拭热金属检测器保护玻璃罩。
3.2、切短头、不剪切问题解决
3.2.1修改程序。
将源程序成品后热检信号与成品轧机LOAD IN 信号连锁。成品轧机LOAD IN 下降沿来后延时一段时间成品后热检信号仍为1则自动置0，成品轧机LOAD IN 信号上升沿来后延时一段时间热检信号仍为0自动置1。
2.2合理控制轧制节奏，保证两支轧件轧制间隙时间大于活套汽缸动作周期。
3.3、优化剪切倍尺长度恒等与冷床长度
3.3.1标准化作业，规范操作
倍尺剪投用优化剪切功能出现中间轧废时，待废钢事故处理完毕开车后，轧制第一支钢前进行模拟轧制操作。这样既可以检测事故处理完成后的设备状态，同时倍尺剪剪子卡寄存器“剩余”轧件清除。
3.3.2程序改进。
为排除外界干扰检测原件因素的影响，保证优化开始优化计算信号的准确性。将原1#热检信号由不受外界条件影响的8#轧机LOAD IN信号代替
3.4、头部弯曲问题解决
结合轧件的运动轨迹对倍尺剪出口跑槽进行了改造。原跑槽的基础上对跑槽的高度及顶板进行了改进。见图4
图4
4、结束语：
通过上述改进措施棒线厂一棒生产线3#飞剪事故降低了80%，稳定了生产降低了工人劳动强度，提高了成材率。为期它生产线倍尺剪故障处理提供了高贵的借鉴经验。
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棒材倍尺飞剪的控制与优化 2009年第6期 昆钢科技 KungangKej 棒材倍尺飞剪的控制与优化 杨仲康林舒俊王华轩杨云 (棒线厂) 2010年1月 摘要昆钢棒材生产线的起停式倍尺飞剪在采用穿水工艺后,不能正常工作.在对其检测系统和电 机编码器进行改进优化后,飞剪正常运行. 关键词棒材倍尺剪穿水冷却面积传感器ControllingandOptimizationofBarD0uble—lengthFlying Shear YangZhong——kangLinShu-jUDWangHua——xuanYangYun (Bar&WireSteelRollingPlant) AbstractThestart—stopdouble—lengthflyingshearofbarproductionlineinKISCwasn'tworkingproperlyafter throughwatercoolingtechn0logy.FlyingshearisworkingproperlyafterInitsinspectionsyst emalqdthemotor encoderimprovementsandptimization. KeyWordsbardouble—lengthflyingshear;throughwatercoolingtechnology;areasensors 倍尺飞剪是棒材生产的关键设备,它直接影响 生产率和成材率.昆钢80万吨棒材生产线(简称: 轧钢第一作业区)于2004年4月建成投产,主要生 产012ram～40mmⅡ,Ⅲ级热轧带肋钢筋,倍尺飞 剪南北京钢铁设计院设计电控系统并进行调试,它
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昆钢棒材
昆钢棒材冷飞剪剪切控制功能的改进和完善 内容摘要：本文介绍了冷飞剪的控制原理，主要叙述了昆钢棒材冷飞剪剪切控制功能的改进和完善。通过对冷飞剪控制功能的改进和完善，使冷飞剪剪切倍尺的精度大大的提高，直接提高了产品的成材率，为生产企业带来了巨大 内容摘要：本文介绍了冷飞剪的控制原理，主要叙述了昆钢棒材冷飞剪剪切控制功能的改进和完善。通过对冷飞剪控制功能的改进和完善，使冷飞剪剪切倍尺的精度大大的提高，直接提高了产品的成材率，为生产企业带来了巨大的经济效益。 关键词：倍尺剪LPP 辊径优先测量优先 前言 昆钢棒材生产线始建于2004年，该条生产线由12套PLC组成，完成各区域控制，其中主轧线控制系统配备两级自动化系统，通过三类通讯网络连接，组成资源共享的分布式计算机控制系统。该控制系统是以美国GE公司90-70、90-30系列可编程控制器(PLC)为核心，控制信息和系统状态信息通过监控网(ETHERNET)、传动网(PROFIBUS-DP)和分布式I/O网(GENIUS网)交换。冷飞剪（也称为倍尺剪）电气控制系统为控制及传动一体化的产品，其可编程控制器(PLC)采用美国通用电气公司的GE90-30型，安装在传动控制柜中；传动部分采用了美国GE公司的DV300。冷飞剪的基本原理就是通过采集相关的现场信号，送至剪子PLC程序，经PLC程序的计算和执行发出剪切信号送至传动装置以驱动倍尺剪执行启动、剪切和复位这一动作周期并做往复执行。在投产使用近两年时间以后发现，由于检测元件以及现场其他一些非人为因素的影响造成倍尺剪的误动作或者不动作，引起倍尺剪切的长度或长或短甚至于不剪切倍尺现象时有发生。由于轧线采用的是顺控的模式和思路，倍尺剪动作的异常直接导致了下游设备裙板分钢和冷床的运动过程，同时还会引发堆钢造成对设备的损坏，加大了精整区工人的劳动强度，由此造成的停车将直接影响生产作业率和产品成材率等经济指标，日益成为抑制生产顺利有序进行的瓶颈。基于上述原因决定对其做出相应的改进和完善，通过改造我们要达到预期的目的，保证正常的剪切并提高剪切的精度，同时也抑制了外界环境因素造成的不利影响，实现、 一．冷飞剪测长原理 冷飞剪的关键设备是剪前两个热金属探测器 冷飞剪测长原理是由PLC计算LPP（每个脉冲所代表的长度），剪切长度设定值由PLC换算成脉冲个数，当钢头到2#热检时计数器2开始计数，达计数值后给传动发送剪切命令切钢。计算LPP使用两种方法：辊经优先和测量优先 1．辊径优先：利用轧机出口机架的辊径和减速比来直接计算即 LPP=3.1415926*Ｄ/(1024*K1) 其中：Ｄ为轧机出口机架的轧辊辊径，K1为轧机出口机架齿轮箱的减速比。 2．测量优先：利用剪前的两个热检。当每根钢头部到1#热检时，PLC计数器1从0开始计数，当钢头部2#热检时捕捉计数器中的值假定为n，每次测得的LPP=L/n ，取10个LPP 的平均值 经过较长时间的观察发现，倍尺剪不剪切或是剪切长度与设定值有较大的出入，主要是与轧制速度和剪前的热检信号有直接的联系。因此我们改造就从这些方向入手。服务于生产的目的。 二、剪切动作的完善和改造 首先，更换冷飞剪测长的关键设备：两个热金属探测器。热金属探测器由继电器输出换成NPN输出的DANIELI ID2000型热金属探测器，提高检测设备的可靠性。 其次，对剪切程序进行修改和完善。保证在剪前两个信号出现问题的时候保证倍尺剪正常动
倍尺飞剪优化剪切操作步骤V1
倍尺飞剪优化剪切操作步骤 优化剪切的基本概念： 倍尺剪切是棒材生产必须的重要工序。整根钢坯轧出的钢材经倍尺剪切后，最后一段钢的长度总是不规则的。在棒材轧制过程中，如果出现短尾现象会使冷床来不及接钢，从而出现尾钢在冷床上的停位不合适或者乱钢等现象。倍尺飞剪优化剪切的基本目的是消除短尾现象，以保证冷床上卸钢的稳定性。 棒材生产工艺对倍尺优化剪切提出的进一步要求则是控制尾钢的长度。为了能够在定尺剪切时实现短尺（非定尺）分离，工艺上希望倍尺剪切的尾钢长度恰好超过所有整倍尺长度，即尾端的非定尺部分恰好延伸到所有整倍尺之外，这样在冷剪进行定尺剪切时，最后一刀切下的全部是非定尺（短尺），从而实现短尺材与定尺材的分离。 显然，如果能够控制尾钢的长度，自然能够消除短尾现象。本优化剪切控制就是按尾长控制的概念进行设计的。 每根钢坯轧制后的总长度是一定的，要想改变尾钢的长度，只能通过改变其他倍尺段的长度来实现（分段剪切各段长度间的互补性）。优化剪切正是通过延长或缩短整倍尺钢的长度来改变末段（尾钢）长度的。为保证成品定尺收得率，要求优化剪切的调整过程不能产生新的非定尺，因此长度调整只能以成品定尺长度为单位，即按定尺的整数倍长度进行调整；从而能保证每根钢只（在尾段）出现一个非定尺。 1 分段长度 在此画面中可以设定成品长度，倍尺根数，附加长度和冷缩率，显示倍尺长度和手动优化剪切的设定情况。 1.1 倍尺调整 在此画面中可以手动调整每段钢的剪切长度（单位为成品长
度）。 1.2 长度修正 在此画面中可以手动精确修正每段钢的剪切长度（单位为毫米），用于修正由于钢坯温度不均产生的长度误差。 1.3 优化设定 在此画面中显示每根钢坯轧制后的总长度和平均长度。通过设定预计总长和末段留空自动计算优化调整前后的剪切结果。其中末段留空指整倍尺长度与优化剪切后尾钢的目标长度的差值，单位为成品长度，取值范围为(0,3)。 按钮，使当前计算结果应用到实际剪切中。 1.4 优化调整 在此画面中可以设定优化调整的目标、优化调整的限制和尾封长度。 注意：自动优化调整剪切在钢的尾部通过0号热金属检测器后开始工作，0号热金属检测器与末架轧机之间的含钢量决定了自动优化的调整能力。所以在实际应用中，自动优化调整需以优化设定为基础的，在投入自动优化调整之前，需先完成或确认优化设定。 自动优化调整的目标包括尾端伸出和尾端自由度。尾端伸出指尾钢控制的目标长度与整倍尺长度的差值，单位为成品长度，取值范围为(-1,0,1)。其中0表示优化调整目标是使尾钢长等于整倍尺长度；1表示尾钢长度比整倍尺长度大一个定尺；-1表示尾钢长度比整倍尺小一个定尺。尾端自由度指尾钢长度控制的允许宽容度范围，单位同样为成品长度，取值范围为(0～-5)。当计算出的尾钢长度与优化调整目标长度之差小于该设定值时，程序将不进行长度调整。要进行自动优化调整的范围，在钢的尾部通过0号热金属检测器后，系统自动计算