摘要:社会经济快速发展过程中,机械自动化水平不断提高,钢材产业作为我国经济生产的第一大产业,引用棒材连轧飞剪自动化控制系统,在一定程度上提高了我国钢材生产水平,文章主要对小型棒材连轧飞剪自动化控制进行分析和探讨。
关键词:小型棒材;棒材连轧;连轧飞剪;自动化控制
引言
飞剪在棒材轧线中的作用主要是对轧制的线棒材进行切头尾、事故碎段、分段倍尺,飞剪的剪切效率和生产效率有直接的联系。随着我国钢铁事业日益发展和进步,对轧钢机械的要求也越来越来高,飞剪在棒材项目中起着重要的作用。
1飞剪原理
飞剪是按照相关尺寸需求对于运行中的轧件进行剪切的机器,可以快速切断铁板、钢管等材料,在冶金行业应用十分广泛。在棒材飞剪过程中,由于特殊的工艺需求,有连续式、间歇式、起停式几种剪切方式,这些剪切方式要求电机一直处于间歇性工作状态,一小时接通次数甚至能达到数百次,导致电机非常容易出现过载现象,所以飞剪设备对其自身的控制系统要求非常高,首先必须要有快速启停功能,其次必须要控制精准,能进行准确的剪切定位。飞剪在整个工艺流程中有切头、分段、切尾的作用,飞剪的电机上面可以实时检测剪刃的位置以及速度,配备有热金属检测器可以有效对钢件的头尾进行区分。
2飞剪分类简介
飞剪是轧钢生产线的重要设备之一.它的作用是将红钢切头、切尾、分断以及堆钢和其它生产事故时对红钢进行碎断,高效率完成热剪切.棒线材轧制线上常见的飞剪有曲柄连杆式飞剪和圆盘回转式飞剪.曲柄连杆式飞剪剪切时的剪刃与轧件垂直,无附加的挤压力,具有较高剪切质量,但回转半径小,适合剪切断面大速度低的轧件.如粗轧机前,轧件断面大,速度较低,为了使剪切断面进入粗轧机时易咬入,通常设置一切头曲柄飞剪,剪刃始终垂直轧件上下运动,其动负荷大,对轧件速度要求不宜超过3m/s.圆盘回转式飞剪剪切时与轧件不垂直,对轧件有一个附加挤压力,适合剪切断面小速度高的轧件.如预精轧,精轧前后一般也置一飞剪,轧件断面相对较小,速度较高,剪刃作圆周运动.两飞剪共同特点是在剪切轧件时,其剪刃的水平分速度略大于轧件速度.
3棒材连轧飞剪自动化控制分析
3.1飞剪启动控制
在轧制之前,由工程师站人员通过画面设定,将飞剪的切头与切尾尺寸下传给PLC。当剪前热检HMD检测到钢头或钢尾信号时,将该检测信号送到控制剪子的PLC,剪子PLC再根据基础PLC传过来的轧件的线速度,剪子上次剪切的停位误差,及设定的切头、切尾长度尺寸,计算出飞剪启动延时时间。延时时间一到,立即发出飞剪的启动指令,完成飞剪的剪切功能。对于剪子的碎断功能是采用手动启动控制,由操作台根据事故需要进行手动碎断。剪子的碎断功能优先于切头、切尾的功能。
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3.2轧钢模拟分析功能
当生产现场未设置热试车时,为了对各设备联动效果进行综合评估,可以通过冷调完成;判断级联阻断功能是否正常时,可通过自动化控制模型进行分析;在判断活套控制模型使用是否合理时,可以进行针对性地操作,一定程度上缩短了试热车时间。同时,在轧钢模拟分析功能的作用下,实现了在线模拟分析,并通过对离线模拟功能的不断完善,为传动变频器设备程序开发提供了必要的参考信息。当PLC连接正确时,可以对所有模块工作性能进行实时地测试。
3.3棒材的速度校正
棒材的轧制速度是进行控制的基础,是控制剪切精确与否的关键,所以对轧制棒材的速度的估计显得尤为重要。当校准功能启动时,就会对棒材的速度进行校正.一般轧制材料的速度由轧机控制系统根据轧辊直径、轧辊孔型和电动机型号计算获取,由于弹性应变和轧制材料在机座轧辊上承受的实际减缩量,计算值可能与实际值不相一致。实际速度是通过测量棒材端部从飞剪前的HMD到之后的一个HMD之间距离的进行时间来估计的,另一种方法是,飞剪执行剪切,测量从刀片交错开始至剪切端部到达飞剪下游HMD的时间。HMD之间的距离和所测时间的比率,得到一个棒材在运行过程中平均速度的估计值,相对于利用轧机控制系统在相同间隔时间内计算的速度平均值,可得到一个速度校准系数。从轧机控制系统接收到的速度成一速度校准系数,由此得到剪切时棒材实际速度的最佳估计值。
3.4飞剪零位补偿控制
在一个剪切过程结束后,必须要使飞剪准确停在零位置,才可能为下一次剪切做好准备。飞剪的零位检测是通过接近开关来标定的。但实际往往停位距原始零位点有一定误差,必须对误差进行补偿,才能保证在规定的距离内使剪子的速度加速到设定的剪切速度,达到剪切力矩的需求。为此使用测位码盘进行剪刃位置检测。该码盘采用2048的两相正交脉冲,每旋转一周,码盘计数为0一8192,对应剪刃角度0一360度,这样通过码盘计数脉冲,就可以计算出剪子距零位的角度,通过此值及零点与剪切点之间的角度,即可算出飞剪的初始角度。由于该码盘可以达到很高的精度,并能有效的抑制震动产生的计数误差,所以在下一次剪切时,可以对上一次剪刃停位误差进行准确的补偿。
结语
总而言之,棒材飞剪系统的应用,主要的技术性能指标如剪切的精度、剪切的断面质量、剪切的响应速度以及优化剪切的可靠性都能满足现场的工艺要求,在轧机间级联关系正常、轧机速度稳定、所有检测元件工作正常的前提下,剪切长度正负误差的绝对值一般不超过轧线最高线速度(m/s)乘以5毫秒所得的长度值(mm),自动化控制系统的应用在一定程度上提高了生产水平,是未来发展的必然趋势。
参考文献:
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论文作者:曾可,韩学鹏,葛烨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
标签:速度论文; 棒材论文; 轧机论文; 剪子论文; 断面论文; 功能论文; 误差论文; 《基层建设》2019年第3期论文;