孟立社

摘??要：應用徑鍛機鍛管是徑鍛機設備發(fā)展的趨勢。徑鍛機鍛管既可滿足特殊的用鋼工藝需求，還可滿足精度要求。鍛管能否奏效，很大程度上取決于管坯內氧化皮磷片的處理情況。高壓內壁除磷機能在全自動狀況下徹底除磷，且速度較快、除磷中溫度可保持在工藝要求的范圍之內。

關鍵詞：除磷槍;鋼坯;閉環(huán)控制;光柵

中圖分類號：TG315??????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.153

1??高壓內壁除磷機除磷的關鍵點

鍛管管坯在加熱后，容易在管內、外壁生成氧化層。如果沒有除磷，則穿管后在鍛打過程中容易因氧化皮摩擦而造成芯棒卡澀，進而導致管坯無法滑動拔長。因此，應在穿芯棒前，對管內壁進行高壓除磷，除掉氧化皮后即可解決上述問題。設計此種設備的關鍵在于以下2點：①必須使用300?bar以上的高壓除磷水;②能自動控制除磷槍，控制除磷在20?s內完成。以下就上述關鍵點進行論述。

2??自動化控制下的除磷流程

在車間工業(yè)水總管進水后，多點供水水流的流量會不穩(wěn)定。此時，必須根據(jù)泵進水流量，并采用變頻器控制調節(jié)除磷槍的水壓保持在300?bar，但因水壓太高，必須設置除磷罩，以防止水噴出后傷害人或電氣設備。

要想自動控制除磷槍，就要具備能準確插入管壁內部的除磷槍。管坯的大小、長度均不相同，要想保證除磷水槍能插入管壁內部，就要根據(jù)管坯不同的組距確定幾組不同大小的除磷槍，以保證除磷槍的大小與管內徑匹配，以達到除磷噴水足量、足壓的目的。新冶鋼鍛造事業(yè)部在線使用的除磷機中有3種規(guī)格的除磷槍。由于在整個除磷過程中要盡可能確保管坯的溫降速度較慢，且必須在20?s內完成除磷。整個除磷過程為全自動，且無法實現(xiàn)手動控制，自動控制的流程為：管坯進料，光柵監(jiān)測到鋼信號脈沖上升時，除磷箱內輸送輥道開始將管坯送至除磷工作位置（有光柵監(jiān)測），當進料光柵監(jiān)測到管坯離開、下降的信號時，進料口擋板自動關閉。此時，整個除磷箱的非密封區(qū)域僅有高壓水槍進槍孔，可有效避免除磷過程中的高壓水飛出造成的安全事故和經(jīng)濟損失。鋼坯到達工作位置后，必須與除磷罩后擋板上的除磷槍入口對中，依靠V型升降料臂的重力左右對中，根據(jù)管坯的規(guī)格進行升降自動對中和上下對中。其中，升降對中通過比例閥和油缸線性傳感器閉環(huán)控制PID調節(jié)對中。

高壓水槍安裝在運送車上。該車采用變頻控制，車速可根據(jù)管坯的規(guī)格和工藝參數(shù)調節(jié)，達到了除磷強度精度可控的目的。運送車拖動電機軸上連接的絕對值編碼器，以反饋噴槍位置，位置信息反饋至PLC后，信號脈沖會轉化成位置參數(shù)與設定的管坯參數(shù)比較并形成閉環(huán)，控制各工藝的動作位置。在停機待料時，管坯對中完成后運送車會自動前行插入管坯內部，距前端300?mm時，除磷槍立即開始噴水除磷，且繼續(xù)向前移動，至管壁末端300?mm時停止前進，除磷槍停止噴水。此時，除磷槍會快速移動至待料位，而待料位必須保證噴槍完全退出除磷罩。因此，還需安裝接近開關，以確保噴槍完全退出除磷罩。當噴槍運送車移動至待料位后，除磷機上下對中臂方可降到低位，將管坯放入輥道，打開除磷罩入口擋板后，輥道會后退運行，并將管坯輸出出除磷機。整個除磷過程完成后，除磷機進入待機狀態(tài)。自動化除磷的控制流程為：除磷準備→檢測除磷機入口檢測到有鋼→除磷機輥道正向運行→除磷機入口檢測到有鋼離開→除磷機前遮蓋板關閉→除磷機前遮蓋板檢測到有鋼→管坯與除磷槍對中，軌道升降臂根據(jù)管坯規(guī)格設定高度動作并通過線性傳感器反饋至閉環(huán)控制PID，以達到對中的目的→除磷槍前進，根據(jù)管坯參設定前進速度后，插入管坯內部至除磷位噴水→繼續(xù)前進至停止位，停止前進和噴水→通過編碼器反饋位置，形成閉環(huán)PID調節(jié)控制→高壓水槍快速退回待料位→升降臂回落，鋼坯落在輥道上→前遮蓋板打開，輥道反轉→除磷機入口檢測有鋼離開→除磷機輥道停止運行，管坯除磷完成。

對中計算的公式為：

H=h+D/2.?????????????????（1）

式（1）中：H為油缸提升設定值;?D為管坯直徑。

3??需要準備的設備

為了實現(xiàn)整個除磷過程全自動運行，需要具備油缸線性傳感器、光柵和絕對值編碼器等檢測元器件（必須采用多圈絕對值編碼器，以滿足長距離測量），所有的檢測量、模擬量、數(shù)字量、接入PLC模塊采用S7-300系列PLC處理。參數(shù)通過西門子觸摸屏OP277輸入存儲柜。生產(chǎn)時，只需輸入管坯規(guī)格，就可調用相應的參數(shù)，完成自動除磷。觸摸屏編輯顯示的信號狀態(tài)和故障顯示功能便于檢修、維護。

4??結論

在除磷過程中，除磷機的強度、精度可自動控制，除磷效果較好，不需要人工操作，且除磷速度快，整個除磷過程可在20?s內完成，可完全滿足生產(chǎn)標準對管坯溫降的要求。

參考文獻

[1]徐德，孫同景.可編程控制器PLC?應用技術[M].濟南：山東科學技術出版，2001.

[2]謝克明.可編程控制器原理與程序設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[3]王兆義.可編程控制器使用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4]鐘肇新.可編程控制器原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版社，1999.

[5]郁漢琪.機床電氣及可編程序控制器實驗指導書[M].北京：高等教育出版社，2001.

[6]李明河.可編程控制器原理與應用[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2010.

〔編輯：張思楠

High?Pressure?in?the?Inner?Wall?of?Phosphorus?Machine?Forging?Companies

Meng?Lishe

Abstract：?Forging?machine?forging?diameter?pipe?diameter?forging?machine?equipment?is?the?trend?of?development.?Trail?forging?machine?forging?steel?pipe?can?meet?specific?process?requirements，?but?also?to?meet?the?accuracy?requirements.?Forged?pipe?can?be?effective，?depends?largely?on?the?handling?of?phosphorus?oxide?in?the?tube?sheet.?High?pressure?inside?wall?function?completely?phosphorus?and?phosphorus?in?automatic?condition，?and?faster，?and?phosphorus?in?temperature?can?be?maintained?in?the?range?of?process?requirements.

Key?words：?phosphorus?gun;?billet;?closed-loop?control;?grating