謝方超

（六安鋼鐵控股集團(tuán)特鋼有限公司，安徽六安 237400）

1 問題的提出

六安鋼鐵控股集團(tuán)特鋼有限公司軋鋼事業(yè)部共有兩條高速線材生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)產(chǎn)能120萬t/a，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)鋼種主要為：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼、低合金鋼、焊線鋼、SWRCH82B 等。產(chǎn)品規(guī)格：φ5.5～φ16mm 圓鋼線材盤卷，簡稱盤圓，φ6～φ16mm帶肋線材盤卷，簡稱盤螺。

軋件頭尾兩端的散熱條件不同于中間部位，軋件頭尾兩端溫度較低，塑性較差；同時(shí)軋件端部在軋制過變形時(shí)由于溫度較低，寬展較大，變形不均造成軋件頭部形狀不規(guī)則，這些在后續(xù)軋制時(shí)會(huì)導(dǎo)致堵塞入口或不能咬入[1]，因此必須引入飛剪，對(duì)軋件頭尾進(jìn)行剪切，避免引起堆鋼事故。

每條生產(chǎn)線上設(shè)有3 臺(tái)飛剪和1 臺(tái)碎斷剪，其中1#、2#飛剪本身均具有碎斷功能，3#飛剪后設(shè)有一臺(tái)碎斷剪，出現(xiàn)軋制事故時(shí)可將軋件碎斷，防止事故擴(kuò)大。

通過表1 可以看出，除加熱爐及線上的燒損及氧化（1%）外，頭尾剪切和軋廢是影響成材率的主要因素。按照工藝流程要求，鋼坯每軋制6 個(gè)道次都要進(jìn)行一次切頭尾，防止軋件軋制過程中頭部溫降大，不利于下一架次的咬入，也可以切掉軋制過程中出現(xiàn)的劈頭、裂尾，減少堆鋼事故的發(fā)生，軋制過程中在后道次軋機(jī)發(fā)生事故時(shí)還可以起碎斷作用，減少事故處理時(shí)間。

表1 金屬平衡情況表

因此，飛剪剪切工藝的優(yōu)化對(duì)提高生產(chǎn)作業(yè)率、成材率、產(chǎn)量有著至關(guān)重要的影響。

2 主要工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3 飛剪設(shè)備

所有飛剪均采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，潤滑方式為稀油集中潤滑和手動(dòng)干油潤滑。

1#飛剪：位于6V 軋機(jī)后，用于軋件的切頭尾和事故碎斷，曲柄式飛剪，啟停工作制，由剪機(jī)本體、前后導(dǎo)槽、收集裝置組成。

2#飛剪：位于12V 軋機(jī)后，用于對(duì)軋件進(jìn)行切頭、切尾，出現(xiàn)事故時(shí)進(jìn)行碎斷處理，回轉(zhuǎn)式飛剪，啟停工作制。

3#飛剪：位于預(yù)水冷裝置后，精軋機(jī)組前，用于軋件的頭尾剪切，回轉(zhuǎn)式飛剪，啟停工作制，裝有1套與碎斷剪共用的收集裝置。

碎斷剪：安裝在3#飛剪后，用于事故碎斷，回轉(zhuǎn)式飛剪，長期工作制。碎斷剪是安裝三對(duì)剪刃的轉(zhuǎn)鼓剪[2]。

4 飛剪動(dòng)作原理及過程

4.1 動(dòng)作原理

可編程邏輯控制器（本公司為210PLC-CPU2）接收并處理由熱金屬檢測(cè)器和碼盤傳輸?shù)男盘?hào)，做出對(duì)軋件切頭、切尾的指令。當(dāng)軋線發(fā)生事故時(shí)，1#、2#飛剪可進(jìn)行碎斷。通常飛剪的線速度設(shè)定比其前一架次軋機(jī)速度高5%～10%。

4.2 飛剪控制

通常由可編程邏輯控制器和軸定位模板控制，實(shí)現(xiàn)飛剪的精確剪切和制動(dòng)的定位控制。一般設(shè)有兩個(gè)檢測(cè)回路,一個(gè)由剪機(jī)軸上的碼盤組成；另一個(gè)軋件從熱金屬檢測(cè)器到飛剪距離的檢測(cè)回路，由安裝在剪機(jī)前機(jī)架的碼盤和熱金屬檢測(cè)器組成。無論軋制速度高低，軋件從熱金屬檢測(cè)器到飛剪的距離固定不變（熱金屬檢測(cè)器位置雖可調(diào)，但默認(rèn)確定好位置的熱金屬檢測(cè)器是固定的）。安裝在剪機(jī)前機(jī)架電機(jī)軸承上的碼盤所記錄的脈沖數(shù)與軋輥所轉(zhuǎn)過的角度成正比，即與軋件所行進(jìn)的距離成正比。軋件頭尾部經(jīng)過熱金屬檢測(cè)器時(shí)，高速計(jì)數(shù)器啟動(dòng)累加剪機(jī)前機(jī)架碼盤的脈沖數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)定的數(shù)值時(shí)，飛剪啟動(dòng)。

4.3 動(dòng)作過程

軋線采用啟停式飛剪，剪刃平時(shí)在固定位置上處于靜止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)位置叫做起始位。接到剪切命令時(shí)剪刃從起始位啟動(dòng)并加速，加速至設(shè)定的剪切速度時(shí)正好到達(dá)剪切位。完成剪切動(dòng)作后，通過碼盤定位系統(tǒng)控制剪刃回到起始位，開始下一次循環(huán)。每次剪切由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過減速機(jī)實(shí)現(xiàn)“啟動(dòng)-加速-剪切-歸位”一個(gè)周期。

5 優(yōu)化意義

根據(jù)棒材生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，棒材A 線生產(chǎn)線參數(shù)設(shè)定如下：

原設(shè)定值：1#飛剪切頭長度設(shè)定400 mm，超前系數(shù)1.30，2#飛剪切尾長度500 mm，超前系數(shù)1.05，3#飛剪切頭長度600 mm，超前系數(shù)1.25。

優(yōu)化后：見主控畫面(圖2)。

圖2 1#飛剪主控畫面（初步優(yōu)化后）

分析剪切長度優(yōu)化對(duì)成材率的影響如下：

5.1 剪切長度對(duì)成材率的影響

以150mm×150mm×12000mm 方坯軋制Φ 6.5mm 盤圓為例，因棒材3#飛剪為倍尺剪，與高線生產(chǎn)工藝不同，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值將線材3#飛剪優(yōu)化后切頭長度設(shè)定為300 mm，通過試生產(chǎn)過程優(yōu)化，飛剪剪切長度分別調(diào)整為1#飛剪切頭長度設(shè)定為250 mm，2#飛剪切尾長度230 mm，則對(duì)成材率的影響如下：

飛剪切頭尾優(yōu)化提高成品量：

1#飛剪：

2#飛剪：

3#飛剪：

飛剪切頭尾優(yōu)化提高成品共計(jì)Q=Q1+Q2+Q3=7.679 kg，成材率提高：

ε=Q/單支坯重=7.679kg/2106kg×100%=0.365%

5.2 碎斷對(duì)軋廢的影響

根據(jù)往年高線生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大約每生產(chǎn)1 萬t產(chǎn)品產(chǎn)生軋廢10 t 左右，即軋廢率在0.1%左右，假定：軋制過程中出現(xiàn)的黑頭、劈頭、裂尾等情況，導(dǎo)致堆鋼事故的發(fā)生，造成軋廢的現(xiàn)象占軋廢總量的10%，則通過飛剪剪切工藝優(yōu)化可提高產(chǎn)量為120 t。因劈頭、裂尾現(xiàn)象多取決于所用鋼坯內(nèi)部質(zhì)量，即煉鋼水平的高低，故該數(shù)據(jù)有待后續(xù)生產(chǎn)過程中逐步完善和分析。

6 結(jié)語

飛剪工藝參數(shù)優(yōu)化后能夠提高成材率約0.365%，對(duì)于120 萬t/a 的雙高線車間可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)4380 t。另通過降低事故發(fā)生率，可獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。但并非所有的參數(shù)設(shè)定成功就能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)和效果，飛剪在運(yùn)行過程中同樣存在各類故障，造成軋廢。具體情況會(huì)在今后的生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，完善針對(duì)不同鋼種、不同規(guī)格產(chǎn)品的飛剪剪切工藝優(yōu)化，降低因剪切問題造成的軋廢，不斷提高產(chǎn)品成材率。