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1、中钢三轧厂倍尺飞剪控制与改进刘鸣峰( 江苏中天钢铁集团有限公司第三轧钢厂，江苏常州2 1 3 0 1 1 )摘要简要介绍了江苏中天钢铁集团公司第三轧钢厂倍尺飞剪电气控制系统的组成，重点阐述倍尺剪主要控制原理及针对剪切精度及第一倍尺剪切长度的控制存在的问题采取改进措施。改造后促进了生产作业率及成材率的提高。关犍词倍尺飞剪；倍尺长度；优化剪切1 前言江苏中天钢铁集团有限公司第三轧钢厂的精品棒材生产线是l O O 万吨优钢生产系统的最后一道工序，年设计生产能力为1 0 0 万吨，主要产品为4 3 0 - _ 4 , 1 0 0 圆钢和 2 2 、十2 5 螺纹钢，生产线的设备为进口转国产设备，电气传
2、动控制系统采用S I E M E N SS 7 3 0 0 和T U R C KB L 2 0 系列现场总线控制模块以及S I E M E N S6 R A 7 0 系列全数字直流调速装置，通过三者的结合，该系统快速可靠，调速性能良好，同时具有良好的扩展性。2 倍尺飞剪控制系统的组成中钢三轧厂棒材生产线上粗轧、精轧机组各有8 架轧机，倍尺飞剪位于穿水之后、冷床输入辊道A 段之前，是一台曲柄一回转联合式启停式飞剪。根据棒材轧制的规格来选择剪刀的型式。一般在g e 4 0 以下采用回转剪，4 5 帖0 之间采用曲柄剪，, 5 0 以上不使用。整个飞剪控制系统既融合于轧线控制系统，叉使飞剪的运动控制
3、相对独立。该系统主要由人机接口界面( H M I ) 、全数字直流调速装置( 6 R A 7 0 ) 和现场总线模块组成。设备之间通过三级网络实现，操作员工作站与P L C 通过D L A N + 网连接，P L C 之间通过以太网( T c P 1 P ) 连接P L C 与6 R A 7 0 和现场控制柜通过P R O F I B U S D P 工业通讯总线连接。操作员操作站用于飞剪参数的设定、工艺参数的输入和凋整；传动控制系统6 R A 7 0 完成直流电机根据P L C 传来的运行要求进行控制，并带有调压、可逆和过流、过压、漏磁保护功能；P L C 则主要完成根据设定和生产的要求完成
4、动作需要的计算和指令发送。3 改造前倍尺飞剪控制过程3 1 倍尺飞剪使用的热检和位置开关：9 # 轧机和1 # 飞剪之间的热捡1 6 # H M D 。 1 6 # 轧机和穿水之间的热检1 7 # H M D 。穿水和2 # 飞剪之间的热检1 8 # H M D 。飞剪剪刃零位接近开关。3 2 飞剪动作原理图7 6 2图1 飞剪剪切动作图飞剪剪切动作图示见上图，其中L 0 ：设定的倍尺长度。L 1 ：1 8 # 热检元件到飞剪剪刃碰钢位置的距离。L 2 ：1 7 # 热检元件到1 8 # 热检元件的距离。L 3 ：1 6 # 热检元件到1 7 # 热检元件的距离。：飞剪剪刃速度。V B ：轧件
5、速度。该图是以回转剪为例，回转剪半径4 5 5 M M ，曲柄剪半径1 8 0 M M 。3 3 剪切动作过程倍尺剪电气传动控制系统以安装在成品机架上的旋转编码器传给P L C 中的高速计数器的脉冲数确定倍尺长度并发出剪切命令，电机的加、减速，复位，动作时间根据轧件速度、设定的参数等通过P L C 程序计算获得，飞剪停止依靠飞剪“零位”接近开关。当飞剪得到剪切命令时，飞剪从零位按照预设启动斜率在剪刃到达1 2 圆周前达到轧线同步线速度，并按设定超前率在剪刃碰钢之前使速度略大于轧件速度，保持这个速度对轧件进行剪切；剪切完毕，飞剪减速并以较低的速度返回零位，至此一次剪切动作完成，等待下一个剪切命令
6、的启动。3 4 优化剪切如果让飞剪单纯按照设定倍尺长度进行剪切，很有可能出现短头钢，造成抛钢和收集的困难，同时增加了冷条。因此为了确保棒材大于5 4 米。小于1 1 2 米上冷床，必须对最后一刀的剪切进行优化控制，杜绝这种情况的发生。优化过程如下：当热检元件1 6 # H M D 检测到红钢下降沿时，表示检测到钢尾，则可以计算出在1 6 # H M D 和1 7 # H M D 之间的剩余钢的长度L S ，钢头过1 7 # H M D 和1 8 # H M D 的时间差T 1 ，钢头过1 6 # H M D 和1 7 #H M D 的时间差T 2 。 利用截面积钢的秒流量相等的原则，有：= L
7、 2 , “ T 1 = L S T 2 从而得：L S = L 2 * T 2 T 1 即剩余未剪切成品长度，然后根据条件5 4 - - 1 1 2 米和设定优化方案进行优化剪切。4 问题的提出在棒材生产过程中，倍迟飞剪控制是整个棒材生产过程的关键之一，而倍尺长度剪切精度的控制是提高成材率、定尺率的具有较大的影响。( 1 ) 剪切精度的控制由于轧机转速控制采用微张力控制，小规格产品还启用活套控制，这就很好地控制了轧机之间的堆拉关系，基本完全消除了轧件在轧辊中的打滑的可能性，依据轧机电机的转速与轧件长度存在相对恒定的比例关系，而现有设计的飞剪剪切控制芷是考虑到这个优点，采H 成品架轧机的旋转编
8、码器和高速计数器获得的脉冲数来计算轧件长度、速度等关键数据，但是实际上在生产过程中必然存在轧件温度变化、轧辊磨损、辊缝偏7 6 3 差、电机转速不稳定将引起剪切精度的差异，目前该同题的处理只能通过修正辊缝、更换槽口、增加编码器巡检频次等来控制倍尺飞剪的剪切精度。目前该飞剪的倍尺剪切和优化剪切在理论和实际中都取得了很好的效果。( 2 ) 头尾耳子剪切问题在连轧机的轧制生产中，由于生产过程中轧件温度、冷却水量控制、红坯尺寸控制、头尾无张力等许多不确定因素造成轧件头尾耳子问题无法杜绝。同时由于成品出冷床进入冷床输出辊道到定尺冷剪机处进行剪切是逆轧制线方向的，( 轧件尾部在冷剪机处是头部) 而且还是多
9、根一起剪切的，特别是小规格产品剪切根数在2 0 - - 3 0 之间，那么造成的后果是第二倍尺后无耳子部分跟轧件头部的耳子一起剪切，大大降低了成材率。在没有改进飞剪之前是通过人工将有头部耳子的成品取出单独剪切，这样操作使成材率得到了控制，但是严重影响了生产节奏，增加了劳动量，大大降低了产量。5 改进措施鉴于上述问题的存在。首先改善头尾耳子着手，在精轧机区起用动态速降补偿，最大限度地降低当轧件咬人轧机时速度下降而引起微堆现象，大大缩短头部耳子长度， 5 0 以上一般控制在1 米之内；在成品架和成品前一架保证一定的微拉，有效地控制尾部耳子的出现。其次根据倍尺飞剪控制原理结合冷剪机剪切运动过程，决定
10、采用增加倍尺飞剪第一倍尺长度，这样在冷剪机进行剪切时就消除了头尾部耳子和第二倍尺以外的成品同时剪切的问题了。第一倍尺长度控制的具体的改进措施如下：在倍尺长度L 0 设定的情况下，单独为第一倍尺增加一个为头部耳子长度而设置的L 0 1 ( 即第一倍尺长度单独设为L 0 + L 0 1 ) ，L 0 1 同样可以在人机接口界面( H M l ) 上输入，可以任意设定大小，当然这个长度由P L C 是转换为脉冲数。而第二倍尺倍尺长度保持L 0 ，剪切进行时为2 L 0 + L 0 1 的相当的脉冲数，以此类推，第N 倍尺剪切时长度为N * L o + L 0 1 相当的脉冲数，同时不改变优化剪切的控
11、制。在这样改进控制之后，就彻底消除了头尾部耳子和第二倍尺以外的成品同时剪切的问题，目前在冷剪机处的对于成品头尾钢长度已控制在很小的范围内，约1 5 2 5 c m 之间，如果进行细调甚至可以更小。6 结束语通过上述的改造，完全解决了成品头部耳子剪叼与其他倍尺间剪 玎矛盾的问题。极大地提高生产效率和降低了工人的劳动量和劳动强度，简化了生产过程，已取得不错的经济效益。飞剪的控制一般在直流调速装置中安装工艺板T 4 0 0 ，而中钢三轧厂用P L C 技术，结合6 R A 7 0 全数字直流凋速装置配套功率单元组成全数字调速系统，系统的电传动部分采用转速、电流双闭环调速系统，基本实现了电流在受限制下的快速起动，其效果完全可以跟T 4 0 0 控制相媲美，同时由于P L C 控制的灵活性，快速性，稳定性决定了这种形式的控制方法对于其他电气传动控制系统的设计和改造具有十分宝贵的借鉴作用。参考文献【1 赵恒合钢小型连轧厂倍R 飞剪控制及改进轧钢2 0 0 5 第6 期 2 高峰启停式曲柄飞剪运动学模型及其分析安徽工业大学学报2 0 0 4 第1 期 3 天津电气传动设计研究所编电气传动自动化技术手册北京：机械工业出版社2 0 0 5 6
