高壓內(nèi)壁除磷機(jī)在鍛造企業(yè)的使用

孟立社

摘??要：應(yīng)用徑鍛機(jī)鍛管是徑鍛機(jī)設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。徑鍛機(jī)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(nèi)氧化皮磷片的處理情況。高壓內(nèi)壁除磷機(jī)能在全自動(dòng)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(nèi)。

關(guān)鍵詞：除磷槍;鋼坯;閉環(huán)控制;光柵

中圖分類號(hào)：TG315??????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.153

1??高壓內(nèi)壁除磷機(jī)除磷的關(guān)鍵點(diǎn)

鍛管管坯在加熱后，容易在管內(nèi)、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(jìn)而導(dǎo)致管坯無法滑動(dòng)拔長。因此，應(yīng)在穿芯棒前，對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行高壓除磷，除掉氧化皮后即可解決上述問題。設(shè)計(jì)此種設(shè)備的關(guān)鍵在于以下2點(diǎn)：①必須使用300?bar以上的高壓除磷水;②能自動(dòng)控制除磷槍，控制除磷在20?s內(nèi)完成。以下就上述關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行論述。

2??自動(dòng)化控制下的除磷流程

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

要想自動(dòng)控制除磷槍，就要具備能準(zhǔn)確插入管壁內(nèi)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(nèi)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(nèi)徑匹配，以達(dá)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(jī)中有3種規(guī)格的除磷槍。由于在整個(gè)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(nèi)完成除磷。整個(gè)除磷過程為全自動(dòng)，且無法實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，自動(dòng)控制的流程為：管坯進(jìn)料，光柵監(jiān)測(cè)到鋼信號(hào)脈沖上升時(shí)，除磷箱內(nèi)輸送輥道開始將管坯送至除磷工作位置（有光柵監(jiān)測(cè)），當(dāng)進(jìn)料光柵監(jiān)測(cè)到管坯離開、下降的信號(hào)時(shí)，進(jìn)料口擋板自動(dòng)關(guān)閉。此時(shí)，整個(gè)除磷箱的非密封區(qū)域僅有高壓水槍進(jìn)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(jì)損失。鋼坯到達(dá)工作位置后，必須與除磷罩后擋板上的除磷槍入口對(duì)中，依靠V型升降料臂的重力左右對(duì)中，根據(jù)管坯的規(guī)格進(jìn)行升降自動(dòng)對(duì)中和上下對(duì)中。其中，升降對(duì)中通過比例閥和油缸線性傳感器閉環(huán)控制PID調(diào)節(jié)對(duì)中。

高壓水槍安裝在運(yùn)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(diào)節(jié)，達(dá)到了除磷強(qiáng)度精度可控的目的。運(yùn)送車拖動(dòng)電機(jī)軸上連接的絕對(duì)值編碼器，以反饋噴槍位置，位置信息反饋至PLC后，信號(hào)脈沖會(huì)轉(zhuǎn)化成位置參數(shù)與設(shè)定的管坯參數(shù)比較并形成閉環(huán)，控制各工藝的動(dòng)作位置。在停機(jī)待料時(shí)，管坯對(duì)中完成后運(yùn)送車會(huì)自動(dòng)前行插入管坯內(nèi)部，距前端300?mm時(shí)，除磷槍立即開始噴水除磷，且繼續(xù)向前移動(dòng)，至管壁末端300?mm時(shí)停止前進(jìn)，除磷槍停止噴水。此時(shí)，除磷槍會(huì)快速移動(dòng)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(guān)，以確保噴槍完全退出除磷罩。當(dāng)噴槍運(yùn)送車移動(dòng)至待料位后，除磷機(jī)上下對(duì)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(huì)后退運(yùn)行，并將管坯輸出出除磷機(jī)。整個(gè)除磷過程完成后，除磷機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。自動(dòng)化除磷的控制流程為：除磷準(zhǔn)備→檢測(cè)除磷機(jī)入口檢測(cè)到有鋼→除磷機(jī)輥道正向運(yùn)行→除磷機(jī)入口檢測(cè)到有鋼離開→除磷機(jī)前遮蓋板關(guān)閉→除磷機(jī)前遮蓋板檢測(cè)到有鋼→管坯與除磷槍對(duì)中，軌道升降臂根據(jù)管坯規(guī)格設(shè)定高度動(dòng)作并通過線性傳感器反饋至閉環(huán)控制PID，以達(dá)到對(duì)中的目的→除磷槍前進(jìn)，根據(jù)管坯參設(shè)定前進(jìn)速度后，插入管坯內(nèi)部至除磷位噴水→繼續(xù)前進(jìn)至停止位，停止前進(jìn)和噴水→通過編碼器反饋位置，形成閉環(huán)PID調(diào)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(zhuǎn)→除磷機(jī)入口檢測(cè)有鋼離開→除磷機(jī)輥道停止運(yùn)行，管坯除磷完成。

對(duì)中計(jì)算的公式為：

H=h+D/2.?????????????????（1）

式（1）中：H為油缸提升設(shè)定值;?D為管坯直徑。

3??需要準(zhǔn)備的設(shè)備

為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)除磷過程全自動(dòng)運(yùn)行，需要具備油缸線性傳感器、光柵和絕對(duì)值編碼器等檢測(cè)元器件（必須采用多圈絕對(duì)值編碼器，以滿足長距離測(cè)量），所有的檢測(cè)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(chǔ)柜。生產(chǎn)時(shí)，只需輸入管坯規(guī)格，就可調(diào)用相應(yīng)的參數(shù)，完成自動(dòng)除磷。觸摸屏編輯顯示的信號(hào)狀態(tài)和故障顯示功能便于檢修、維護(hù)。

4??結(jié)論

在除磷過程中，除磷機(jī)的強(qiáng)度、精度可自動(dòng)控制，除磷效果較好，不需要人工操作，且除磷速度快，整個(gè)除磷過程可在20?s內(nèi)完成，可完全滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管坯溫降的要求。

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〔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