優(yōu)化飛剪切頭尾 提高產品成材率

謝方超

（六安鋼鐵控股集團特鋼有限公司，安徽六安 237400）

1 問題的提出

六安鋼鐵控股集團特鋼有限公司軋鋼事業(yè)部共有兩條高速線材生產線，設計產能120萬t/a，產品結構鋼種主要為：普通碳素結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼、冷鐓鋼、低合金鋼、焊線鋼、SWRCH82B 等。產品規(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；同時軋件端部在軋制過變形時由于溫度較低，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)軋制時會導致堵塞入口或不能咬入[1]，因此必須引入飛剪，對軋件頭尾進行剪切，避免引起堆鋼事故。

每條生產線上設有3 臺飛剪和1 臺碎斷剪，其中1#、2#飛剪本身均具有碎斷功能，3#飛剪后設有一臺碎斷剪，出現(xiàn)軋制事故時可將軋件碎斷，防止事故擴大。

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 個道次都要進行一次切頭尾，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發(fā)生事故時還可以起碎斷作用，減少事故處理時間。

表1 金屬平衡情況表

因此，飛剪剪切工藝的優(yōu)化對提高生產作業(yè)率、成材率、產量有著至關重要的影響。

2 主要工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3 飛剪設備

所有飛剪均采用直流電機驅動，潤滑方式為稀油集中潤滑和手動干油潤滑。

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

2#飛剪：位于12V 軋機后，用于對軋件進行切頭、切尾，出現(xiàn)事故時進行碎斷處理，回轉式飛剪，啟停工作制。

3#飛剪：位于預水冷裝置后，精軋機組前，用于軋件的頭尾剪切，回轉式飛剪，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，回轉式飛剪，長期工作制。碎斷剪是安裝三對剪刃的轉鼓剪[2]。

4 飛剪動作原理及過程

4.1 動作原理

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器和碼盤傳輸?shù)男盘枺龀鰧埣蓄^、切尾的指令。當軋線發(fā)生事故時，1#、2#飛剪可進行碎斷。通常飛剪的線速度設定比其前一架次軋機速度高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，實現(xiàn)飛剪的精確剪切和制動的定位控制。一般設有兩個檢測回路,一個由剪機軸上的碼盤組成；另一個軋件從熱金屬檢測器到飛剪距離的檢測回路，由安裝在剪機前機架的碼盤和熱金屬檢測器組成。無論軋制速度高低，軋件從熱金屬檢測器到飛剪的距離固定不變（熱金屬檢測器位置雖可調，但默認確定好位置的熱金屬檢測器是固定的）。安裝在剪機前機架電機軸承上的碼盤所記錄的脈沖數(shù)與軋輥所轉過的角度成正比，即與軋件所行進的距離成正比。軋件頭尾部經過熱金屬檢測器時，高速計數(shù)器啟動累加剪機前機架碼盤的脈沖數(shù)，當計數(shù)值達到預設定的數(shù)值時，飛剪啟動。

4.3 動作過程

軋線采用啟停式飛剪，剪刃平時在固定位置上處于靜止狀態(tài)，這個位置叫做起始位。接到剪切命令時剪刃從起始位啟動并加速，加速至設定的剪切速度時正好到達剪切位。完成剪切動作后，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)。每次剪切由電動機驅動，通過減速機實現(xiàn)“啟動-加速-剪切-歸位”一個周期。

5 優(yōu)化意義

根據(jù)棒材生產情況進行分析，棒材A 線生產線參數(shù)設定如下：

原設定值：1#飛剪切頭長度設定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)化對成材率的影響如下：

5.1 剪切長度對成材率的影響

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，與高線生產工藝不同，故根據(jù)經驗值將線材3#飛剪優(yōu)化后切頭長度設定為300 mm，通過試生產過程優(yōu)化，飛剪剪切長度分別調整為1#飛剪切頭長度設定為250 mm，2#飛剪切尾長度230 mm，則對成材率的影響如下：

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 碎斷對軋廢的影響

根據(jù)往年高線生產經驗數(shù)據(jù)，大約每生產1 萬t產品產生軋廢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)化可提高產量為120 t。因劈頭、裂尾現(xiàn)象多取決于所用鋼坯內部質量，即煉鋼水平的高低，故該數(shù)據(jù)有待后續(xù)生產過程中逐步完善和分析。

6 結語

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