天鋼棒材裙板系統(tǒng)控制原理

天鋼棒材裙板系統(tǒng)控制原理王會超【摘要】從裙板輥道系統(tǒng)和裙板液壓系統(tǒng)人手，分析了天鋼棒材生產(chǎn)線裙板控制系統(tǒng)動作原理，指出棒材生產(chǎn)裙板系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于設(shè)置正確的拋鋼位置和裙板中位停留時(shí)間.利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算出適合天鋼棒材裙板系統(tǒng)的拋鋼位置和中位停留時(shí)間，應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了棒材裙板系統(tǒng)同時(shí)拾取兩支棒材的生產(chǎn)模式，提高了棒材收集的穩(wěn)定性和效率從而提高了棒材生產(chǎn)的作業(yè)率.【期刊名稱】《天津冶金》【年(卷)，期】2018(000)004【總頁數(shù)】3頁(P39-41)【關(guān)鍵詞】棒材;裙板系統(tǒng);拋鋼;位置;中位;停留時(shí)間【作者】王會超【作者單位】天津鋼鐵集團(tuán)有限公司棒材廠，天津,300301【正文語種】中文0引言天津鋼鐵集團(tuán)有限公司棒材廠(以下簡稱〃天鋼”)全線引進(jìn)意大利達(dá)涅利控制系統(tǒng)，其中冷床區(qū)域采用帶有升降制動裙板的輥道出料，其具有恒速、均勻以及同步完成提升操作的特點(diǎn)。同傳統(tǒng)的離合器/制動器系統(tǒng)相比，其具有低噪音、無粉塵的良好現(xiàn)場環(huán)境，同時(shí)能夠避免棒材運(yùn)行過程中的彎曲或變形，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，又大幅減少了由此弓I起的飛鋼、堆鋼生產(chǎn)事故，提高了棒材生產(chǎn)的作業(yè)率和成材率，是現(xiàn)在棒材高效率高質(zhì)量生產(chǎn)的主流方式。天鋼棒材裙板系統(tǒng)升降操作通過沿輥道全長設(shè)置傳動軸來完成。傳動軸在〃扭轉(zhuǎn)”（無拉力）條件下由一個(gè)液壓缸驅(qū)動，因此裙板操作不受溫度變化和傳動軸變形的影響。棒材產(chǎn)品由裙板制動，在一個(gè)運(yùn)動時(shí)間周期內(nèi)將其卸料到冷床上。冷床的前端布置帶有一系列連續(xù)孔型的矯直格柵來確保棒材的平直度，避免其變形，能夠保障棒材溫度降低到600°C以下。天鋼棒材的最大終軋速度是18m/s，倍尺剪的最大速度達(dá)到19.63m/s。為了確保倍尺上冷床時(shí)不相互干擾，裙板輥道必須具有更快的速度來拉開倍尺之間的距離。因此要求裙板的拋鋼具備穩(wěn)定的自動控制和準(zhǔn)確循環(huán)的操作周期，這就對電氣系統(tǒng)提出了更高的要求。本文重點(diǎn)針對裙板拋鋼位置選定和精準(zhǔn)循環(huán)操作進(jìn)行探討研究，制定了合理的操作參數(shù)，有效地提高了天鋼棒材裙板系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。1生產(chǎn)收集流程簡介加熱爐-除鱗機(jī)-6架粗軋-1#曲柄剪-8架中軋-2#回轉(zhuǎn)剪-4架精軋-3#組合剪一導(dǎo)槽T裙板輥道T裙板T矯直格柵T冷床T對齊輥道-輸出輥道-4#定尺剪-三段鏈?zhǔn)占?打包［1］。其中，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)格的不同，采用2#回轉(zhuǎn)剪或3#組合剪完成棒材的倍尺剪切。2裙板動作原理天鋼棒材裙板主要由裙板輥道系統(tǒng)和裙板液壓系統(tǒng)兩部分組成。在整個(gè)的棒材收鋼過程中，兩部分緊密配合完成拋鋼周期。2.1裙板輥道系統(tǒng)裙板輥道由一套可調(diào)速交流電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動的鑄鐵輥連續(xù)組成。輥道的速度設(shè)計(jì)要高于棒材的軋制速度，從而使棒材倍尺在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)自然分開，避免倍尺之間相互干擾、纏繞、追尾等造成生產(chǎn)事故。棒材通過導(dǎo)槽離開倍尺剪后進(jìn)入輥道上，在裙板拋出周期將棒材精確拋出，整個(gè)收鋼過程以棒材咬入倍尺剪開始，以裙板拋出結(jié)束，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在輥道上實(shí)現(xiàn)對棒材運(yùn)行控制，同時(shí)計(jì)算裙板拋鋼周期的開始點(diǎn)。由于棒材定尺冷剪的區(qū)域在冷床入口的另一端，在這種情況下，冷剪剪切時(shí)棒材的頭部是裙板拋鋼時(shí)棒材的尾部。因此棒材在冷床入口時(shí)就需要矯直棒材，拋鋼時(shí)需要以棒材的尾部作為基準(zhǔn)進(jìn)行拋鋼點(diǎn)的計(jì)算。2.2裙板液壓系統(tǒng)裙板拋出周期是以第一個(gè)倍尺棒材尾部到達(dá)拋出點(diǎn)開始計(jì)算。拋出周期開始時(shí)，裙板位置在最高點(diǎn)，在拋出點(diǎn)裙板由高位通過液壓系統(tǒng)快速向低位運(yùn)行，直到裙板到達(dá)最低位置，在這個(gè)過程中，裙板一直保持在最低位置，直到拋出完成。整個(gè)期間第一個(gè)倍尺棒材由輥道落在裙板上，在連續(xù)生產(chǎn)過程中第二個(gè)棒材倍尺頭部緊隨第一個(gè)倍尺尾部到達(dá)裙板，裙板立即由低位向中位運(yùn)行，直到裙板到達(dá)中間位置，確保裙板同時(shí)拾取兩支棒材。為了讓棒材以一個(gè)合適的速度拋入冷床，裙板在中間位置需要停留一段時(shí)間，為此設(shè)計(jì)了一套定時(shí)開關(guān)，確保棒材在中間位置等待時(shí)間精確。通過裙板中間位置定時(shí)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)直到下一根棒材到來時(shí)開啟拋鋼操作，完成裙板同時(shí)拾取兩支棒材的生產(chǎn)模式，并且互不干擾。通過裙板動作原理的分析可以看出，裙板動作的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是拋鋼點(diǎn)的設(shè)置和中位停留時(shí)間的選擇。只有兩者同時(shí)準(zhǔn)確無誤的運(yùn)行，才能保障棒材裙板收鋼的高效穩(wěn)定運(yùn)行。3電氣系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)裙板系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，電氣系統(tǒng)的保障是關(guān)鍵，為此需要嚴(yán)格計(jì)算裙板的拋鋼位置和中位停留時(shí)間的選擇。3.1裙板拋鋼位置的計(jì)算以18架出成品規(guī)格為例，裙板拋鋼位置如圖1所示。圖1拋鋼位置簡易圖按照理想拋鋼位置的選擇，綜合考慮制動時(shí)間、制動距離以及棒材軋制速度等參數(shù)，建立拋鋼位置模型計(jì)算公式。裙板拋鋼點(diǎn)為：式中，POS1為位置點(diǎn)1，從冷床入口開始對于棒材尾部期望的卸料位置，即對于冷床入口期望棒材尾部最終上冷床的停止位置；D1為拋鋼命令來源到冷床入口的距離，cm。對于天鋼棒材廠來說根據(jù)不同的產(chǎn)品規(guī)格，成品架次在精軋機(jī)時(shí)使用3號剪時(shí)為剪刃重合位置。成品架次在中軋機(jī)時(shí)使用裙板熱探。式中，Sf為棒材制動的距離，cm；Vb為棒材的速度，m/s；Tf為棒材制動的時(shí)間，s/100;Kf為摩擦系數(shù)，x1000;g為重力加速度，9.8m/s2;Sp，棒材在裙板上的制動距離=ThpxVb(Thp/0)或TppxVb(Thp=0);Thp為裙板由高位到低位的時(shí)間，s/100;Tpp為裙板低位停留時(shí)間，s/100」為每塊裙板的長度，cm。天鋼棒材每塊裙板長度是120cm，通過上面的計(jì)算，實(shí)際的拋鋼點(diǎn)會發(fā)生在每兩塊裙板的結(jié)合處。裙板拋鋼時(shí)拋鋼點(diǎn)下游的裙板在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下按照高位、低位、中位、高位的順序做周期性動作，拋鋼點(diǎn)上游的裙板固定不動。拋鋼點(diǎn)前后的裙板通過液壓銷分別連接成兩個(gè)整體，以保持裙板的平直度。冷床入口前的裙板合計(jì)有48塊，如果每兩塊裙板之間都要安裝連接的液壓銷，勢必需要高的設(shè)備投入。根據(jù)天鋼棒材的產(chǎn)品定位，即棒材在實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行速度范圍，裙板連接液壓銷的實(shí)際位置設(shè)計(jì)了16個(gè)，液壓銷的位置如表1所示。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，在HMI上設(shè)置的拋鋼點(diǎn)必須與液壓銷的斷開位置相吻合才能保證棒材平穩(wěn)、準(zhǔn)確上冷床。通過合理計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際摸索，設(shè)置16個(gè)液壓銷完全能夠滿足天鋼棒材產(chǎn)品規(guī)格的生產(chǎn)需求，提高了運(yùn)行效率和更換節(jié)奏的便捷性，同時(shí)減少了設(shè)備投入資金。表1液壓銷位置液壓銷位置拋鋼位置/m112215.6318421.6524627.6730833.69361039.611421245.613481451.615541657.63.2裙板中位停留時(shí)間的計(jì)算裙板中位停留時(shí)間的選擇，對于裙板同時(shí)拾取兩支棒材至關(guān)重要，只有合理的時(shí)間選擇，才能確保兩支棒材的互不干擾。根據(jù)棒材制動時(shí)間和低位到高位的運(yùn)行時(shí)間，建立裙板中位停留時(shí)間計(jì)算模型如下。式中，Tpi為裙板中位停留時(shí)間；Tpu為裙板由低位到高位的時(shí)間，s/100;Tf為棒材制動的時(shí)間，s/100;Tpicor為HMI上中位時(shí)間修正。由此，棒材的速度Vb越大、摩擦系數(shù)Kf越小，裙板在中位的停留時(shí)間越長。其中摩擦系數(shù)的準(zhǔn)確度起到了關(guān)鍵作用。天鋼棒材通過實(shí)際的摸索，針對不同的產(chǎn)品品種和規(guī)格設(shè)計(jì)了0.36~0.44幾個(gè)摩擦系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了裙板系統(tǒng)同時(shí)拾取兩支棒材的生產(chǎn)模式。4結(jié)論通過對天鋼棒材廠裙板系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行分析研究，結(jié)合棒材廠的產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)實(shí)際，分別建立了拋鋼位置和中位停留時(shí)間計(jì)算模型