精品棒材生产线定尺剪应用与实践

于洋

摘要：文章介绍了棒材生产线的定尺剪切系统的主要设备及运行原理，通过设定定尺机、冷剪设备的技术方案，不仅稳定设备运行，减少了故障停机时间，更提高了棒材定尺控制精度和工作效率，达到了一举多得的工作效果，大大提高了设备运行的可靠性及稳定性，降低了维修成本和职工维修作业强度，为稳定在线生产、促进指标提升奠定了坚实基础。

关键词：棒材生产线；定尺剪切系统；冷剪设备；连锁；制动器 文献标识码：A

中图分类号：TG333 文章编号：1009-2374（2017）10-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.038

1 生产现状概述

宣钢精品棒材生产线2012年3月正式投入生产，该条生产线是目前国内工艺技术、自动化水平一流的生产线。整个生产线主传动全部采用全数字控制的交流电机。原料采用热装热送、全连续高速轧制新工艺，轧制速度最高可达每秒18米。主要以生产螺纹钢为主。轧制品种主要包括∮10×4、∮12×4、∮14×3、∮20×2、∮22×2、∮25、∮36、∮40八个规格，生产线上冷剪担负着全部成品材的剪切任务，倍尺剪将成品材成6～15m的成品钢。定尺机位于冷剪输出辊道的上方，有液压马达带动其左右运行。该生产线采用固定式冷剪，剪切能力1300吨，剪刃宽度1700mm。冷剪设备主要包括了冷剪主电机、制动器风机、离合器风机、稀油润滑、干油润滑、入口压辊、齐头挡板、出口升降辊道。定尺机的作用是在确定成品的尺寸后，通过定尺及移动来改变成品的长度。在生产中，经常要通过定尺机对成品材长度进行限定和调整，轧制15m、12m、9m成品材时，需要移动定尺机来控制成品材的长度。

精轧机出口棒料经过倍尺飞剪分段剪切后通过冷床输入辊道进行加速，以便于拉开与下一根棒料头部的距离，当棒料尾部即将到达分钢点位置时制动裙板开始下降进行分钢，当制动裙板到达低位后辊道上的棒料沿着辊道斜面滑入制动裙板里开始制动，在下一根棒料头部到达分钢点之前制动裙板上升至中位挡住下一根钢，当制动裙板里的棒料停止运行后制动裙板上升至高位将棒料抛入矫直板中，制动裙板分钢制动完毕。制动裙板到达高位后冷床动齿延时起动，将棒料向冷床卸料侧运送一个齿距的距离。棒料由输送至排钢链，并在排钢链上形成料层，新的料层形成后排钢链走一大步，将料层与下一个料层分开，此后运料小车将排钢链上的料层托起，并输送至冷床输出辊道，冷床输出辊道启动，将料层运送至定尺挡板前进行对齐，然后冷剪做单剪切，定尺挡板升起，冷剪后辊道运行，将剪切完成的棒层运送至收集区。

2 定尺机操作原理

2.1 主要操作

定尺的长度设定，定尺液压站起停，液压站风机起停。定尺机编码器标定。

2.2 就地操作

定尺机可在BM05LCB2就地操作箱进行左右移动，挡板升降，锁紧松开，液压站起停，风机起停操作。

2.3 集中操作

集中可控制定尺机左右移动，定尺挡板升降，锁紧松开，定尺机自动定位。

定尺机自动标定：当定尺在最高位时，按下自动定位按钮，如果定尺机的位置与设定位置的偏差超过2mm，定尺机锁紧装置自动松开，定尺自动运行至设定的长度位置后，自动停止，锁紧装置重新锁紧。定尺机位置标定：当定尺机运行误差偏大时，需要对定尺机进行重新标定，具体步骤如下：将定尺机停在一个固定的位置，定尺挡板下降，测量出冷剪剪刃至定尺挡板的距离，把这个距离输入到HMI，然后按下标定按钮。

定尺挡板自动：定尺挡板处于低位时，将棒材运至定尺挡板前对齐，然后按下单剪切，冷剪做完单剪切后，定尺擋板自动上升，冷剪后辊道运行，当切好的倍尺离开冷剪后3#光栅后经过延时，定尺挡板自动下降。

3 冷剪离合器装配

离合器用于各种机械的主从动轴之间的结合和分离并传递运动或动力。除了用于机械的起动、停止、换向和变速之外，还可用于对机械零件的过载保护。棒材车间离合器为气动形式，气压0.6～0.9MPa，0.7MPa为最佳工作压力，离合器工作间隙9～11mm。

（1）装配前，清除离合器本体内部的杂物，尤其是侧壁齿内附着的残渣，并用角磨机修磨钢盘内齿、膨胀缝倒角做以及摩擦片毛边修整，尤其是重复使用旧摩擦片时必须对外齿进行修磨；（2）在摩擦片安装过程中，摩擦片的散热槽要与离合器本体散热孔对齐达到最好的换热效果。释放弹簧安装位置要避开离合器本体散热孔，保证释放弹簧的稳固；（3）放入钢片时要调整好钢片位置，保证钢片在离合器位置，不影响摆放释放弹簧，同时安装释放要保证弹簧稳固无歪斜；（4）离合器、制动器在线更换后必须进行工作间隙的测量，间隙超出范围，必须进行在线的调整。

4 设备运行过程中存在的问题

4.1 冷剪存在的问题

4.1.1 压力不足导致设备运行不稳定。棒材线冷剪依靠气动离合器、制动器的打开、闭合来实现工作。冷剪离合器、制动器的工作压力要求不低于0.65MPa，当系统压力低于0.65MPa时，传递给离合器、制动器的动力源不够，导致离合器、制动器内部摩擦增大，从而温度过高烧毁离合器。离合器初始设计内部摩擦片使用释放弹簧实现摩擦片的释放，但在实际的使用中释放弹簧的往复动作极易导致弹簧本身失效，当摩擦片需要弹开释放时，释放弹簧不仅起不到助力的作用。冷剪离合器与制动器正常使用所要求的压缩空气系统压力应在0.65～0.9MPa，由于原使用的管网压缩空气压力低、不稳定，频繁造成冷剪离合器、制动器过热导致其烧损。

4.1.2 内部结构检查不便。原二棒线冷剪离合器、制动器需要将整体的防护罩拆除才能实现间隙的检查，只有当停机时间超过30分钟时才能停机检查冷剪，从而不能实现对冷剪的实时监护。

4.1.3 冷剪制动器过热。二棒线冷剪系统是整个精整区最为关键的系统，它运行的好坏关系到整条生产线的产能和稳定，而冷剪制动器又是冷剪系统里面最重要的设备之一，所以保证制动器运行稳定，冷剪系统才能稳定，整条生产线才能有序生产。制动器受温度的影响非常大，一旦温度上升到80℃以上，制动器内部摩擦片就会因过热而抱死，从而导致制动器发生故障，必须进行抢修更换。制动器冷却风机就是为了给制动器降温而配备的，但是由于建厂设计失误，制动器风机被设计成悬挂式放置，由于冷却风机全天都在运转，极易发生损坏，这种放置方式导致风机发生损坏时更换起来非常麻烦，而且还有被风机砸伤的风险，既耽误时间，又给工人带来很重的工作负担。

4.2 定尺机存在的问题

由于设计定尺机的油箱较小，环境较差，油脏，定尺机本身自带冷却系统，不能完全起到冷却效果，定尺机本身管路较复杂不易更换等原因，导致正常使用过程中多次因为定尺机定尺挡板不动作和定尺机压力较低等原因影响生产。生产中遇到的主要问题如下：

4.2.1 定尺机压力不足，由于定尺机所在环境较脏，多次发生因为油脏堵塞液压阀导致定尺机挡板不升降和不能前进后退的现象。

4.2.2 定尺机油箱较小，而且自带冷却系统为风冷，在定尺机来回的动作时，风冷机不能很好地起到冷却效果，油箱油温太高导致密封损坏的现象多次发生。

4.2.3 定尺机自带阀台位置和油管位置不合适，由于密封油管损坏等原因造成漏油時，油管拆装不便，影响更换效率。

4.2.4 在轧制不同长度的钢种时，定尺机需要移动位置，在移动过程中有时会发生溜车和自动行走等现象。

4.2.5 定尺机阀台完全依靠焊接在阀台两侧的底板通过连接螺栓实现固定，而定尺机每天要承受数以万次的成品材撞击，致使没有缓冲元件的阀台其固定螺栓极易松动或断裂，阀台上各部控制阀多次损坏报废。

5 解决问题

5.1 消除冷剪运行不稳定

5.1.1 安装空压机稳定气源。通过增加汽包，改造路由等多项措施进行改造，仍未达到预期效果，采取空气压力低于0.55MPa时冷剪必须减少剪切支数，低于0.5MPa让其自动停车的临时措施，这样严重制约了生产节奏。通过增设空压机，提供独立气源、稳定空气压力，将其压力稳定在0.68～0.73MPa，保证冷剪的正常使用。由于气路气压不稳定，时高时低影响制动器、离合器的正常打开和关闭，导致离合器、制动器气囊的破损，造成大量的事故停机。由于制动器换向阀处于辊道上部，在设备运转时无法实现对设备的检查、监测。在气路上安装气压监测装置，实现了对设备的实时监护，方便了对设备故障的判断，缩短了故障停机时间。

5.1.2 增加窥视孔便于观测。利用电气焊在离合器、制动器的防护罩上打开一个150*300mm的窥视孔，并用合页将一个150*300mm的铁片固定在窥视孔上，在铁片及防护罩本体上焊接螺母来实现铁片的固定。这样当有短时间的停机时也可实现对冷剪离合器、制动器间隙的检查。

5.1.3 自制风排冷却制动器。自制风排来代替风机为制动器提供冷却作用，利用6"无缝管并在管的一侧均匀分布许多小风孔，只保留进气口后固定到制定器上，小风孔朝向制动器，这样只要将冷剪风包和风排进气口连通，源源不断的空气就从风排吹向制动器，起到冷却作用。

5.2 摘除油箱改造阀台稳定定尺机运行状况

将定尺机的油箱摘除，由冷床液压站取进、回两根油管和定尺机总的进、回油管相连接，解决了定尺机油脏导致的压力不足，油温高导致的密封损坏，以及由于压力不足时定尺机无法移动和升降的问题；将定尺机原有的油管及其阀台改造，将原有的阀台位置移动到油箱摘除后位置，解决了阀台位置不合适导致更换时的不便；在定尺机移动行走油管上增加截门，解决了定尺机有时自己移动导致的定尺不准的问题。用10mm厚的钢板重新制作底座，在底座上打通眼，用250mm长的螺栓自制小龙门架插于底座通眼处用螺栓紧固，通过龙门架压固阀台，并用废弃的传送带放在阀台下方起缓冲作用，阀台得到较好固定，保护了各控制阀，延长了各阀使用寿命，保障了定尺机的正常运行。

6 结语

该区域设备改造完成后具有使用寿命长和易于维护等优点，有效地降低了设备的维护成本和维修人员的劳动强度，保证了生产的正常进行。该项目投入后，生产线各项生产指标水平已达到国内一流水平，各项技术改造措施可以向其他同类生产线推广应用。

（责任编辑：蒋建华）