高速線材活套調(diào)整故障原因及解決方法

徐博明

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

0 引言

目前，大部分生產(chǎn)高速線材的企業(yè)引入了無(wú)張力軋制技術(shù)，通過(guò)活套控制方式提高生產(chǎn)效率，在利用軋機(jī)開(kāi)展生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，出于使紅鋼秒流量得到科學(xué)調(diào)節(jié)的考慮，有關(guān)人員往往會(huì)選擇通過(guò)活套調(diào)整的方式，對(duì)軋機(jī)速度加以控制，但是，制約活套調(diào)整質(zhì)效的問(wèn)題較多，如何使常見(jiàn)故障得到有效解決，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 活套系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

活套裝置被視為檢測(cè)、調(diào)節(jié)無(wú)張力軋機(jī)的核心設(shè)備，目前，在相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用的活套裝備，主要由以下構(gòu)件組成：氣動(dòng)控制設(shè)備、起套輥及檢測(cè)儀。研究表明，該裝置被賦予的價(jià)值如下：若機(jī)架所對(duì)應(yīng)含鋼轉(zhuǎn)矩、電流與設(shè)定值持平，通過(guò)啟動(dòng)活套裝置的方式，經(jīng)由氣缸為活套輥提供推動(dòng)力，確保紅鋼位置出現(xiàn)明顯更改，弧形隨之形成。隨后，由檢測(cè)儀負(fù)責(zé)對(duì)紅鋼位置進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)輸入到PLC，待PLC 對(duì)所輸入信號(hào)進(jìn)行判讀后，方可經(jīng)由調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，優(yōu)化弧形表現(xiàn)出的穩(wěn)定性，真正做到流量平衡，至此，對(duì)軋機(jī)運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)控制的操作告一段落[1]。上述環(huán)節(jié)中，最應(yīng)當(dāng)引起重視的構(gòu)件為起套輥，負(fù)責(zé)推動(dòng)起套輥的構(gòu)件為氣缸，軋線紅鋼的作用是調(diào)整起套輥高度，確保其效能得到充分發(fā)揮。經(jīng)過(guò)多次調(diào)整的起套輥，所依托動(dòng)力元件為活套輪，電磁閥的存在使氣缸遠(yuǎn)程控制成為可能，另外，從某個(gè)角度來(lái)說(shuō)，升降起套輥的時(shí)間，往往會(huì)給軋件質(zhì)量帶來(lái)直接影響，這點(diǎn)應(yīng)尤為重視。

1.2 高度曲線

待PLC 對(duì)啟動(dòng)活套進(jìn)行輸出、氣缸做出相應(yīng)動(dòng)作后，軋件就會(huì)形成較為明顯的形狀。待檢測(cè)器對(duì)軋件高度進(jìn)行檢測(cè)的工作告一段落，便可借助PLC，將模擬量向套高進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為轉(zhuǎn)速控制及后續(xù)操作的落實(shí)奠定基礎(chǔ)。除此之外，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，可使軋件高度、弧度出現(xiàn)明顯變化，與此同時(shí)，活套高度、弧度又可被控制在合理范圍，這便是活套系統(tǒng)得到廣泛運(yùn)用的主要原因。

綜合現(xiàn)有研究及實(shí)踐結(jié)論可知，活套所對(duì)應(yīng)套高形狀，主要有以下4 種：①弧形較低。所設(shè)定套高過(guò)小會(huì)導(dǎo)致該套形出現(xiàn)，該套形往往對(duì)應(yīng)過(guò)大的張力，這不僅會(huì)加快起套輥被磨損的速度，導(dǎo)致故障頻發(fā)，還會(huì)給料形控制帶來(lái)影響，甚至引發(fā)質(zhì)量或安全事故；②弧形偏低。若套高存在高度值略小的情況，就會(huì)使軋件弧形出現(xiàn)偏低的可能，但是即便如此，仍舊可確保起套輥運(yùn)行正常，料形控制效果也基本能夠達(dá)到預(yù)期，甩尾等問(wèn)題出現(xiàn)的次數(shù)，自然也會(huì)得到控制；③弧形偏高。若有關(guān)人員以現(xiàn)場(chǎng)情況為依據(jù)，完成了設(shè)定起套高度的工作，所形成弧形就會(huì)出現(xiàn)偏高的情況，這樣做給料形控制所帶來(lái)影響以正面為主，有關(guān)人員應(yīng)將重心放在收套時(shí)間的把控上，一旦收套時(shí)間出現(xiàn)問(wèn)題，甩尾堆鋼等問(wèn)題出現(xiàn)的概率就會(huì)大幅增加[2]；④弧形較高。導(dǎo)致該套形出現(xiàn)的原因，主要是所設(shè)定套高過(guò)大，由此而引發(fā)的問(wèn)題，則是軋件變形明顯、甩尾概率增加，對(duì)軋件弧形加以控制的難度自然有所提高。

1.3 電氣控制

負(fù)責(zé)對(duì)活套裝置加以控制的電氣系統(tǒng)，主要由傳動(dòng)系統(tǒng)與PLC 組成，二者分別被賦予了不同的功能，具體表現(xiàn)為：PLC 負(fù)責(zé)啟動(dòng)活套，檢測(cè)并比較活套實(shí)際高度，在此基礎(chǔ)上，對(duì)速度調(diào)整值進(jìn)行換算，將換算后的數(shù)值向調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行輸出，確保機(jī)架運(yùn)行的實(shí)際速度，可獲得科學(xué)調(diào)整。另外，要想對(duì)活套裝置進(jìn)行升降控制，同樣離不開(kāi)PLC，這是因?yàn)镻LC 所對(duì)應(yīng)邏輯條件，被視為控制起套輥的先決條件，待選定所需活套裝置后，若所選定裝置含鋼，有關(guān)人員便應(yīng)借助PLC 固有的輸出功能，對(duì)電磁閥動(dòng)作進(jìn)行控制，確保氣缸、起套輥效能，均可獲得充分發(fā)揮。若軋件尾部和預(yù)設(shè)機(jī)架脫離，此時(shí)，起套輥應(yīng)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)完成下降，避免帶來(lái)不必要的問(wèn)題。

2 故障原因與解決方案

2.1 故障原因

2.1.1 檢測(cè)儀

（1）活套擺動(dòng)。①電網(wǎng)出現(xiàn)變化，導(dǎo)致軋機(jī)速度不斷閃動(dòng)，活套擺動(dòng)的問(wèn)題，隨之出現(xiàn)；②負(fù)責(zé)對(duì)軋機(jī)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置，有故障出現(xiàn)的情況，例如，裝置性能不斷下降，展示轉(zhuǎn)速變化的曲線，會(huì)出現(xiàn)較為明顯的跳動(dòng)變化，無(wú)法持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的電機(jī)，通常會(huì)加劇軋機(jī)張力出現(xiàn)變化的程度，這也是導(dǎo)致活套擺動(dòng)的原因；③以活套檢測(cè)儀為代表的、負(fù)責(zé)檢測(cè)工作的元件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致套高信號(hào)受到嚴(yán)重干擾，PLC 所檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性難以獲得保證，若調(diào)整控制出現(xiàn)失效問(wèn)題，軋機(jī)會(huì)面臨調(diào)速失控或其他類似情況；④隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，活套棍的磨損程度也越來(lái)越嚴(yán)重，由此而引發(fā)的問(wèn)題，主要是關(guān)節(jié)間隙加大；⑤若氣動(dòng)元件出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)影響氣缸壓力，還會(huì)影響氣源氣壓，從而導(dǎo)致管路有大量積水存在[3]。

（2）測(cè)量輸出。首先，若軋制工件的燒鋼溫度有明顯變化或軋機(jī)孔型出現(xiàn)明顯磨損，往往會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)儀的穩(wěn)定性受到影響。其次，有關(guān)人員未視情況對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同樣會(huì)增加參數(shù)波動(dòng)的可能性。最后，一旦電網(wǎng)電壓出現(xiàn)明顯波動(dòng)，軋機(jī)速度就會(huì)受到影響，這一情況難以避免。

（3）不起套故障。研究表明，導(dǎo)致活套出現(xiàn)不起套故障的原因，可歸納為以下5 點(diǎn)：①有關(guān)人員操作失誤，未對(duì)活套加以使用；②軋制擁有諸多規(guī)格，不同品種往往對(duì)應(yīng)不同機(jī)架，這是導(dǎo)致程序混亂的主要原因，該問(wèn)題所帶來(lái)連鎖反應(yīng)中，就包括不起套；③軋件所產(chǎn)生水霧、灰塵污染了檢測(cè)儀鏡頭，導(dǎo)致紅鋼無(wú)法被檢測(cè)儀及時(shí)發(fā)現(xiàn)；④線路、電磁閥出現(xiàn)故障，檢測(cè)儀及反饋線路有問(wèn)題或氣缸出現(xiàn)故障，無(wú)法及時(shí)給出反饋；⑤電機(jī)電流和預(yù)設(shè)電流間有較大差距，由此而引發(fā)的問(wèn)題，主要是含鋼信號(hào)無(wú)法被發(fā)出，活套自然不會(huì)起套。

2.1.2 起套輥

（1）時(shí)機(jī)不當(dāng)。導(dǎo)致起套時(shí)機(jī)不當(dāng)?shù)脑?，通常與含鋼轉(zhuǎn)矩電流所出現(xiàn)波動(dòng)存在密切聯(lián)系，而導(dǎo)致電流穩(wěn)定性受到影響的原因，主要可被歸納為：①調(diào)速裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性無(wú)法達(dá)到預(yù)期，軋機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)明顯波動(dòng)；②傳動(dòng)裝置負(fù)責(zé)對(duì)速度進(jìn)行反饋的編碼器，存在尚未發(fā)現(xiàn)的隱患或問(wèn)題，導(dǎo)致其速度穩(wěn)定性受到影響；③掃描儀的效能難以得到發(fā)揮，對(duì)響應(yīng)動(dòng)作進(jìn)行輸出的時(shí)間，存在較為明顯的滯后性，這也會(huì)給調(diào)節(jié)效果帶來(lái)影響[4]。

（2）活套甩尾。在分析活套甩尾前，應(yīng)對(duì)活套定義和相關(guān)概念加以了解?；钐资侵笇?duì)機(jī)架速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控所產(chǎn)生弧形軋件。一般來(lái)說(shuō)，可快速軋制的軋件，更適合對(duì)活套加以運(yùn)用，旨在將機(jī)架速度變化所產(chǎn)生干擾進(jìn)行消除，為軋件精度提供保證。在研究活套時(shí)，出現(xiàn)頻率較高的概念，還包括無(wú)張力軋制，具體來(lái)說(shuō)，就是參與軋制的機(jī)架所對(duì)應(yīng)軋件無(wú)拉鋼關(guān)系存在。由此而產(chǎn)生的積極影響，主要體現(xiàn)在以下方面：①為機(jī)架提供緩沖，避免大量張力出現(xiàn)，給軋件精度帶來(lái)影響；②對(duì)過(guò)量軋件進(jìn)行吸收，降低堆鋼事故出現(xiàn)的可能性。但是，無(wú)論是活套存儲(chǔ)量，還是活套調(diào)節(jié)范圍均十分有限，因此，對(duì)起套輥進(jìn)行收落的時(shí)間，若沒(méi)有得到嚴(yán)格控制，就會(huì)有甩尾的情況出現(xiàn)，斷尾鋼問(wèn)題出現(xiàn)的可能性，也會(huì)有所增加，這便是堆鋼事故出現(xiàn)的主要原因。另外，可能使活套甩尾或類似問(wèn)題出現(xiàn)的原因，還包括有關(guān)人員未對(duì)落套參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定與調(diào)整。

2.2 解決方案

2.2.1 檢測(cè)儀

首先，對(duì)活套檢測(cè)儀所處高度進(jìn)行定期校準(zhǔn)，定期清理檢測(cè)儀鏡頭，以6 個(gè)月為1 個(gè)周期，對(duì)下線檢查工作所參考制度進(jìn)行設(shè)立。其次，以檢測(cè)儀與軋件完全對(duì)準(zhǔn)為前提，避免弧光、陽(yáng)光直射，引發(fā)檢測(cè)儀誤動(dòng)的情況出現(xiàn)。若檢測(cè)儀需停用，有關(guān)人員應(yīng)為鏡頭提供全面保護(hù)，減小信號(hào)被誤發(fā)，導(dǎo)致程序出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性。另外，在制作保護(hù)罩時(shí)，應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范為所參考的主要依據(jù)，目的是保證所制作保護(hù)罩可發(fā)揮出應(yīng)有作用。再次，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)元件、線路進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不僅要對(duì)屏蔽工作引起重視，還應(yīng)分割弱電與強(qiáng)電走線，為電纜提供全面保護(hù)。最后，事實(shí)證明，軋機(jī)冷卻水是水霧出現(xiàn)的主要原因，因此，要想將水霧所帶來(lái)影響降至最低，在利用檢測(cè)儀對(duì)元件進(jìn)行檢測(cè)前，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)吹掃裝置進(jìn)行安裝，若工作現(xiàn)場(chǎng)有大量水霧存在，則可視情況決定是否加設(shè)風(fēng)機(jī)，通過(guò)吹風(fēng)的方式，將水霧所帶來(lái)影響控制在可控范圍內(nèi)[5]。

2.2.2 起套輥

①有關(guān)人員應(yīng)對(duì)落套的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)控制，這是避免活套甩尾情況出現(xiàn)的主要手段，當(dāng)檢測(cè)儀所傳達(dá)信息為“鋼尾信號(hào)來(lái)臨”時(shí)，通過(guò)設(shè)置落套延時(shí)的方式，盡量減小甩尾情況出現(xiàn)的可能性；②在設(shè)定活套高度時(shí)，應(yīng)以軋制品種為主要依據(jù)，確保所設(shè)定高度合理且科學(xué)；③有關(guān)人員應(yīng)確保所設(shè)置比例、積分時(shí)間均與活套情況相符，旨在使調(diào)節(jié)波動(dòng)得到大幅減少。

2.2.3 其他方案

另外涉及工藝參數(shù)、控制系統(tǒng)兩方面，同樣應(yīng)當(dāng)引起重視。

（1）盡量避免機(jī)械設(shè)備受到嚴(yán)重影響。①通過(guò)定期檢測(cè)的方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備所存在隱患，綜合現(xiàn)有解決方案，將隱患加以解決，例如銅套磨損、活套輥磨損導(dǎo)致的間隙超標(biāo)，運(yùn)轉(zhuǎn)軸承被嚴(yán)重?fù)p壞；②若氣壓穩(wěn)定性受到影響的原因是氣缸內(nèi)漏，可視情況決定維修或更換氣缸；③定期檢測(cè)氣動(dòng)元件，避免卡阻或其他問(wèn)題所帶來(lái)影響進(jìn)一步加劇的情況出現(xiàn)。

（2）確?？刂葡到y(tǒng)可做到及時(shí)響應(yīng)。研究表明，導(dǎo)致活套抖動(dòng)的原因，主要是電網(wǎng)電壓不斷波動(dòng)，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)，通常會(huì)帶來(lái)電機(jī)電壓、軋機(jī)波動(dòng)的連鎖反應(yīng)，只有確?？刂葡到y(tǒng)始終處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，才能將該問(wèn)題出現(xiàn)的可能性將至最低。前期故障所帶來(lái)影響，主要表現(xiàn)為反饋不穩(wěn)定，也會(huì)加劇軋機(jī)波動(dòng)，只有定期對(duì)編碼器進(jìn)行更換，才能使該問(wèn)題得到有效解決。當(dāng)然，電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、控制系統(tǒng)也存在不穩(wěn)定的可能性，避免類似問(wèn)題出現(xiàn)的關(guān)鍵，則是對(duì)電機(jī)系統(tǒng)、控制板卡進(jìn)行維護(hù)與更換。

3 結(jié)束語(yǔ)

深入分析不難看出，活套故障是導(dǎo)致生產(chǎn)效率難以得到提升的主要原因，只有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，明確導(dǎo)致故障出現(xiàn)的機(jī)理，提前制定解決方案，才能在故障出現(xiàn)的第一時(shí)間，對(duì)其加以解決，使活套被賦予效能得到充分發(fā)揮。綜合多家企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀可知，檢測(cè)儀及起套輥是較易出現(xiàn)問(wèn)題的部分，在對(duì)解決方案進(jìn)行設(shè)立時(shí)，應(yīng)對(duì)二者引起重視。