棒材廠裙板電氣自動化改造解析

徐孟君

（河鋼唐鋼唐銀鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

1 棒材廠裙板電氣自動化生產的概況

在經歷了數十年的漫長研發探索階段之后，國內的棒材廠裙板電氣自動化生產技術得到了明顯的提升，并且呈現出愈發成熟的現象。當前國內采用的技術均是以長尺連鑄坯制為主，主要的工作原理是借助自動上冷床技術把客戶所需的倍尺鋼，對于冷卻過程，它可以更有序地輸送到冷床[1-3]。冷卻過程完成后，中間繼電器和PCL用于有效控制液壓缸。目的是讓連桿可以更自由地提升裙板，通常具有周期性特征。從目前國內連續棒材生產線的混凝土結構來看，主體結構可分為三個部分：一個是剪切長度的兩倍，另一種是傾斜軌道，另一個是裙板。其中，通過雙段剪切機對雙段鋼進行切割，并對冷床校直板進行更復雜的加工，可以有效實現連軋生產線所有復雜的工藝流程。但是，不可否認，裙板的整個工作流程主要體現在對軋件進行切割，然后將其運送到輥道上。在一系列高、中和低反應之后也需要摩擦，才能達到良好的制動效果[4]。由于，國內整個生產技術條件非常有限，還有很多工藝問題沒有得到有效解決，尤其是棒材廠裙邊電制動生產的實現，這些問題對整個棒材廠裙板電氣自動化改造的全過程將會帶來影響。因此，加強我國裙板電氣自動化改造還有很長的路要走。

2 棒材廠裙板電氣自動化改造中存在的具體問題

近年來，國內棒材廠裙板在推動電氣自動化改革方面取得了長足的進步。尤其是在技術水平和工序流程上進行了更加科學地升級和技術處理，在國內，通過推動棒材制造技術的提升，取得了巨大的成功，有力地推動了國內棒材廠電氣自動化整體水平的快速發展[5]。但不可否認，中國的整體棒材生產技術與其他發達國家相比仍有發展空間。尤其是石磨機裙板電自動轉換的實施還存在許多非常嚴重的問題。

2.1 電磁閥臺回路電流過大

冷床裙板電控部件的有效轉換是棒材廠裙邊電氣自動化轉換過程中非常重要的部分。但據相關研究，目前國內大部分冷床裙板都存在回路電流過大的問題，保險絲容易損壞，甚至對整個棒材廠造成嚴重損壞，造成巨大的經濟損失。對于家用冷床裙板的電氣控制，每組電磁閥表由上下電磁線圈組成[6，7]。但在實際運行階段，兩個電磁線圈同時產生劇烈的磁場渦流效應，讓液壓閥的流量更好地控制彈簧，同時電磁線圈本身可以產生較大的磁場渦流。但是，這種方法最大的問題是回路電流顯著增加，而且很容易損壞保險絲。

2.2 原裝線路的屏蔽系統過于落后

由于安裝在家用冷氣地群控制系統中的原電路的屏蔽效應和整體動能相對向后，使生產現場面臨的實際電壓持續下降，不可避免地會造成極端損壞，對整個生產過程造成重要的影響[8]。大多數國內鋼廠在特定的工程階段追求更多的經濟效益，他們通常忽視裙板在實際生產階段是否有效，因此，裙板經歷了長期和頻繁的操作流程，繼續降低生產線上的電壓。換句話說，生產線越長，線電壓越低，這對原線的整體運行效率影響很大，這是一個很大的劣勢。使得整個棒材廠裙板在實施電氣自動化改造過程中，遠遠落后于整體技術進步。

2.3 中間繼電器工作效率較低

根據研究，我國在棒材廠裙板的自動化轉換過程中，中間繼電器的效率需要進一步提高。由于裙邊是由多組電磁閥臺、液壓缸等操作，如果其中任何一個電磁閥臺不工作，相關的液壓缸延伸功能將失效，裙邊將掛起[9]。同時，電氣部件相關部件損壞、機械閥表故障、液壓缸漏油或漏油、壓力不足等進一步加劇了裙板故障的發生頻率，中間繼電器的觸點也會發生接觸以及氧化的問題，并且容易出現開合不一致的情況，降低了工作效率。

3 進一步促進棒材廠裙板電氣自動化改造的具體措施

從以上可以看出，棒材廠裙板的電氣自動化改造存在很多問題，尤其是冷卻地板裙板的電控部分。因此，針對上述具體問題，提出以下具體解決方案，旨在進一步促進棒材廠裙板電氣自動化改造過程的措施。

3.1 進一步發展棒材生產技術

我們需要積極借鑒國外先進的棒材制造技術，并結合吸收和利用本國的特點。同時，我國要加大棒材生產技術、冷床裙邊控制技術的研發投入，加快棒材廠裙板電氣自動化改造進程，促進棒材生產快速發展。這需要進一步發展。例如，考慮應用光纖預制棒，光纖預制棒在產業鏈中具有很高的附加值，掌握了技術的人將贏得市場[10-11]。光纖預制棒是光纖光纜產業鏈的上游產品，這實際上是用于制造光纖的具有特定折射率分布的石英玻璃棒。通常，直徑為幾毫米至幾十毫米。這是光纖過程中最重要的部分，利潤在70%左右，技術門檻高，需要大量資金投入。光纖預制棒制造過程分為兩個步驟，纖芯制造是重要的一步，目前光纖預制棒的商業化生產已演變為“兩步系統”。第一步是制造芯棒，第二步是在芯棒上添加外涂層以制造預制件[12]。芯棒制造為關鍵步驟，共分為改進的化學汽相沉積法(MCVD：Modified ChemicalVapour Deposition)、棒外化學氣相沉積法(OVD：Outside Chemical Vapour Deposition)、軸向氣相沉積法(VAD：Vapour phase AxialDeposition)、等離子體激活化學氣相沉積法(PCVD：Plasma activated Chemical Vapour Deposition)。MCVD技術具有更好的折射率控制，更易于操作的優點。MCVD工藝目前使用比較廣泛的一種制造方法。MCVD工藝是在高純度石英玻璃管中進行氣相沉積，以氫氧火焰為熱源，MCVD工藝的化學反應機理是高溫氧化。MCVD 工藝包括兩個工藝步驟：沉積和制棒[13]。薄膜沉積是獲得設計所需的光纖纖芯的折射率分布，制棒是將氣相沉積的空心高純石英玻璃管熔化收縮成實心光纖預制棒芯棒。目前的 MCVD 工藝使用大直徑合成石英玻璃管和外包技術，如火焰水解外包和等離子外包技術來制造大型預制件。這些外包技術彌補了傳統MCVD工藝沉積速率低、幾何精度低的缺點，提高了質量，降低了成本，增強了MCVD工藝的競爭力。

3.2 應該控制回路電流的變化

在日本的冷床裙邊控制技術中，需要通過使用阻抗匹配來抵消電磁閥表面和線纜傳輸產生的磁力線，進一步加強對回路電流的控制。它還可以通過產生超輻射來干擾周圍的電路，達到增加相應電源和控制回路電流的目的。

3.3 要提升中間繼電器的性能

日本在棒材廠推進裙板電自動化轉換工藝的過程中，需要進一步提高中間繼電器的性能[14]。例如，通過使內部元件變形來增加觸點容量，從而降低中間繼電器觸點粘連和氧化的頻率，提高中間繼電器的性能，這也進一步有利于電氣自動化。

4 裙板控制幾個問題及分析

4.1 延時制動時間

在軋制過程中，尤其是高速軋制中，摩擦系數不是恒定的，隨著制動裙部溫度的升高而非線性變化，因此，需要調整延長制動時間，使杠鈴停在適當的位置。

4.2 熱金屬檢測器

飛剪前后熱金屬檢測器信號非常重要，直接影響到飛剪分段以及裙板動作，因此，要定期維護熱金屬檢測器，保證信號的穩定性。

4.3 裙板本體

制動裙板凹凸不平也會造成堆鋼，因此，要定期打磨裙板，使裙板保持平整，防止棒材頭部受阻導致堆鋼。

4.4 分段長度

將鋼條通過制動裙板拋入鋼條后，將其放置在冷卻地板上，其有上層冷卻地板的最小長度和上層冷卻地板的最大長度。如果飛剪斷面設置長度過短或過長，程序會自動優化斷面長度，在分割之后創建一個棒材直到可以和冷卻床相連接。

4.5 累積誤差

韶鋼特種棒材廠的中型棒材生產線采用直流電機控制裙板運動。由于裙板多次運行，編碼器反饋值存在累積誤差，直流裝置無法實現裙板的準確定位[15]。因此，通過在裙部高位安裝接近開關并清除位置編碼器，可以消除累積的編碼器誤差，實現裙部的準確定位。

5 總結

綜上所述，近年來我國科技的飛速發展，在棒材制造技術領域取得了顯著的成就，有效地促進了棒材廠電氣自動化改造的進程。但不可否認，我國棒材廠裙板的電自動化轉換工藝仍存在嚴重缺陷。因此，日本不僅積極借鑒國外先進的棒材制造技術，而且加大研發投入，鼓勵棒材制造技術的研發，進一步完善冷床裙邊控制技術，應予以推廣，促進國內棒材廠裙板生產技術自動化過程。