宣钢一棒提升产品质量控制优化攻关

高伟

摘  要：宣钢一棒生产线投产于2003年，其电气控制部分采用安萨尔多进口原装设备。生产十余年以来，原有设备功能和精度已经无法满足产品质量提升需要，必须对一棒影响产品质量提升的电气控制系统进行升级和优化。通过提高冷剪剪切定尺率和成材率，打包控制系统优化，二号链网络系统优化和二号链辊道电机增容和控制系统升级改造，一棒生产线产品质量有了很大的提升，具有较高的推广价值。

关键词：宣钢一棒;电气控制;优化攻关

中图分类号：TG33              文献标志码：A

0 引言

宣钢一棒生产线投产于2003年，其电气控制部分采用安萨尔多进口原装设备。随着市场对棒材产品质量要求的不断提升，结合自身发展实际，确立了提升产品质量的战略发展模式。一棒生产十余年以来，原有设备功能和精度已经无法满足产品质量提升需要，必须对一棒影响产品质量提升的电气控制系统进行升级和优化。

1 存在问题

1.1 定尺剪刀问题

一棒定尺冷剪由于设计原因（运动型冷摆剪）定尺精度不准，成材率较低，已经严重影响了该公司棒材的产品质量。该剪在剪切过程中，由于电气控制系统设计问题和电磁链的电磁力衰减以及前后辊道工况的动态变化，经常造成每层定尺长度忽长忽短，定尺长会造成大量的浪费，定尺短会造成质量异议。

1.2 打包机双道腰问题

由于一棒轧制品种多，定尺长度的多样性，打包机单双道腰要求严格，经常发生打包棒材不齐、不紧，打包自动过程中顶钢、拖尾等严重影响产品质量问题。因此，我们对打包机控制系统进行优化和功能完善。第一，我们对打包机扭结程序进行了优化，第二，增加打包机捆材头尾挡板撞齐功能，第三，增加打包机自动单双道功能，第四，增加打包机预打包功能，通过攻头改造，保证了产品包装质量，实现了“美丽产品”。

1.3 二号链网络故障

由于一棒投产时间较长，二号链网络故障频发，造成大量停机时间，严重影响作业率，尤其在翻转、对齐、数支、打包和运输等环节中发生网络中断，就会导致产品质量不稳定。为此，我们对二号链网络系统进行了优化，提高网络的稳定性。

1.4 二号链辊道电机和减速机容量问题

二号链辊道由于高设计原因，电机和减速机容量小，故障率高，严重影响作业率。为此，我们将原辊道电机和减速机容量增大，同时将接触器控制统一改为变频器控制，这样既提高了控制精度，降低故障率，提高生产率，又保证了各品种和各类定尺钢材在运输、对齐、收集过程中的产品质量。

该攻关课题分为4个部分，课题要解决的主要技术问题和拟采取的技术措施如下。

2 优化攻关措施

2.1 提高冷剪剪切定尺率和成材率

通过修改冷剪定尺剪切程序，使每层定尺剪切长度都可以从画面设定。操作工可以根据现场具体定尺情况，可以随时层层修改。

（1）将原程序和画面中每层定尺长度只能统一设定改为每层定尺长度可以根据现场情况分别设定。

（2）将定尺长度增加上下限定，防止操作工误操作，拟采取的措施为在WINCC中直接规定剪切定尺长度设定编辑框设定值的上下限，下线设定为4 m，上限设定为20 m。

（3）由原来电磁链和冷床输入辊道只能统一由画面设定改为可以分别从画面设定，通过电磁链速度的修改可以对定尺长度进行微调。

（4）在冷床东侧对齐挡板下方加装了尾尺材挑头装置，该装置主要由气缸顶起机构组成，并配套编写了尾倍尺自动挑起操作程序，通过间隔倍尺支数程序控制，将尾倍尺材用气缸顶起，精准推送到加长的对齐挡板位置，使每层倍尺头部都有一支倍尺比其他同层倍尺长15 cm，冷剪切头是以剪前光栅检测到开始计算，一般切头长度为25 cm，所以同层的其他倍尺就可以节约10 cm的长度，减少定尺剪切切头过程中的损耗，以提高成材率。

2.2 打包控制系统优化

（1）对打包机扭结程序优化，增加扭结圈数，使打包更緊。

（2）在1#打包机前和5#打包机后各增加一个挡板，控制钢材在辊道中利用2个挡板来回对齐，对齐后再打包，使打捆后的钢材整齐。具体措施是在1#打包机前和5#打包机后各增加一个挡板，由液压缸驱动;编写前后挡板打包撞齐程序;画面增加前后挡板撞齐选择功能;放线、安装阀头和相应继电器。

（3）由于特殊钢材的打包要求严格，为此在程序中增加打包机打双道功能和画面中打包对单双道选择，以适应市场的需要。

（4）为了防止未打包钢材在辊道中出现顶钢、拖尾现象，增加1#打包机预打包功能，即在1#打包机前增加一对对射光栅，当对射光栅检测到钢材延时停止，先用1#打包机进行预打包，这样就可以防止正式打包前的顶钢和拖尾现象。

2.3 二号链网络系统优化

（1）对网络远距离传输增加2个中继器，增加信号强度，防止系统干扰，增加系统的稳定性。

（2）从硬件组态中降低网络传输速率，从1.5M降为187.5 K，使网络波形稳定。

2.4 二号链辊道电机增容和控制系统升级改造

（1）将原普通1.1 kW电机统一增容到3 kW电机。

（2）将原接触器控制柜改为变频器控制柜，对控制系统进行改造，适应变频器控制的需要。

（3）变频器通过DP网络与二号链的PLC连接，在二号链PLC的硬件组态中增加新变频器配置，编写程序使PLC程序与变频器建立数据交换。

（4）在二号链画面中增加变频器相关控制和速度的调节，提高辊道的控制精度，提高作业率。

3 优化攻关效果

3.1 提高定尺剪切的定尺率和成材率

从定尺剪切的定尺长度设定、电磁链和剪前辊道速度设定、加装冷床挑头装置等各个方面对定尺剪切进行优化，尤其是冷床挑头装置系统的研发和应用，在国内尚属首次使用。改造后，一棒的定尺率从（99.41%）提高到（99.53%），成材率从（101.3%）提高到（101.5%）。

3.2 打包控制系统优化，提高产品质量

通过采用一系列创新的设计，包括增加扭结圈数、加装前后挡板实现前后撞齐功能、双道打包功能和预打包功能，大大提高了产品质量，尤其是加装前后挡板实现前后撞齐功能和预打包功能的实现。改造后，每年质量异议由5～8起，减少为零。

3.3 二号链网络系统优化

通过加装中继器和降低网络传输速率，大大提高了二号链系统的稳定性和抗干扰能力，尤其是将网络传输速率降至187.5 K，满足数据传输速度和稳定性，对同行业具有指导意义。改造后，每年降低由于二号链网络故障引起的停机时间20 h。

3.4 二号链辊道电机增容和控制系统升级改造

通过二号链辊道电机增容和控制系统的升级，可以避免由于电机容量小、负荷重造成电机损坏严重以及电机损坏造成的停机，而且可以通过变频器提高对电机的控制精度，保证各品种运输过程中的产品质量。改造后，每年可降低电机损耗50万元，减少停机20 h。

4 结论

宣钢一棒生产线优化攻关，通过提高冷剪剪切定尺率和成材率，优化打包控制系统和二号链网络系统，并对二号链辊道电机增容和控制系统进行升级改造，一棒生产线产品质量有了很大的提升，具有较高的推广价值。

参考文献

[1]龚展斌，张志鹏.棒材倍尺飞剪曲轴改造实践[J].柳钢科技，2018（6）：20-22.

[2]蔡丙龙.棒材倍尺飞剪的电气控制[J].四川冶金，2015，37（2）：24-27.

[3]王宇，白晓实，魏心宽.数字技术在棒材成品飞剪电控系统的应用[J].包钢科技，2007（5）：36-38.