高憲強(qiáng)，程旭

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 221116）

在連鑄厚板坯生產(chǎn)中，通常使用火切機(jī)將連鑄坯按設(shè)定的定尺切割為一定長(zhǎng)度的子坯并由運(yùn)輸輥道運(yùn)送至所需區(qū)域。因切割定尺的不定性使得某些子坯定尺的切割線(xiàn)位于運(yùn)輸輥道某一驅(qū)動(dòng)輥的上方，使得火切機(jī)在切割板坯的同時(shí)也對(duì)驅(qū)動(dòng)輥進(jìn)行切割。因此，板坯切割區(qū)域的運(yùn)輸輥道具有整組橫移功能，以避免火切機(jī)切割驅(qū)動(dòng)輥，也即切割橫移輥道。在實(shí)際生產(chǎn)中，雖然切割橫移輥道具有橫移功能但仍有驅(qū)動(dòng)輥被切割的情形發(fā)生，尤其是在切割定尺連續(xù)不變的情形下更易發(fā)生。驅(qū)動(dòng)輥被切不僅對(duì)板坯運(yùn)輸產(chǎn)生了不利影響，而且也增加了輥道備件成本，不利于降本增效。

1 切割橫移輥道

切割橫移輥道主要由驅(qū)動(dòng)輥、框架、支撐導(dǎo)輪、液壓缸以及限位組成。限位通常使用一組接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，分為前進(jìn)位接近開(kāi)關(guān)以及返回位接近開(kāi)關(guān)。切割橫移輥道結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 切割橫移輥道結(jié)構(gòu)

其工作原理如下：驅(qū)動(dòng)輥等間距固定于框架，框架通過(guò)導(dǎo)軌坐落在支撐導(dǎo)輪上，液壓缸杠桿端與框架連接，缸體端與導(dǎo)輪支撐連接，通過(guò)液壓缸杠桿伸縮實(shí)現(xiàn)框架水平橫移進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輥同步水平橫移。接近開(kāi)關(guān)擋鐵與框架固定連接并隨框架同步水平橫移，接近開(kāi)關(guān)固定于接近開(kāi)關(guān)支架?？蚣軝M移時(shí)水平橫移帶動(dòng)接近開(kāi)關(guān)擋鐵水平橫移切換位置，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)位接近開(kāi)關(guān)或返回位接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到接近開(kāi)關(guān)擋鐵進(jìn)而實(shí)現(xiàn)限定油缸行程、標(biāo)記框架位置以及控制液壓缸動(dòng)作的作用。

2 切割驅(qū)動(dòng)輥

切割橫移輥道是否橫移主要依靠火切機(jī)位置（編碼器記錄）、切割定尺、切割橫移輥道當(dāng)前位置、橫移行程、輥徑以及輥間距等參數(shù)計(jì)算得出。當(dāng)控制系統(tǒng)計(jì)算出火切機(jī)切割槍位于驅(qū)動(dòng)輥上方在切割板坯時(shí)會(huì)切割驅(qū)動(dòng)輥時(shí)控制系統(tǒng)控制切割橫移輥道進(jìn)行橫移，使驅(qū)動(dòng)輥避開(kāi)切割槍。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)發(fā)生接近開(kāi)關(guān)信號(hào)丟失導(dǎo)致切割橫移輥道失去橫移能力引起驅(qū)動(dòng)輥被切，尤其是當(dāng)切割定尺連續(xù)不變的情形下更易發(fā)生。驅(qū)動(dòng)輥被切如圖2所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)輥被切

3 切割橫移輥道液壓系統(tǒng)

切割橫移輥道液壓系統(tǒng)主要由三位四通電磁換向閥、一組單向節(jié)流閥、平衡閥、液壓缸及液壓管路組成。切割橫移輥道液壓系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 切割橫移輥道液壓系統(tǒng)

液壓管路分為A、B兩線(xiàn)，其中A線(xiàn)為液壓缸無(wú)桿腔供油，B線(xiàn)為液壓缸有桿腔供油。以切割橫移輥道由返回位向前進(jìn)位橫移也即A線(xiàn)進(jìn)油B線(xiàn)回油使液壓缸缸桿伸出為例。電磁換向閥線(xiàn)圈b得電，電磁換向閥PA口和BT口導(dǎo)通。液壓油經(jīng)PA口流向單向節(jié)流閥，并由調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。液壓油經(jīng)單向節(jié)流閥流量調(diào)節(jié)后經(jīng)平衡閥A線(xiàn)單向閥輸出進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔。因B線(xiàn)單向閥截止作用導(dǎo)致液壓缸有桿腔液壓油無(wú)法回流，所以在平衡閥A線(xiàn)進(jìn)油的同時(shí)，從A線(xiàn)取分流控制平衡閥B線(xiàn)打開(kāi)實(shí)現(xiàn)液壓缸有桿腔液壓油經(jīng)B線(xiàn)回流。當(dāng)液壓缸缸桿伸出到位后，前進(jìn)位接近開(kāi)關(guān)信號(hào)返回并控制線(xiàn)圈b失電，電磁換向閥回中位，此時(shí)，平衡閥A線(xiàn)與B線(xiàn)進(jìn)油端均與電磁換向閥T口導(dǎo)通回油。由于平衡閥A線(xiàn)與B線(xiàn)單向閥均處于截止?fàn)顟B(tài)由此實(shí)現(xiàn)液壓缸壓力保持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)切割橫移輥道位置鎖定。

切割橫移輥道位置鎖定后，但隨著板坯陸續(xù)開(kāi)進(jìn)切割橫移輥道會(huì)對(duì)液壓缸無(wú)桿腔造成沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)桿腔內(nèi)壓力增高。由于單向閥截止作用，無(wú)桿腔壓力沖擊平衡閥A線(xiàn)導(dǎo)致平衡閥泄壓回流，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)桿腔內(nèi)壓力下降。無(wú)桿腔壓力下降后，隨著板坯開(kāi)進(jìn)切割橫移輥道使缸桿逐步縮回缸體，進(jìn)而使切割橫移輥道失去前進(jìn)位位置信號(hào)，此時(shí)返回位位置信號(hào)也沒(méi)有返回，導(dǎo)致切割橫移輥道失去位置信號(hào)，進(jìn)而導(dǎo)致切割橫移輥道失去位置判斷能力不能橫移。尤其是在連續(xù)切割定尺不變的情形下，隨著切割橫移輥道被動(dòng)由前進(jìn)位向返回位移動(dòng)，當(dāng)某一驅(qū)動(dòng)輥到達(dá)切割槍下方時(shí)導(dǎo)致切輥發(fā)生，如圖4所示。

圖4 切輥示意

4 電磁換向閥控制程序

通過(guò)對(duì)切割橫移輥道液壓系統(tǒng)原理分析可以得出，切割橫移輥道到達(dá)前進(jìn)位/返回位后通過(guò)平衡閥鎖定液壓缸壓力，隨著板坯開(kāi)進(jìn)切割橫移輥道對(duì)液壓缸造成沖擊引起平衡閥泄壓回流引起位置信號(hào)丟失是導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輥被切的直接原因。切割橫移輥道在位置信號(hào)丟失后，液壓系統(tǒng)不具備液壓缸再次補(bǔ)充壓力的能力，不能使切割橫移輥道位置信號(hào)再次恢復(fù)。

進(jìn)一步對(duì)電磁換向閥自動(dòng)化控制進(jìn)行分析，電磁換向閥得失電是通過(guò)SR觸發(fā)器控制。以切割橫移輥道由返回位向前進(jìn)位橫移，也即A線(xiàn)進(jìn)油B線(xiàn)回油使缸桿伸出為例。SR觸發(fā)器以控制系統(tǒng)計(jì)算出切輥、切割橫移輥道在返回位以及板坯到達(dá)三個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足為置位條件，以切割橫移輥道到達(dá)前進(jìn)位為復(fù)位條件。SR觸發(fā)器在首次置位后切割橫移輥道由返回位橫移至前進(jìn)位，在此過(guò)程中，返回位信號(hào)丟失導(dǎo)致SR觸發(fā)器失去置位條件。當(dāng)切割橫移輥道到達(dá)前進(jìn)位后前進(jìn)位信號(hào)返回對(duì)SR觸發(fā)器復(fù)位，電磁換向閥失電恢復(fù)中位，液壓系統(tǒng)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。即使當(dāng)前進(jìn)位信號(hào)丟失后SR觸發(fā)器也不能再次置位，也就導(dǎo)致切割橫移輥道不能自動(dòng)找回上次切割時(shí)的位置，進(jìn)而使切割橫移輥道失去橫移能力。

5 控制程序優(yōu)化

通過(guò)分析切割橫移輥道液壓系統(tǒng)以及電磁換向閥控制程序可以得出，切割橫移輥道丟失位置信號(hào)后迅速恢復(fù)是避免驅(qū)動(dòng)輥被切的關(guān)鍵。在SR觸發(fā)器置位條件的基礎(chǔ)上，并聯(lián)一條置位指令以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位置信號(hào)在非橫移條件下丟失后再次置位使位置信號(hào)恢復(fù)。

利用置位指令記錄切割橫移輥道當(dāng)前位置信號(hào)以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位置信號(hào)在非橫移條件下丟失后準(zhǔn)確判斷出橫移方向，前進(jìn)位信號(hào)與返回位信號(hào)互為置位指令的復(fù)位指令。

以當(dāng)前位置信號(hào)閉點(diǎn)以及置位指令為輸出條件作為SR觸發(fā)器的并聯(lián)置位條件指令。在當(dāng)前位置消失后，SR觸發(fā)器通過(guò)當(dāng)前位置信號(hào)閉點(diǎn)以及置位指令再次置位，SR觸發(fā)器置位后對(duì)電磁換向閥再次同向輸出為液壓缸補(bǔ)充壓力，使當(dāng)前位置信號(hào)再次恢復(fù)。

為排除因接近開(kāi)關(guān)本身故障導(dǎo)致切割橫移輥道實(shí)際在位置但程序判斷信號(hào)丟失導(dǎo)致SR觸發(fā)器持續(xù)置位輸出導(dǎo)致液壓缸超壓，因此在程序中增加保護(hù)，本文采用脈沖定時(shí)器延作為時(shí)保護(hù)。在接近開(kāi)關(guān)信號(hào)丟失60s內(nèi)沒(méi)有恢復(fù)，程序?qū)R觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)位使電磁換向閥失電切斷液壓缸供油。優(yōu)化后，電磁換向閥控制程序如圖5所示。

圖5 優(yōu)化電磁換向閥控制程序

利用IBA曲線(xiàn)對(duì)接近開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)，在主控操作界面制作接近開(kāi)關(guān)信號(hào)顯示報(bào)警畫(huà)面以提示主控人員切割橫移輥道位置信號(hào)以及接近開(kāi)關(guān)可能發(fā)生故障。

某次生產(chǎn)中IBA曲線(xiàn)及HMI接近開(kāi)關(guān)信號(hào)顯示如圖6所示，a為IBA曲線(xiàn)，b為HMI畫(huà)面接近開(kāi)關(guān)顯示。通過(guò)圖6可以看出，切割橫移輥道在前進(jìn)位時(shí)隨著板坯進(jìn)入導(dǎo)致前進(jìn)位信號(hào)丟失，信號(hào)丟失后又快速恢復(fù)。

圖6 IBA曲線(xiàn)及HMI接近開(kāi)關(guān)信號(hào)顯示

為避免在本次生產(chǎn)周期結(jié)束后記錄切割橫移輥道當(dāng)前位置信號(hào)的置位指令對(duì)下個(gè)生產(chǎn)周期切割橫移輥道進(jìn)行首次橫移定位產(chǎn)生干擾，因此，在下個(gè)生產(chǎn)周期開(kāi)始切割前對(duì)置位指令進(jìn)行復(fù)位。

本文所提連鑄機(jī)為立彎式連鑄機(jī)，有效鑄流長(zhǎng)度約為45m，因此利用鑄機(jī)實(shí)際鑄流長(zhǎng)度與常數(shù)R（R＜45）做比較。當(dāng)實(shí)際鑄流長(zhǎng)度大于R時(shí)，認(rèn)為新的生產(chǎn)周期開(kāi)始并對(duì)割橫移輥道對(duì)置位指令進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位程序如圖7所示。

圖7 m復(fù)位程序

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)連鑄厚板坯產(chǎn)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，切割橫移輥道在2022年8月至2023年3月期間發(fā)生多次驅(qū)動(dòng)輥被切，其中7次切割較為嚴(yán)重影響過(guò)坯，被迫更換驅(qū)動(dòng)輥。規(guī)格為300mm×2700mm驅(qū)動(dòng)輥，采購(gòu)價(jià)為39324元，更換7根驅(qū)動(dòng)輥合計(jì)成本約為28萬(wàn)元。從2023年3月末對(duì)切割橫移輥道控制程序優(yōu)化后，至今有3個(gè)月時(shí)間未發(fā)生驅(qū)動(dòng)輥被切，程序優(yōu)化取得成效。程序優(yōu)化避免驅(qū)動(dòng)輥被切對(duì)降本增效起到了積極有效的作用，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中采用類(lèi)似液壓系統(tǒng)的控制程序也可采取本文程序邏輯進(jìn)行優(yōu)化。