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摘 要 ：本文简要介绍了宣钢型棒厂高强度棒材生产线3#飞剪的工艺特点,并对其剪切精度和操作方法进行了介绍.
关 键 词 ：剪切精度 优化剪切 倍尺长度 S120系统
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0012-01
1.前言
宣钢型棒厂二棒生产线引进意大利工艺,全套设备由达涅利提供,中冶京城进行调试,年产量可达100万吨以上.本生产线可生产直径Φ12～Φ50mm的带肋钢筋和Φ18～Φ50mm的圆钢棒材,主要以二切分和三切分为主,最高轧制速度可达18米/秒.倍尺飞剪有曲柄式、回转式、曲柄+飞轮三种,可针对不同的工艺要求进行选择.
2.飞剪的组成及原理
飞剪传动部分由电机、齿轮减速箱、剪机及碎料收集装置等装置组成.其中所有电机均为交流电机,传动系统全部采用西门子公司的Sinamics S120系列产品.Sinamics S120是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统,它不仅能控制普通的三相异步电动机,还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机.其强大的定位功能能实现轴的绝对、相对定位.内部集成的DCC（驱动控制图表）功能,用PLC的CFC编程语言来实现逻辑、运算及简单的工艺等功能.Sinamics S120产品包括：用于共直流母线的DC/AC逆变器和用于单轴的AC/AC变频器.共直流母线的DC/AC逆变器通常又称为Sinamics S120多轴驱动器,其结构形式为电源模块和电机模块分开,一个电源模块将三相交流电整流成540V 或600V 的直流电,将电机模块（一个或多个）都连接到该直流母线上,特别适用于多轴控制,尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业.优点是各电机轴之间的能量共享,接线方便、简单.单轴控制的AC/AC 变频器,通常又称为Sinamics S120 单轴交流驱动器,其结构形式为电源模块和电机模块集在一起,特别适用于单轴的速度和定位控制.
飞剪电气控制部分是由中冶京城瑞达电器有限公司自主研发的,核心硬件由PLC控制系统、现场及HMI操作系统和传动控制系统三部分组成（如图1所示）.
2.1 倍尺飞剪的控制及操作
倍尺飞剪的操作和控制是在操作台和地面站完成的.其中,在操作台设置有一触摸屏,通过触摸屏上的画面可以实现倍尺飞剪的参数设定、状态显示、控制功能选择、辅助诊断和故障报警等功能（如图2所示）.
2.2 倍尺飞剪的检测系统
飞剪剪刃位置控制是由T400模块（含CERISTAR飞剪控制软件）与传动装置共同组成的高精度的伺服控制系统.控制结构上由内到外依次是电流环、速度环、位置环.飞剪的剪刃位置是由飞剪电机轴端增量编码器与原位标定接近开关共同完成.
3.飞剪的剪切长度及精度调整
从原理上讲,出口机架脉冲编码器直接准确反映的是轧辊的转动（角度）,测量时我们认定轧辊转动角度与轧件运行长度成正比（即出口机架脉冲编码器每一个脉冲代表的轧件行走长度）.3#飞剪的剪切长度完全依赖脉冲当量的准确度和稳定度,即剪切长度等于脉冲当量×脉冲数,在出口机架速度不变的情况下,脉冲当量的大小直接影响剪切的精度.
获取脉冲当量有两种方法：第一种是通过输入工作辊径计算出脉冲当量,即辊径优先法；第二种是通过测量的方式获得,即测量优先法.它是通过记录轧件头部由HMD-1移动到HMD-2过程中的脉冲数,除以HMD-1和HMD-2间的距离计算得出.利用辊径优先法计算脉冲当量时,脉冲当量值稳定不变,即脉冲当量的稳定性非常好,但是辊径估计不准,辊径变化不能自适应是本方法的缺点,随着轧制时间的增长,轧辊辊径会有一定的磨损,需要操作工不断的对工作辊径进行修改来保证剪切出钢的长度不会越来越短.测量优先法的优点是脉冲当量值准确度高,并能够自动适应辊径变化,但是此种方法易产生随即误差,并对检测元件（HMD）的要求非常高,需要维护工人经常检查HMD的环境状况.
4.优化剪切
优化剪切的基本概念：倍尺剪切是棒材生产必须的重要工序.整根钢坯轧出的钢材经倍尺剪切后,最后一段钢的长度总是不规则的.在棒材轧制过程中,如果尾钢过长或过短都会使其在冷床上停位不合适而导致冷床乱钢.倍尺飞剪优化剪切的基本目的是消除这些现象,保证冷床上卸钢的稳定性.
显然,如果能够控制尾钢的长度,自然能够消除短尾现象.本优化剪切控制就是按尾长控制的概念进行设计的.每根钢坯轧制后的总长度是一定的,要想改变尾钢的长度,只能通过改变其他倍尺段的长度来实现.优化剪切正是通过延长或缩短整倍尺钢的长度来改变尾钢长度的.为保证成品定尺收得率,要求优化剪切的调整过程不能产生新的非定尺,因此长度调整只能以成品定尺长度为单位,即按定尺的整数倍长度进行调整；从而能保证每根钢只在尾段出现一个非定尺.
5.结语
宣钢二棒车间的倍尺飞剪剪切方式灵活,剪切精度极高,自投产以来运行稳定,充分体现了S120系统的优越性,对同类型的棒材生产线具有一定的推广价值.