摘 要：小型生产线原设计用于生产圆钢和螺纹钢，因市场需求在变，现要求小型材生产线能够生产弹扁，在弹簧扁钢生产的过程中对冷床的控制不能满足轧制弹簧扁钢工艺的要求，大规格的弹扁较重造成冷床电机超负荷跳电，大规格的弹扁在冷床上重叠使弹扁散热不均匀，造成弹扁钢出现侧弯，严重影响到弹扁的成材率等问题逐一凸显出来，通过对冷床设备电气控制系统原理剖析后，针对性地提出了优化设计方案，解决了弹簧扁钢生产中的一大难题。
　　关键词：冷床；裙板；弹簧扁钢；plc控制
　　1 概述
　　八钢轧钢厂棒线分厂小型机组，于1997年投产，产品规格为？10 ～40mm的圆钢和热轧带肋钢筋，现由于产品结构的调整，小型机组单一系列的品种已不能满足市场需求。由于轧制弹簧扁钢与传统轧制圆钢或带肋钢筋在工艺上存在着较大差异，所以，以往的轧制电气控制已不能满足轧制弹扁的要求。为此在对程序及硬件上研究分析，通过对精整冷床区域电气设备的改造和优化设计，从而能满足小型生产线轧制弹扁的工艺要求。
　　2 弹扁钢生产出现的问题及原因分析
　　2.1 冷床成品率低事故率高
　　冷床的工作过程是从裙板制动板卸下的轧件，通过冷床步进齿条的步进循环动作由冷床入口处缓慢移至输出侧，轧件在此过程中逐渐冷却。小型生产线之前的棒材轧制控制程序是裙板到高位后卸下轧件，冷床循环一个周期。这样整个冷床的每个锯齿间都会装载一个轧件，此时由于冷床上的锯齿尺寸只有50mm，而我们需要轧制的弹扁钢宽度为100mm，当冷床全部接上轧件后，每个弹扁轧件之间会重叠，我们不难发现这样会造成每个轧件散热不均匀，最终将造成轧件弯曲度过大，产生废品。原程序设定有手动清床功能，就是操作工，用眼睛看轧件从裙板卸下，卸到冷床时，手动操作清床功能，空出冷床步距，每支钢都要这样操作一次，难免有纰漏发生，当轧件还没有卸到冷床时，操作工提前进行操作，很容易将冷床齿条损坏，造成长时间停车，操作工劳动强度加大，精神压力大，造成操作事故频出，所以说采用原有的棒材控制方式生产弹扁是不能满足工艺要求和操作要求的。
　　2.2 冷床电机超负荷
　　小型生产线冷床的传动采用电动机-蜗轮蜗杆减速机传动方式，通过装在低速轴上的偏心轮托动动齿条梁做圆周运动移送钢材。驱动电动为一台直流电动机，通过长轴的旋转使偏心轮旋转，带动齿条运动，使钢材一步一步移向卸钢侧。所以说冷床上轧件的重量超出额定值直接会造成冷床电机的超负荷运行。
　　下面我们将弹扁轧制时候的冷床负荷情况做一简单的对比计算。小型生产线冷床有100个锯齿，这意味着冷床接满后能装载100根倍尺轧件。当我们轧制最大的40mm的螺纹钢时，一个1.7吨的钢坯可以剪切成3根倍尺。所以轧制最大的圆钢（冷床最大承载重量）时的冷床所重量是：
　　m1=×100=56.7吨
　　根据上式的计算圆钢轧制是冷床的最大承重质量为56.7吨。下面我对轧制弹扁钢时冷床满载承载重量做一计算，轧制弹扁钢时使用的是1吨的钢坯，一个钢坯只能轧制一根倍尺，计算如下：
　　m2=1×100=100吨
　　通过对m1和m2的对比发现轧制两种不同钢时冷床承载重量成倍增长，这样冷床电机的负荷一会增加一倍，过载会达到额定电流的150%以上，直流电机长时间超载运行存在很大的设备隐患。
　　3 冷床控制硬件改造及程序设计
　　3.1 设计思路的提出
　　冷床的动作直接和裙板动作是同步的，活动裙板上升到高位（卸钢位置）时，将制动后的一支倍尺钢翻到冷床床面上，此时冷床运行一个冷床周期，并等待下一个裙板高位信号。如果我们让冷床锯齿间隔着接钢，这样既可以使两根弹扁轧件之拉开间距保证了轧件的散热，同时又会使整个冷床的承载重量减少一半，正好符合冷床电机的额定负荷。
　　轧制圆钢时裙板到达高位后冷床只动作一周期，这样裙板卸下的轧件会逐一的装满冷床的锯齿，根据我们弹扁轧制时的控制思路，我们只要在裙板高位后让冷床动作两个周期（可根据弹簧扁钢规格调整），这样就可以保证弹扁钢在冷床上是间隔转载的，之前提到的工艺、设备等问题将会迎刃而解，下面我们将达到这种控制方式所需的硬件改动和plc程序编写做一详细介绍。
　　小型生产线工艺控制电气设备采用logidyn-d系统模块装配成的标准控制机箱。冷床设备的logidyn-d控制程序比较系统，如要改动

程序，可以说牵一发而动全身，所以说改动logidyn-d 的程序难度非常大、且可行性较低。我们只能通过冷床的辅助控制plc控制器入手改动设计了。plc主要负责冷床自动、手动清床的控制。只需要在裙板高位后通过plc执行两周期的清床后即可满足我们的控制要求。
　　3.2 硬件的改造
　　控制冷床的plc系统和logidny-d系统是相互独立的，数据传输是通过网络进行传输。所以要使他们同步必须从logidyn-d系统上取裙板高位和冷床到位检测的信号输入至plc。
　　其中s1，s2分别为用于裙板高位和冷床到位的检测接近开关，信号直接输入至logidny-d输入板卡，通过在其输入回路中并联中间继电器 k1，k2取得用于plc的信号。在具体实施中我们在logidny-d系统的端子上找到e00a30、e00g28、e01e14、e00g30这四个对应的段子号，用线引至plc柜，并加装中继。plc柜中需要把上述中间继电器k1，k2的常开点输入到plc的输入模块中，k1，k2分别输入到 100412和100413输入点。
　　3.3 plc程序设计
　　plc程序控制思路是在弹扁钢轧制时cp3操作室可以通过操作台选择弹扁轧制模式。当选择后后续程序等待裙板高位信号检测，当裙板高位信号到达后启动冷床，并用计数器通过冷床到位信号累加冷床周期，到达设定值（可根据工艺要求和弹扁钢规格设定）后停止冷床，并等待裙板高位，进入下一周期，如此循环。
　　根据程序流程就可以轻易编写出来plc的梯形图程序。在编程序之前我们对plc系统内部的i/o资源进行查询，找出一些空闲的中间继电器等程序要用到的i/o量。
　　最后我们在plc系统的编程上位机中进行冷床程序的编写、上传。
　　4 结束语
　　根据优化设计方案，对小型生产线冷床控制程序及相关硬件电路进行了改造，弹扁生产到目前为止，设备动作准确可靠，工艺效果好，长期困扰弹扁轧制的一些问题未再发生，成功的生产出了合格的弹簧扁钢。减轻生产操作人员劳动强度，精神压力得到缓解，弹扁轧制作业率、成材率均得到非常大的提高。为我公司创造了可观的经济效益。可见，这一技术改造项目的实施，完全能够满足小型生产线对弹扁钢轧制的工艺的要求。对今后同类设备的设计和再改造具有一定的借鉴作用。
　　参考文献
　　[1]小型型钢连轧生产工艺与设备.小型型钢连轧生产工艺与设备，2009.
　　[2]陈在民，赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计[m].北京：机械工业出版社，2002.
　　[3]刘京华，李子文.小型连轧机的工艺与电气控制.
　　作者简介：王聿学，男，汉，38岁，电气工程师，宝钢集团八钢公司检修中心