曲柄式飞剪功能和运行原理简介
曲柄式飞剪功能和运行原理简介
摘要：通过介绍曲柄飞剪的组成、功能、原理达到对飞剪的全面的了解和运用
关键词：飞剪 组成 剪切 控制
前言
天津钢铁有限公司双棒材项目是天钢东移工程的重要组成部分，设计年产150万吨螺纹钢，生产设备由意大利DANIELI公司提供，电气由安萨尔多公司供货。双棒材车间由两条棒材生产线组成，背靠背方式布局。其中1#线配有技术水平先进的大盘卷卷取设备；2#线配有产品定径机设备，产品质量达到欧洲先进水平。棒材生产线配有18架轧机，平立交替布置。前六架为初轧机组，中间八架为中轧机组，后四架为精轧机组。每组轧机的齿轮传动箱分别有一套稀油润滑系统自动提供齿轮润滑油。曲柄飞剪位于第6架轧机之后，主要用于切头、切尾和事故碎断。该飞剪有两个附属设备：1进料导槽；2、溜槽
CVSB125飞剪的典型布置图
1、设备的组成
主要参数：CVSB125，曲柄式，剪刃轴中心距975mm，曲柄偏心距200mm，最大剪切力1250KN，碎断长度约1100mm，剪切精度±10mm，切头长度70~700mm，切尾长度100~300mm；剪刃数量2个（每个回转臂1个），有效宽度265mm，最大开口度约350mm，剪托轴径200mm。剪刃间隙0.1-0.3mm，重合度2-3mm。
1.1主传动
飞剪由一个交流电机驱动。采用安装在主动轴上的气动抱闸进行制动。电机的额定值由剪切力和系统的总惯量确定电机在间歇模式下运行，由短时高电流（高扭转力矩）来加速和制动。电机的选择是根据结构的最大许用扭转力矩确定的。
在正常的轧制过程中，飞剪处于自动运行模式。操作工可在HMI上独立设定，或调入可靠的记录值。一旦剪切周期开始，在一定的时间段内主传动必须到达等待位置。在剪切周期内如果主传动过载或锁住，周期时间将超过计算值，飞剪主传动就会立即跳闸（level-3报警）。如果在主操作台上设置了就地操作，就能够通过控制面板低速地转动剪臂，并可以在任意位置停止。
1.2 飞剪的制动
气动抱闸安装于电机的连轴器上，制动报闸是由一个单线圈电磁铁来控制的。当控制剪刃位置或飞剪的主传动关闭时，制动抱闸用来保持剪刃在一定的位置上。在正常的轧制状态下抱闸处于常开状态，制动用电磁铁在主驱动打开和剪刃位置没有直接操作错误时接通。
1.3 齿轮润滑
飞剪及其齿轮的油润滑是通过安装在进油管道上的流量开关来检测的，流量开关的目的只连锁。如果油的流量在设定值以上，飞剪才能“准备操作”。如果操作过程中流量低于设定值，就会有报警显示，飞剪不能正常工作。
1.4 干油润滑
飞剪的干油润滑由独立的干油润滑系统提供，主要用于剪臂连接点的润滑。干油润滑泵包括：油箱、交流电机干油泵、干油换向阀（线1/线2）、电控盘，它包括调整干油润滑周期的完整电控系统。干油泵站有一个低压馈线，用来传输启停润滑周期的遥控电信号，自动化系统的报警电信号和线上压力开关信号。
当剪切“准备运行”时，泵站计时器启动，计时器设成“XX”分钟，该计时器由飞剪的主传动控制，它融合了所有的操作时间，甚至比设置的润滑周期还短的操作时间，这样可防止溢润滑。当操作时间达到设定的时间值，润滑泵开始润滑线1，以使一半的干油点经过干油分配器得到设定数量的干油。对于每个点来讲，干油分配器是独立的，它只和它本身所允许设定的干油量有关。这种控制使干油的压力能达到最高值。随着压力达到最大值，泵站将进行线1和线2的交换，以便使另外一部分润滑点经干油分配器后得到润滑。这样线2的干油压力在此过程的后期也会达到最大值。在两条干油润滑线的末端设有压力开关用以检测两条线的全压。压力开关的信号可指示润滑泵的换线或两线都达到最大值时停止。干油系统的故障被显示 “POTENTIAL-FREE CONTACT”作为一般报警。干油系统的所有内部报警将被合并成一个外部使用的总报警，如：在油箱内的最小油压、泵运转时的油压极限暂停，干油泵差错等。飞剪可在润滑停止情况下运行30分钟以下，如果超过这个时间，则应当关闭该飞剪或不再过另一支钢。
1.5 进料导槽
在飞剪的入口装有将棒材导入剪刃的装置。它由一个底板可打开的导槽组成，底板的开闭由单向电磁阀控制的汽缸来实现。关闭位置由接近开关检测，并用于报警和连锁。底板在碎断末期被打开，也就是说用1秒进行打开；在开位停留1秒；1秒时间关闭。底板打开的目的是卸掉的没有掉下的切头。在棒材的运送速度较低的特殊情况下，允许一个棒材切头留在进料导槽内。进料导槽的底板必须在“ON”位时才允许下一支钢进入。
1.6 溜槽
切下的料头通过斜槽滑落于切废收集箱。溜槽盖可在废料收集箱更换完成前防止钢头落向收集箱。溜槽盖的开闭由双向电磁阀来控制，溜槽盖的位置由两个接近开关来检测。
2、 操作原理
飞剪的操作包括自动操作和手动操作
2.1 自动操作
飞剪的自动操作功能包括：飞剪的剪切周期、轧件速度校验、导槽器底板开闭周期、转向器转换周期
2.1.1飞剪剪切周期
飞剪电机的转速是通过一个从属的剪刃位置控制装置进行控制的，在上剪刃轴安装有增量型编码器，用来反馈剪刃的位置。两个剪刃交叉的位置被定义为0位。
2.1.1.1正常的剪切周期
在正常情况下，飞剪的主传动的启停操作顺序如下：
剪刃位置在一个定义的“起始位”
下达启动命令后（飞剪上游的热金属检测器，跟踪系统等），剪刃加速到选定的速度，该选定速度应为在该处的轧件速度加上一个超前量。加速过程必须在剪刃切入轧件前完成。
当加速过程完毕时，剪刃速度为设定值
当剪刃压入轧件的时刻，剪切过程开始。由于剪切需要的能量消耗，会使速度降低。
轧件在飞剪的上剪刃和下剪刃重叠之前就已经断开了，剪切力降为零，此时的剪刃速度恰好为轧件速度或略超一点，但是此时的剪刃速度不能太高，否则它会推到剪断的轧件的尾部，如果剪刃的速度太低则会影响轧件的前进(卡住)。
剪刃脱离轧件前，将以不低于轧件速度的恒定速度运动。
制动剪刃到停止
剪刃回到起始位置
剪刃准备进行下一个剪切周期。
2.1.1.2 碎断周期
碎断的操作顺序如下
碎断的程序和正常情况下切头的顺序相同。
剪刃离开轧件后，剪刃被加速到加速末期的速度，然后执行正常剪切情况下的程序，在飞剪被要求进行碎断的持续时间内，这样的周期一直重复进行。
当碎断命令结束时，系统要等待上一周期的顺序项完成。然后，剪刃制动到停止位，并回到起始位。
碎断命令来自于连续控制或手动的碎断命令，即使在正常剪切状态下也可发出碎断命令，如果命令在剪刃制动过程或回到起始位的过程中发出，回到起始位的过程要在碎断周期开始前完成，否则在飞剪不能停止时，正常的剪切周期将按碎断周期执行。
切头流程图 切尾流程图
2.1.2 轧件速度校验
轧件的速度是通过轧辊直径、轧槽尺寸、电机/轧辊的减速比来计算的，由于轧件在轧辊中轧制的弹性变形和实际减面率的影响，理论计算值与实际轧件速度值不同。轧件的实际速度的估算是通过测量轧件通过飞剪前的光电管（PH1）和其后的光电管（PH2）之间的时间来实现的，另一方面，飞剪执行剪切操作时，测量的是从剪刃重叠的时刻起到达光电管（PH2）的时间。光电管之间（或者从下游的光电管到飞剪的剪刃重合处）的距离和所测量的时间的比值即为该段轧件的平均速度估算值。这一估算值将被轧线控制系统用数据处理的方式，处理出一个系数被称为：“速度校准系数”。从轧机控制系统得到的速度与速度校准系数相乘后表示出来，这是判定所剪切的轧件的实际速度的最好方式。
2.2 手动操作
2.2.1 剪刃的零位
以下操作是为说明实际剪刃交叉位置和飞剪编码器指示的位置之间的关系而设计的。
如果不知道，搜寻位置
利用点动方式，向前移动剪刃（如果是双刃剪）使其重叠
确认主控台没有发出剪切周期的命令，并且与飞剪有关的光电管没有受到太阳光、灯光照射而误动作。
打开现场操作箱，并按住现场操作台的按钮至少5秒钟
在此瞬间得到的指示的数值是剪切循环（位置搜寻、剪切、自动回位）开始的基准位置。
剪刃位置编码器复位
如果发现编码器和剪刃之间的接手松动，可适当地将其紧固。
2.2.2 剪刃位置搜寻
剪刃不在位时，监控画面报警，同时 “准备轧钢”的信号被锁定，并且在现场操作台上的周期测试按钮灯开始闪烁。剪刃搜寻命令从现场操作箱需要周期测试发出，飞剪执行低速旋转然后到达剪切开始位置。当剪刃位置可知时，现场操作箱上的剪切测试按钮关闭。
2.2.3 剪切测试
如果剪刃位置已经知道，飞剪的剪切测试由控制板来完成。如果剪刃位置偏离，例如，超过初始位置5度，就必须先将剪刃移到那个位置，然后，剪切周期将会根据预拟的设定特征曲线进行。“测试周期”既可在主控台上也可在机旁箱上开始进行，手动操作后应将测试周期打到自动位置，然后，当剪刃到达“起始位置时”标志着正常的主传动剪切周期已完成。
3.飞剪急停的基本原理
出于安全方面的原因而采用了急停，急停是指在技术上可能的情况下迅速将机械设备停止。
总体急停：可由操作者在轧线主控台上完成。
现场急停：a)可由操作工在安装在轧线地面上的操作面板完成。
b)可由操作工通过现场液压站完成。
4.结束语
通过以上对曲柄飞剪的结构和工作原理的分析，为飞剪系统的使用、维护提供有益的参考和借鉴。
参考文献：达涅利双棒材功能描述
作者简介
张庆利，男，1979年出生，2004年毕业于河北建筑科技学院。助理工程师，现从事棒材设备维护工作。
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