蔡清水 刘友军 徐成会
山东莱钢永锋钢铁有限公司 山东德州 251100
摘 要：轧钢钢材切损主要有来自于1#剪切头、2#剪切尾长度、冷剪剪头尾等部位产生的切料，切损高低对钢坯单耗影响较大，因此控制切损，有利于产线钢坯单耗的稳定性。通过现场观察、数据分析，聚焦切损指标主要由冷剪切尾产生，冷剪切损主要受到3#剪剪切稳定性影响，通过调整3#剪对轧件速度采集方式，由18#轧机出口速度采集改为3#剪后安装热检信号，对成品通过3#剪的速度进行区间测算，速度采集更为精确，从而提高倍尺剪的剪切精度，为降低钢坯单耗提供了便利条件。
关键词：
切损 冷剪 剪切精度 热检信号
一、解决问题背景
轧钢钢材切损主要有来自于1#剪切头、2#剪切尾长度、冷剪剪头尾等部位产生的切料，切损的高低对钢坯单耗影响较大，因此控制切损，有利于产线钢坯单耗的稳定性。
永锋钢铁轧钢二车间二区域3#剪自大修后，剪切一直不稳定，长短差距40cm，影响钢坯单耗，导致切损的增加。二轧钢材切损2020年4月份1.11%，5月份1.16%，6月份切损1.18%，均超出基准1.11%，造成二次加工费用升高；3#剪的运行采用18#轧机理论速度来控制剪子的剪切精度，通过实际运行来看，存在一定的数据误差，从而导致倍尺数据差距较大。
在前期的生产过程中，发现以下问题：
1.钢材切损率增加。切损过多造成二次倒运和加工，每吨浪费成本约500元。
2.员工劳动强度增加。随着钢材切损的增加，人员更换倒运料斗的频次增加，每班需要有4次；人员装轧废的频次增加，每装一车轧废需要30分钟
3. 钢坯单耗得不到有效降低。为保证定尺的长度，钢坯定尺无法优化，导致钢坯单耗指标得不到有效降低。
通过现场观察、数据分析，聚焦问题点：切损指标主要由冷剪切尾产生，详见下表。
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通过对产生切损的各部位进行分析：
1#切头、2#剪切尾和冷剪切头的指标处在一个相对稳定的状态；
1#、2#剪切的头尾长度受工艺影响不能随意缩短，否则容易引起工艺事故；
冷剪切尾指标一直处与超标状态，而且冷剪切尾切损占整个切损指标的50%以上，是切损重点管控点。
二、问题解决过程、思路及措施
充分利用“五个为什么”查找根因，制定有效改善措施
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首先，问题解决思路如下：
1.与电气车间进行沟通、交流，通过增加信号采集热检，将原来的利用理论速度改为现在的实际速度；
2.修改钢坯定重，减少钢坯消耗。
其次，改造方案如下：
第一、热检安装。现场测量实际数据，先安装支架，检查合格热检后安装上线，责任人：蔡清水、于鹏，时间节点：6月8日
第二、电气专业人员测试热检信号稳定性，一是测量热检的距离；二是倍尺参数设定。责任人：蔡清水，时间节点：6月12日
第三、电气专业人员新组装一套飞剪专用PLC S7-400控制系统，编写控制程序[1]。责任人：蔡清水，时间节点：6月18日
第四、热检信号优化与改进。增加冷却水管；优化程序分规格测试 ；制作作业单点教程，编辑程序实现各个规格剪切精度得到提高。责任人：于鹏、蔡清水，时间节点：6月20日
三、问题解决及试验效果
3#剪后增加一处热检，实现倍尺的精确剪切，3#剪剪切精度由40cm提升到15cm，二轧重新制定新钢坯定重与5月18日钢坯定重相比，20规格缩减2kg、22/28规格缩减3kg，可减少钢坯消耗1kg/t左右，按照去年126万吨年产计算，可节约钢坯费用327.6万元。
具体体现在以下几个方面：
首先，调整3#剪对轧件速度采集方式。改善前：由18#轧机出口速度采集决定3#剪剪切信号，由于轧线提降车导致的轧件前滑后滑变化波动造成轧件速度的不稳定；改善后：改为3#剪后安装热检信号，对成品通过3#剪的速度进行区间测算，速度采集更为精确，从而提高倍尺剪的剪切精度。
其次，改善中不断发现问题解决问题。调试过程中有3#剪剪切异常造成乱床子的现象；对3#剪后热检信号检测发现其出现紊乱，考虑为温度过高导致；将普通热检改为德尔塔热检，该问题得到解决。通过逐步改善优化，乱床子问题得到解决、同时倍尺差距大问题明显得到解决，并针对操作台倍尺调整作业制作单点教程，标准化作业结合程序设备优化效果更上一层楼。
热检、电控部分展示
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硬件组成：
-直流调速6RA80装置1套
-轧线西门子S7-400 PLC（带计数模板）
-飞剪西门子S7-400 PLC（带计数模块）
-飞剪热金属检测器1台
-飞剪电机脉冲编码器及脉冲分配板
-接近开关1只（飞剪机械后）
-剪前末架轧机脉冲编码器信号（进PLC脉冲计数通道）
轧件测速：当轧件头部进入末架轧机，轧机S7-400 PLC通过末架电机电流变化发出有钢信号，并将该信号传输到飞剪 S7-400 PLC中，PLC开始记录此时时刻t1，并开始置位飞剪剪切周期令，当轧件到达剪后热检时，热检发出有钢信号给飞剪PLC，飞剪记录此时时刻t2；比较两点时间差△t，用末架到热检距离/时间差△t，算出轧件的实际速度Vr[2]。
飞剪测长：轧件的设定剪切长度L-热检到剪刃闭合出的距离L1=待移动距离L2；带移动距离L2/计算出的速度Vr-飞剪启动到剪刃闭合时间t3=轧件待移动时间t4；轧件待移动时间t4+热检时间t2=飞剪剪切启动时间t5；飞剪S7-400 PLC每周期读取系统时间t，和飞剪剪切启动时间t5比较，当t>=t5时，PLC发信号给直流传动装置（硬线点），直流调速装置使能，剪刃开始移动。
精确定位：飞剪电机的脉冲编码器信号经脉冲分配板，一路进线分成二路，分别进直流调速装置和飞剪的S7-400 PLC。进入直流传动装置的信号用于飞剪的速度测量；进入PLC的信号用于剪刃位置识别。首先在断电情况下，把剪刃闭合对齐，此时剪刃机械后部轴上的位置金属条转到接近开关信号位置固定，以此位置为0点。同时PLC中记录此时脉冲编码器的位置，记录此位置为剪切位。过0点按剪切方向旋转剪刃到水平位（90度），记录此位置的编码器角度值，设定此位置为飞剪停止位。当直流传动装置通过DI点（或通讯字）收到PLC传来的飞剪剪切信号，飞剪加速启动，当达到设定速度时保持平稳速度，一直到过剪切位，切断轧件，飞剪电机开始减速，到停止位时速度为零，停止动作，剪切完成[3]。根据主操作台设定的剪切倍尺长度来控制剪切节奏，实现倍尺的精确剪切。
最后，通过程序优化改进，倍尺波动显著降低。通过对3#剪程序的不断优化，3#剪的剪切精度得到了明显提升，倍尺之间波动显著降低，差距由原先的40cm降低到15cm。
成本指标效果显著。通过3#剪剪切精度提升，指标和员工劳动强度得到明显改善:
倍尺精度由原来的40cm缩短到现在的15cm，每段倍尺平均少剪切约20cm，一支坯少剪切6kg左右，切损指标由1.18%降低到1.08%，降低0.1%；
通过这一举措实施，3#剪剪切精度有原先的40cm降低到15cm，每段减少切尾将近20cm，分别对20、22、28、32规格钢坯定重分别进行了相应的调整，固化标准，为降低钢坯单耗提供了便利条件。
四、结束语
采用理论研究与实际操作相结合的研究方法，结合永锋实际情况，不习惯问题现状，抛弃固有的思维观念行动起来，把存在的问题从根因彻底解决。改善永无止境，我们的工作空间是有限的，但是我们观察事物的视角并非唯一的，运用精益的工具和思维去发现、看待问题改进问题，把工作做得更好！
五、参考文献
[1]冶金工业自动化 1998年第1、4期
[2]电气传动自动化 2001年第4期
[3]小型连轧机的工艺与电气控制 冶金工业出版