Principi de control i aplicació de la cisalla del disc de tall lateral a la línia de decapat com a part de la màquina de tallar bobina

La cisalla de disc és una peça indispensable de l'equip de tall als tallers de producció de planxes i tires. Aquesta cisalla inclou dues fulles en forma de disc-, que s'utilitzen per tallar longitudinalment les vores de plaques i tires d'acer, o per tallar-les en tires estretes, com una màquina talladora de bobines. Aquesta cisalla s'utilitza àmpliament per a la cisalla longitudinal de plaques d'acer i tires fines amb un gruix inferior a 20 a 30 mm. Com que les fulles són discos giratoris, pot tallar contínuament plaques o tires d'acer en moviment en la direcció longitudinal. El juny de 2012 es va posar en producció una línia de decapat contínua en una determinada planta d'acer, que utilitzava una cisalla de disc de cisalla per tensió passiva. Aquest article se centra en l'estructura bàsica, el procés i els principis i característiques de control de la cisalla de disc com a referència.

El cos principal de la cisalla rotativa no conté cap mecanisme d'accionament intern; en canvi, la rotació de les fulles és impulsada per la pròpia cinta d'acer en moviment, que està sota tensió, aconseguint així una acció de "tirada-cisalla". Per garantir que el cos principal de la placa d'acer es mantingui a nivell quan surt de la cisalla rotativa-mentre que es permet que la vora tallada s'enrotlli gradualment-, el diàmetre de la fulla superior està dissenyat per ser lleugerament més petit que el de la fulla inferior.

 

Simultàniament, aquest disseny evita que les tires de vora tallada s'arrisquin excessivament. Per evitar que la placa d'acer es deforme quan entra a la cisalla rotativa, s'instal·len corrons de pressió immediatament aigües amunt de les fulles. A més, per minimitzar la fricció entre la placa d'acer i les vores de tall de les fulles rotatives, cada parell de fulles s'estableix en un lleuger angle respecte a la línia central de la cinta d'acer. Els components estructurals principals de la unitat inclouen un marc de suport fix, un mecanisme d'ajust de la bretxa de la fulla i un dispositiu de substitució de la fulla.

Principals paràmetres de rendiment de la cisalla rotativa

La cisalla giratòria es col·loca aigües avall de la cisalla creixent; utilitza una estructura rotativa no-conduïda i s'utilitza per retallar les vores de la cinta d'acer a una amplada especificada. Dos jocs de capçals de tall estan muntats als marcs de cisalla situats a banda i banda de la línia de processament. Aquests marcs de cisalla es poden girar 180 graus mitjançant un mecanisme de cremallera-i-pinyó impulsat per cilindres hidràulics. Un cop un bastidor de cisalla ha girat a la seva posició, un mecanisme de bloqueig-accionat per un cilindre hidràulic-s'enganxa per assegurar el bastidor al seu lloc. Mentre un conjunt de capçals de tall realitza activament operacions de cisalla, l'altre conjunt roman disponible per al manteniment, la substitució o l'ajust. L'ajust de l'amplada dels bastidors de cisalla s'aconsegueix conduint un cargol de boles mitjançant un motorreductor, fent que els bastidors llisquin al llarg dels rails de guia muntats a la base. Un cop s'aconsegueix l'amplada desitjada, els bastidors es bloquegen en posició mitjançant cilindres hidràulics roscats.

Un parell de corrons de pessiga i corrons de suport es col·loquen a l'entrada del capçal de tall. El conjunt del rodet de pessic és accionat per cilindres hidràulics i serveix per evitar l'aleteig de la cinta mentre suporta la cinta, garantint així la qualitat de cisalla. La ferralla generada per la cisalla rotativa es dirigeix ​​a través d'un tobogan cap a una picadora de ferralla per tallar les vores. Després del procés de picat, la ferralla es transporta a través d'un tobogan al sistema de transport de ferralla de sortida.

El sistema d'automatització bàsic per a la línia de decapatge MaSteel consta de components com ara PLC (controladors lògics programables), un sistema HMI, una xarxa Ethernet industrial, busos de camp, estacions d'E/S de camp remot (ET200) i dispositius de programació, tal com es mostra a la figura 2. Per a aquesta unitat específica, es va seleccionar el Siemens SIMATIC S7-400 com a controlador. Tota la unitat està equipada amb tres PLC, cadascun utilitzant un mòdul CPU416-2. La interfície HMI del sistema està alimentada pel sistema WinCC de Siemens, amb els PLC connectats al servidor WinCC mitjançant una xarxa Industrial Ethernet. La comunicació entre els PLC i els dispositius de camp es realitza mitjançant el protocol PROFIBUS DP; cada PLC inclou múltiples interfícies PROFIBUS DP dedicades a connectar mòduls d'E/S remots, sistemes d'accionament, codificadors, instrumentació de camp, així com dispositius CPC i EPC. El sistema de control de cisalla giratòria, semblant al d'una màquina talladora de bobines, està gestionat per un únic mòdul CPU416-2, que s'interfía amb dues xarxes PROFIBUS DP separades, per executar funcions com ara l'ajust de l'amplada del bastidor, l'ajust de la superposició i l'ajust de la distància lateral.

Optimització de la funció d'eliminació del joc mecànic per a la cisalla rotativa

La rotació del motor impulsa el cargol de plom, que impulsa simultàniament el codificador; aquest moviment es converteix en el desplaçament lateral del suport de cisalla giratòria, permetent així l'ajust del joc lateral de la cisalla rotativa. A causa del joc inherent entre la femella i el cargol de plom, quan la direcció de rotació canvia d'avanç a cap enrere, el cargol de plom i el codificador giren inicialment junts mentre la femella roman estacionària, donant lloc a una manca de moviment al suport de cisalla. Aquest fenomen-en què el sensor de posició detecta un canvi de posició encara que la posició física real no hagi canviat-és causat pel joc mecànic dins de l'equip. Atès que el codificador es va calibrar en la direcció de "tancament", el moviment final de l'equip s'executa constantment en la direcció de tancament per eliminar els errors de control de posició causats per l'esmentat joc mecànic. Per exemple, per passar de la posició actual (punt A) al punt C, primer s'obre el mecanisme al punt B i després es tanca al punt C.

Per aconseguir una gran precisió de control, l'ajust de la superposició i el joc lateral per a les cisalla rotatives-així com l'ajust de l'espai lliure per a la trituradora de ferralla-utilitzen el mètode següent: sempre que el valor objectiu supera el valor actual, la distància s'ajusta primer a un valor lleugerament superior al valor objectiu i després es torna a tancar lentament fins al valor objectiu. Hem incorporat un bloc de programa per a l'ajust automàtic de l'espai lliure al programari PLC; Integrant-ho amb la lògica de control del disseny original i aplicant els principis dels sistemes de control de-bucle tancat-específicament a través de la-vigilància en temps real mitjançant codificadors absoluts-hem aconseguit no només una retroalimentació en temps real-del joc mecànic de les cisalles rotatives, sinó també l'ajustament precís i automàtic d'aquest joc. Des de la implementació d'aquestes millores, la precisió de l'ajust de la separació ha complert completament els requisits de producció, augmentant significativament l'eficiència de la producció i assegurant tant la qualitat com la suavitat del procés de cisalla.

Els resultats de producció-in situ demostren que el sistema de control de la cisalla rotativa de la línia de decapat Ma Steel és automatitzat, fiable i fàcil d'operar, alhora que redueix la intensitat de la mà d'obra. Ha millorat la qualitat de la cisalla i l'eficiència de la producció, complint amb eficàcia els requisits de producció i generant importants beneficis econòmics.