李娟

摘要：加熱爐是軋鋼工業(yè)必須配備的熱處理設(shè)備，隨著加熱爐在線材生產(chǎn)線的廣泛使用，自動(dòng)化水平不斷提高，加熱爐自動(dòng)出鋼應(yīng)運(yùn)而生。本文對(duì)加熱爐原有出鋼控制進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，并設(shè)計(jì)完成自動(dòng)出鋼及相關(guān)配套程序，提高了連續(xù)軋制生產(chǎn)過程中的出鋼效率，有效提高了高速線材廠生產(chǎn)線的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：加熱爐;自動(dòng)出鋼;報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）32-0107-02

1 前言

原出鋼模式需要靠人為盯著前一根鋼坯的尾部位置來出第二根鋼，容易出現(xiàn)誤差。不同規(guī)格的出鋼速度不一樣，尾部除磷出來的溫度偏低。鋼坯慢速通過除磷機(jī)時(shí)鋼坯過冷，甚至有軋進(jìn)軋機(jī)損傷軋輥的現(xiàn)象。針對(duì)以上這些問題，本文對(duì)加熱爐自動(dòng)出鋼進(jìn)行了技術(shù)改造，并設(shè)計(jì)了報(bào)警系統(tǒng)，從而有效提高了生產(chǎn)效率。

2 加熱爐工作結(jié)構(gòu)和原理

加熱爐采用西門子PLC的S7-400型作為控制系統(tǒng)，分別控制儀表系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)控制燃燒系統(tǒng)、汽包水冷系統(tǒng)等的加熱爐溫度與壓力等。電氣系統(tǒng)控制加熱爐坯料輥道、步進(jìn)梁、液壓站等地輸送。改造后的加熱爐具有高效的加熱及輸送功能，能夠?qū)t內(nèi)鋼坯進(jìn)行精確定位跟蹤，對(duì)爐內(nèi)溫度和爐壓進(jìn)行快速響應(yīng)控制，順利完成加熱爐的自動(dòng)出鋼。

2.1 加熱爐進(jìn)出鋼技術(shù)參數(shù)

鋼坯條件：坯料技術(shù)要求應(yīng)滿足YB/T2011-2004標(biāo)準(zhǔn)。坯料斷面規(guī)格：160×160mm。坯料長(zhǎng)度規(guī)格：12000mm，短尺坯不小于8m，且短尺坯數(shù)量不大于10%。鋼坯出爐溫度：1050～1200℃。

2.2 裝料

當(dāng)允許裝料的信號(hào)到達(dá)后，加熱爐裝料爐門打開，爐內(nèi)裝料輥道由慢轉(zhuǎn)的0.2m/s轉(zhuǎn)速加速到1.25m/s。當(dāng)鋼坯頭部通過爐門前金屬檢測(cè)器時(shí)，經(jīng)過一段延時(shí)后，爐內(nèi)進(jìn)料輥道減速停止。按照布料圖的要求，將坯料準(zhǔn)確停放在設(shè)定位置。當(dāng)坯料尾部通過爐門前金屬檢測(cè)器后1.5秒，裝料爐門關(guān)閉。待允許裝料推鋼機(jī)前進(jìn)的信號(hào)到達(dá)后，裝料推鋼機(jī)將坯料推正，然后返回起始位置，完成裝料過程。

2.3 步進(jìn)動(dòng)作

在軋機(jī)要鋼信號(hào)確認(rèn)以后，步進(jìn)系統(tǒng)接收到指令開始正循環(huán)動(dòng)作，按上升速度控制要求完成上升動(dòng)作;活動(dòng)梁上升到位后，在聯(lián)鎖條件保證的條件下，步進(jìn)梁前進(jìn)。然后下降將鋼坯放在固定梁上，步進(jìn)梁退回到起始位置，完成一次正循環(huán)。這樣周期性動(dòng)作，將鋼坯一步一步往前輸送。

2.4 出鋼

當(dāng)活動(dòng)梁開始前進(jìn)時(shí)，出料輥道由低速空轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ梗?dāng)活動(dòng)梁到達(dá)最前位置后開始下降，軋機(jī)側(cè)出料爐門打開;當(dāng)活動(dòng)梁下降到低于出料輥道面約70mm時(shí)，出料爐門開啟達(dá)到設(shè)定位置后，出料輥道啟動(dòng)，以與爐外工藝要求的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼坯開始出爐。當(dāng)坯料尾部通過爐外光電管時(shí)，給出出料完畢的信號(hào)，和出料爐門關(guān)閉信號(hào)以及出料輥道以0.2m/s低速運(yùn)行信號(hào)。

2.5 上料保護(hù)

進(jìn)料爐門對(duì)稱側(cè)設(shè)有爐內(nèi)緩沖擋板，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)可有效防止入爐鋼坯沖撞爐墻。

2.6 自動(dòng)控制

鋼坯的裝出料操作、計(jì)數(shù)和物料跟蹤以及與軋機(jī)的信息交換均通過PLC系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)、順序、聯(lián)鎖與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由自動(dòng)要鋼系統(tǒng)，過鋼間隔控制系統(tǒng)，過鋼間隔報(bào)警系統(tǒng)三部分組成的自動(dòng)出鋼系統(tǒng)。

3.1 自動(dòng)要鋼系統(tǒng)

（1）自動(dòng)要鋼系統(tǒng)最主要的部分就是解決了原來手動(dòng)要鋼的時(shí)間誤差，用自動(dòng)檢測(cè)的信號(hào)來代替原來的手動(dòng)信號(hào)。在原來的基礎(chǔ)上增加了一路自動(dòng)模式，保留原來的手動(dòng)模式以備緊急情況下手動(dòng)處理。在自動(dòng)模式下，軋線系統(tǒng)通過專門鋪設(shè)的線路給爐區(qū)系統(tǒng)發(fā)送出鋼命令，命令設(shè)定3秒鐘。加熱爐在條件滿足的情況下接受到命令后開始設(shè)定好的一套出鋼循環(huán)動(dòng)作。如果條件不滿足即使接受到出鋼命令也不會(huì)有任何動(dòng)作。軋線系統(tǒng)的出鋼信號(hào)分兩種模式，可以通過按鈕進(jìn)行切換。

（2）一種模式是一號(hào)軋機(jī)咬鋼信號(hào)要鋼。這種模式下當(dāng)一號(hào)軋機(jī)的電流大于100A時(shí)開始計(jì)時(shí)，延時(shí)給出要鋼命令，延時(shí)時(shí)間在三號(hào)臺(tái)畫面可以設(shè)置并實(shí)時(shí)調(diào)整。這種模式可靠性很高，從投用以來還沒有發(fā)生過信號(hào)錯(cuò)誤的情況。

（3）另一種模式是夾送輥前二號(hào)熱檢要鋼，這種模式邏輯和前一種類似，只是把一號(hào)軋機(jī)咬鋼信號(hào)替換成二號(hào)熱檢信號(hào)。這種模式一般不用，只有軋制到14圓等大規(guī)格發(fā)生前一根鋼還未咬入一號(hào)軋機(jī)第二根就必須要出鋼的情況才使用。這種情況下信號(hào)也很穩(wěn)定但穩(wěn)定性要比咬鋼電流差些。主要是因?yàn)榈诙鲣摵?，第一根在咬鋼的過程中會(huì)出現(xiàn)延時(shí)咬入，打滑或者咬不進(jìn)的情況。容易造成跟鋼過緊的情況發(fā)生。這種異常情況在輥道速度較慢時(shí)候容易產(chǎn)生，于是我們對(duì)出鋼輥道的邏輯也做了相應(yīng)調(diào)整，讓鋼坯咬入軋機(jī)的時(shí)候帶一點(diǎn)沖勁，方便軋機(jī)咬入。

（4）出爐輥道控制的調(diào)整。出爐輥道分兩段，靠近爐門的一側(cè)為1段，靠近軋機(jī)的一側(cè)為2段。在出爐輥道的兩端有2個(gè)熱檢分別是1#和2#熱檢。在原來的基礎(chǔ)上取消了1#熱檢對(duì)1段出爐輥道變速的控制，讓一段輥道保持一個(gè)相對(duì)較高的勻速狀態(tài)。這樣有三點(diǎn)好處，一是可以保證任何鋼種都勻速地通過除鱗機(jī)，二是減少1段輥道頻繁變速造成1段2段中間相接部分輥道的磨損和損壞。三是減少了鋼坯通過出爐輥道的時(shí)間。另外將手動(dòng)操作中的本地模式連鎖取消，讓二號(hào)臺(tái)在任何情況下，只要打中斷就可以擁有對(duì)輥道的控制權(quán)。

3.2 過鋼間隔控制系統(tǒng)

（1）自動(dòng)要鋼總體上是很穩(wěn)定的，但總有時(shí)候會(huì)發(fā)生某些異常情況，造成跟鋼過緊憋鋼。為了避免跟鋼過緊，專門設(shè)計(jì)了控制跟鋼過緊的邏輯控制。

（2）為了控制進(jìn)鋼的間隔時(shí)間，我們?cè)阡撆鞯竭_(dá)到二號(hào)熱檢和一號(hào)軋機(jī)中間的某個(gè)位置時(shí)來檢測(cè)一號(hào)軋機(jī)是否有鋼，如果有鋼則認(rèn)為跟鋼過緊，此時(shí)出爐輥道就會(huì)自動(dòng)停止等待，等一號(hào)軋機(jī)脫鋼后自動(dòng)開出來。控制檢測(cè)位置的是用二號(hào)熱檢延時(shí)來做的，延時(shí)時(shí)間可以由三號(hào)臺(tái)畫面設(shè)定，根據(jù)不同的鋼種和設(shè)定需要控制的間隔時(shí)間。

（3）因?yàn)橐惶?hào)夾送輥也是用二號(hào)熱檢延時(shí)控制的，啟用過鋼間隔控制之后鋼坯如果剛好停在夾送輥入口則會(huì)影響鋼坯再次啟動(dòng)進(jìn)鋼，所有當(dāng)投入此功能時(shí)，同時(shí)取消了一號(hào)夾送輥夾送的功能。

3.3 過鋼間隔報(bào)警系統(tǒng)

（1）之前做的出鋼和間隔控制功能是為了鋼坯盡量均勻可控的出鋼，但加工過程中的鋼坯軋進(jìn)軋機(jī)最終產(chǎn)生的間隔總不會(huì)是恒定不變的，甚至因?yàn)槟承┊惓Ｈ栽斐筛撨^緊，造成憋鋼，要做到零憋鋼，就要在三號(hào)軋機(jī)的地方增加了一處報(bào)警。這個(gè)報(bào)警就是用來防止萬一跟鋼過緊了通知操作人員手動(dòng)干預(yù)從而避免憋鋼。此處報(bào)警在三號(hào)臺(tái)畫面有一個(gè)大的報(bào)警點(diǎn)，并在三號(hào)臺(tái)控制臺(tái)上設(shè)置了一個(gè)帶聲光報(bào)警的旋轉(zhuǎn)警示燈。確保一旦報(bào)警我們的操作人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。從而保證過鋼間隔，避免跟鋼過緊導(dǎo)致的活套憋鋼。

（2）報(bào)警的邏輯。我們?cè)O(shè)計(jì)了一段程序來計(jì)算三號(hào)軋機(jī)有鋼信號(hào)之間的間隔，一旦這個(gè)間隔時(shí)間小于三號(hào)臺(tái)畫面的設(shè)定時(shí)間則會(huì)報(bào)警。報(bào)警設(shè)定時(shí)間可以由三號(hào)臺(tái)根據(jù)不同需要來設(shè)定。還有一個(gè)邏輯是檢測(cè)計(jì)算當(dāng)前根鋼的過鋼時(shí)間，如果三號(hào)軋機(jī)的單次有鋼信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過了跟鋼過鋼時(shí)間5秒則認(rèn)為鋼坯跟的過緊在三號(hào)軋機(jī)處連了起來，此時(shí)同樣發(fā)出過鋼過緊的報(bào)警。

（3）一旦軋線有故障或者報(bào)警則自動(dòng)停止要鋼。

3.4 程序設(shè)計(jì)

部分畫面及程序如下：

4 結(jié)論

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精確控制了過鋼節(jié)奏，按照每根鋼節(jié)省3秒時(shí)間算，一天兩條線可以軋制1500根鋼。也就是節(jié)省4500秒可以多軋75根鋼。一年可以多軋75*365=27375根×2.35= 64331噸按照每噸鋼的利潤(rùn)50元計(jì)算，一年的利潤(rùn)在100萬元以上。通過對(duì)加熱爐原有自動(dòng)出鋼控制方式及相關(guān)配套程序的改造，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，優(yōu)化了加熱爐的出鋼速度，提高了生產(chǎn)效率，提升了經(jīng)濟(jì)效益。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】