張亞迎

摘 要：主要介紹了宣鋼二棒生產(chǎn)線出鋼節(jié)奏現(xiàn)狀及其優(yōu)化設(shè)計、實施效果。

關(guān)鍵詞：軋鋼；PLC；鋼坯；軋機

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.134

1 出鋼節(jié)奏現(xiàn)狀

“軋鋼”是鋼材生產(chǎn)中的最后一個環(huán)節(jié)，即將加熱爐預熱后的不同規(guī)格的鋼坯，依次經(jīng)過在一條直線上放置的十數(shù)架或者數(shù)十架數(shù)量不等、由交直流勵磁電機拖動的連軋軋機，軋制成為不同規(guī)格的成品鋼材。這一生產(chǎn)過程屬于金屬壓力加工。從首架軋機開始到末架軋機結(jié)束，連軋中的鋼坯每經(jīng)過一架軋機，鋼坯都會被軋機的2組軋輥壓縮一定大小的尺寸，且每經(jīng)過一架軋機后，根據(jù)體積秒流量相等的原理，經(jīng)過軋制，直徑縮小后的鋼坯的行進速度要比軋制前快。因此，經(jīng)過連軋軋機軋制的鋼坯的行進速度是不斷被加快的，且在經(jīng)過產(chǎn)線最末端的成品軋機后，速度會達到最大。

在原有的軋鋼工藝中，從加熱爐出爐后的相鄰兩根鋼坯之間總會保持數(shù)秒的時間間隔，用以保證活套、飛剪正常動作所依據(jù)的自動化熱金屬檢測器信號能夠識別出相鄰兩鋼?，F(xiàn)代軋鋼工藝采用的是無張力軋制，在每兩架軋機間都有一座能夠起落的活套裝置。在活套掃描器識別到有鋼經(jīng)過后，會做出起套動作，將鋼向上頂起，形成一個拱形，目的是防止軋機間經(jīng)常出現(xiàn)的堆鋼事故。而在活套掃描器的有鋼信號消失之后又會做出落套動作，落到低位，等待下一次識別到有鋼信號時再執(zhí)行起套動作。如果在無鋼的情況下沒有落到低位，就會導致后面行進中的鋼撞到升起的活套輥上造成堆鋼。同理，位于軋線中后端、用于切頭切尾和切倍尺的飛剪也依靠各自的熱金屬檢測器信號的正常識別來做出剪切動作。因此，如果縮短出爐后的相鄰兩根鋼坯之間的時間間隔，將其頭尾相連軋制，就會使得熱金屬檢測器一直檢測到有鋼而無法正常識別出前后兩根鋼坯，飛剪與活套的動作會異常，進而造成堆鋼事故。這數(shù)秒不等的時間間隔在一定程度上影響了生產(chǎn)節(jié)奏，也造成了軋機電機空載時的能源消耗。

2 項目優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計的切入點為：使鋼坯在咬入首架軋機之前，首尾相連進入產(chǎn)線軋制；必須設(shè)計出一種分鋼方法，使得相鄰兩鋼在軋制到關(guān)鍵設(shè)備（飛剪與活套）之前分隔開一定的距離，以保證飛剪正常剪切、活套正常落套。因此，這種分鋼方法即是本設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)點。

本設(shè)計所述關(guān)鍵技術(shù)點是由以下方案實現(xiàn)的，步驟如下：①對于首尾相連的兩根鋼坯，當后一根鋼坯進入軋機的時候必須能夠得到識別。在現(xiàn)有的自動化控制邏輯中，物料識別是依靠軋機在咬入鋼坯的一瞬間，電流快速升高，超過了“設(shè)定門檻值”進而發(fā)出含鋼信號，這個含鋼信號就是鋼坯咬入軋機的識別標志，后續(xù)的級聯(lián)調(diào)速以及各種工藝控制都用到這個信號。目前，由于鋼坯之間首尾相連，軋機含鋼信號會持續(xù)不間斷，因此，不能正常識別是前鋼咬入還是后鋼咬入。因此，在首架軋機前，在距離首架軋機軋輥中心線1個整段鋼坯長度的位置放置1個熱金屬檢測器，用來檢測鋼尾消失的時間，這個時間就是本段鋼坯恰好咬入首架軋機的時間，即用放置的這個熱檢所監(jiān)測到的鋼尾信號來替代咬入軋機時的含鋼信號。②在解決了含鋼識別的難點之后，就要解決“分鋼”技術(shù)難點。本設(shè)計考慮到軋鋼工藝中級聯(lián)調(diào)速的特點——調(diào)整下游機架的速率會跟進影響到上游機架，使得上游所有機架的速率跟著被調(diào)整。為了不影響生產(chǎn)工藝的改變，消除因調(diào)控某架軋機的速率而導致的級聯(lián)調(diào)速受到影響，本設(shè)計便將分鋼點設(shè)定為最上游的架次，即在首架軋機處實現(xiàn)分鋼。

我們在400-PLC中編寫了相應(yīng)程序，實現(xiàn)的分鋼原理為：對于首尾相連的前后兩鋼，當識別到后鋼坯頭部恰好咬入首架軋機時，程序中會立刻發(fā)給首架軋機的交流主電機一個速降命令（斜坡函數(shù)）。此時，首架軋機開始速降，依靠下游機架不斷加快的軋制速率來保證合理的分鋼距離。本設(shè)計在與s7-400 plc相對應(yīng)的wincc主控畫面上寫入了人為可調(diào)的“低速持續(xù)時間”和“低速比例設(shè)定”參數(shù)設(shè)定塊。通過操作人員設(shè)定這2個參數(shù)，就可以控制首架軋機速降比例和持續(xù)時間。通過經(jīng)驗嘗試，最恰當?shù)膮?shù)設(shè)定便可以滿足前后鋼在經(jīng)過這個分鋼點之后能保證合理的跟鋼間距，從而保證后續(xù)關(guān)鍵設(shè)備的正常動作（倍尺剪正常切倍尺、切頭切尾剪正常切頭尾、活套正常落套）。

3 項目實施效果

通過以上設(shè)計，實現(xiàn)了鋼坯以首尾相連的方式咬入首架軋機，并在咬入首架的同時，以首架軋機作為分鋼點實現(xiàn)分鋼，使得經(jīng)過首架軋機之后的鋼坯隨著軋制速率的不斷加快而拉開越來越長的間距，滿足后續(xù)關(guān)鍵設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的要求，達到了縮短鋼坯軋制間隔時間的目的。

本文提出了一種頭頂尾出鋼的縮時設(shè)計，通過可編程邏輯控制器PLC控制本過程。我們在距離首架軋機軋輥中心1個整段鋼坯長度的位置增設(shè)了1架熱金屬檢測器，其所采集的輸入信號通過硬線連接到plc輸入模板，并預留其輸入地址為I0.0。對于正在通過1（首架軋機軋制中心）的整段鋼坯，我們把檢測到此段鋼坯消失的信號就作為本段鋼坯恰好咬入首架軋機軋輥的含鋼信號。一旦識別到鋼坯咬入，程序中會立刻發(fā)給首架軋機的交流主電機一個速降命令（斜坡函數(shù)），此命令發(fā)送至西門子變頻器，由變頻器控制首架軋機速降。待低速持續(xù)時間計滿后，低速給定撤銷，進入下一識別周期，不斷循環(huán)往復，達到縮時、節(jié)能的目的。

4 結(jié)束語

通過實施精品棒材生產(chǎn)線粗軋軋件頭頂尾程序創(chuàng)新改造項目，增強了設(shè)備的運行能力，滿足了生產(chǎn)需求，提高了軋線作業(yè)率要求。

參考文獻

[1]趙建明.線棒材加熱爐出鋼節(jié)奏與時序控制探討[J].工業(yè)加熱，2010（04）.

[2]張西中，王利民，劉立新.基于WinCC和Step7的S7-400H冗余系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2007（01）.

[3]席英杰，劉文麗.簡述西門子S7-300/400的通訊功能及工業(yè)應(yīng)用[J].自動化與儀表，2007（01）.

〔編輯：張思楠〕