顧鵬沖

摘 要：本文根據(jù)步進(jìn)式加熱爐自動控制工藝流程，為了將從煉鋼的連鑄機(jī)或板坯庫接收的板坯自動送至軋機(jī)軋制，將加熱爐自動順控系統(tǒng)劃分為上料系統(tǒng)、爐內(nèi)跟蹤系統(tǒng)和出料系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)步進(jìn)式加熱爐全自動控制程序以及物料跟蹤控制流程。

關(guān)鍵詞：加熱爐；自動控制；步進(jìn)梁；物料跟蹤

中圖分類號：TG307 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0065-02

板坯進(jìn)入上料輥道上經(jīng)過稱重、測長、核對、測溫后，按布料圖在爐前進(jìn)行自動定位和自動裝爐。板坯入爐后開始爐內(nèi)物料跟蹤和步進(jìn)梁控制，步進(jìn)梁按照設(shè)定的步距周期運(yùn)行將板坯送至出料區(qū)域。并將板坯準(zhǔn)確放在出料輥道上，再由出爐輥道輸送至粗軋機(jī)軋制。

1 物料跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物料由連鑄輸送過來的合格板坯進(jìn)入加熱爐入爐側(cè)輥道，物料經(jīng)過測長、測溫、測寬和稱重由加熱爐二級照核通過后啟動輥道送至爐前輥道定位，定位方式采用 “梅花布料”方式，定位完成后，具備裝鋼條件后自動開啟裝料爐門，由裝鋼機(jī)將板坯送至爐內(nèi)放在步進(jìn)梁的固定梁上并且自動將物料信息送至爐內(nèi)，開始爐內(nèi)物料跟蹤，物料由爐內(nèi)步進(jìn)機(jī)械一步步將送至加熱爐出料側(cè)，并且物料被加熱到工藝要求的溫度。當(dāng)出爐激光光柵檢測到該物料并且步進(jìn)梁完成當(dāng)前的正循環(huán)周期后等待出爐。PLC在接收到出鋼命令后同時計(jì)算物料位置和出鋼機(jī)行程，執(zhí)行出鋼動作自動開啟出料爐門出鋼機(jī)將物料從爐內(nèi)托出放置在出鋼側(cè)輥道上，并將物料信息從爐內(nèi)傳送至出爐輥道，有出爐輥道將物料送至軋機(jī)進(jìn)行軋制。加熱爐自動化跟蹤系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

2 上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上料系統(tǒng)分為10組C1-C10，其中C2、C4、C6、C8組輥道為爐前輥道，C10輥道板坯信息核對區(qū)域，C1板坯緩存區(qū)域，C3、C5、C7、C9組輥道為爐間輥道。輥道間設(shè)計(jì)激光光柵（CMD），每組輥道有一個位置編碼器。順控系統(tǒng)檢測元件布置如圖2所示。

2.1 上料輥道板坯信息核對

上料輥道自動請求連鑄或者板坯庫送料，接料后自動對板坯進(jìn)行測長、測寬、測溫和自動稱重定位并進(jìn)行稱重，根據(jù)Level 2生產(chǎn)計(jì)劃核對板坯信息，與計(jì)劃不符將退回，信息無誤，根據(jù)裝爐計(jì)劃與板坯長度規(guī)格自動分配爐號和列號，自動啟動上料輥道開始上料系統(tǒng)跟蹤控制。

2.2 板坯自動輸送

上料板坯在C10輥道核對完成后，板坯輸送控制系統(tǒng)自動按照預(yù)入爐爐號和列號將板坯送至相應(yīng)爐前輥道，并且自動完成爐前定位，板坯在自動向前輸送過程中時實(shí)判斷前方輥道運(yùn)行狀態(tài)和將要經(jīng)過的加熱爐裝鋼機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。通過輥道間CMD跟蹤板坯頭尾控制輸送輥道啟停與運(yùn)行速度，以及板坯信息傳遞。

2.3 板坯爐前自動定位

板坯尾部經(jīng)過預(yù)裝爐爐前輥道和爐間輥道激光光柵時，啟動自動定位控制程序，將高速運(yùn)行的輥道切換為低速運(yùn)行，根據(jù)布料方式以及板坯長度計(jì)算板坯定位目標(biāo)位置，在板坯頭部或者尾部距離目標(biāo)位置1米位置將輥道運(yùn)行速度改為斜坡控制，以實(shí)現(xiàn)板坯精準(zhǔn)定位控制。

2.4 裝鋼機(jī)、裝料爐門的控制

當(dāng)板坯自動定位完成后進(jìn)行裝鋼行程計(jì)算。判斷爐內(nèi)空位位置能否裝鋼，如能則進(jìn)行裝鋼機(jī)設(shè)定；如不能則等步進(jìn)梁一個動作周期結(jié)束后，再判斷可否裝鋼，直到有空位時，進(jìn)行裝鋼機(jī)設(shè)定。然后對裝鋼機(jī)自動運(yùn)行和啟動進(jìn)行判別，如滿足，爐門打開至全開位置，托桿從原始位置前進(jìn)，推鋼面（托桿上的定位面）碰到鋼坯，將輥道上的鋼坯向爐子方向推送，直到設(shè)在距輥?zhàn)佣嗣?0㎜處的激光檢測器檢測到鋼坯的邊緣時，推送動作停止，執(zhí)行自動裝鋼控制流程如圖3所示。

2.5 上料輥道物料跟蹤

上料輥道分為10個跟蹤單元分別為C10-C1，每組輥道間裝有激光光柵（CMD）用于跟蹤板坯頭尾位置，每組輥道上有一臺電機(jī)裝有編碼器用于板坯精確定位。每一組輥道設(shè)計(jì)一個獨(dú)立的存儲單元用于存儲板坯信息和各存儲單元間板坯信息的傳遞。

3 爐內(nèi)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 步進(jìn)梁自動控制

步進(jìn)梁手動控制時可以進(jìn)行分解動作即：步進(jìn)梁上升、下降、前進(jìn)、后退。控制模式分為一周期正循環(huán)、裝出爐一周期正循環(huán)、只出爐一周期正循環(huán)、一周期逆循環(huán)、踏步、停中位，根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行選擇。步進(jìn)梁周期運(yùn)行圖如圖4所示。

步進(jìn)梁自動運(yùn)行有2種方式，即裝鋼優(yōu)先和出鋼優(yōu)先。裝鋼優(yōu)先—程序判斷“裝鋼有空位”，則步進(jìn)梁在走完正在運(yùn)行的步進(jìn)周期后停下來，等待裝鋼。當(dāng)爐內(nèi)激光檢測器檢測到板坯時，完成本次循環(huán)，等待下一次循環(huán)運(yùn)行指令。出鋼優(yōu)先—步進(jìn)梁的運(yùn)行不受“裝鋼空位”的影響。當(dāng)爐內(nèi)激光檢測器檢測到板坯時，完成本次循環(huán)，等待下一次循環(huán)運(yùn)行指令。

3.2 爐內(nèi)物料跟蹤

裝鋼完成后開始爐內(nèi)板坯信息跟蹤，根據(jù)爐內(nèi)最大裝鋼量為每一塊板坯設(shè)計(jì)一個存儲單元，存儲爐內(nèi)每一塊板坯的信息，步進(jìn)梁每移動一步各個存儲單元信息完成此傳遞。

4 出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

出料系統(tǒng)分為9組D1-D9，其中D1、D3、D5、D7組輥道為出爐輥道， D2、D4、D6、D8組輥道為爐間輥道。輥道間設(shè)計(jì)熱金屬檢測器（HMD），每組輥道有一個位置編碼器。

4.1 出鋼機(jī)、出料爐門的控制

當(dāng)待出爐板坯走到爐內(nèi)光柵位置后，將爐內(nèi)數(shù)據(jù)緩存區(qū)數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，根據(jù)待出爐板坯寬度數(shù)據(jù)，計(jì)算出鋼行程。等待二級下發(fā)出鋼指令和出鋼機(jī)設(shè)定，收到二級出鋼指令和出鋼爐號后，自動啟動出鋼控制程序，出料爐門升至半開位，出鋼機(jī)自動前進(jìn)至計(jì)算目標(biāo)位置，出料爐門升至全開位同時出鋼機(jī)上升至上位，出鋼機(jī)自動后退至后位后將板坯放置出料輥道上，出料爐門全關(guān)。

4.2 出料輥道的控制

出鋼完成后，出料輥道自動啟動，根據(jù)輥道間熱金屬檢測器信號跟蹤板坯位置并自動啟動后續(xù)輥道將板坯送至粗軋機(jī)。通過輥道間熱金屬檢測器信號跟蹤板坯頭尾控制輸送輥道啟停與運(yùn)行速度，以及板坯信息傳遞。

4.3 出料輥道物料跟蹤

出爐輥道分為9組為D1-D9，每組輥道設(shè)計(jì)一個存儲單元，板坯出爐后，板坯信息由爐內(nèi)存儲單元傳遞到相應(yīng)的出爐輥道存儲單元內(nèi)，由此開始出爐輥道板坯信息跟蹤。每組輥道間裝有熱金屬檢測器，用于跟蹤板坯位置和信息傳遞觸發(fā)信號。出爐存儲單元信息與上料輥道存儲單元內(nèi)容相同。

5 結(jié)語

檢測元件和編碼器穩(wěn)定性是加熱爐全自動順序控制的基礎(chǔ)，應(yīng)用穩(wěn)定檢測元件可以很好地提高加熱爐順序控制穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性，提高步進(jìn)式加熱爐自動化信息化控制水平；提高上產(chǎn)效率和勞動效率；操作人員在自動模式下不需要修正或更改板坯信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)，降低勞動強(qiáng)度。

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