喂線處理平臺的開發(fā)研究

譚 楓，宋 瑤，趙大偉

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040)

1 合金芯線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

合金芯線技術(shù)是將各種添加劑(脫氧劑、脫硫劑、變質(zhì)劑、合金等)破碎成2mm以下顆粒，用冷軋普碳帶鋼借助包芯機包制成直徑φ8～φ16mm合金芯線，依靠喂線機，按預(yù)置長度將合金芯線喂入鋼包底部。合金芯線在鋼包底部熔化，添加劑不斷釋放到鋼水中，從而實現(xiàn)對鋼液進行脫氧、脫硫、微合金化、成分微調(diào)等作用，提高鋼水潔凈度。合金芯線技術(shù)具有設(shè)備造價低、占地面積小、操作靈活方便、易于管理等優(yōu)點，已經(jīng)被各鋼鐵企業(yè)所接受并納入常規(guī)工藝，現(xiàn)已成為鋼鐵企業(yè)主流技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。

上世紀80年代，合金芯線精煉技術(shù)在我國成功問世，已形成了多系列、高性能、全方位喂線技術(shù)體系。“十一、五”期間我國鋼鐵企業(yè)引進一批高端冶金設(shè)備，裝備水平普遍上了一個臺階，而喂線技術(shù)發(fā)展相對緩慢滯后，一是喂線設(shè)備不能滿足鋼企實際需求，喂線速度、喂線拉力、整機可靠性等均有待完善;二是外圍聯(lián)動設(shè)備一體化配合程度差、效率低;三是自動化程度不高、與中央計算機聯(lián)網(wǎng)不能實現(xiàn)協(xié)同控制，這些都會影響到鋼液處理質(zhì)量，延長處理時間，影響整體冶煉能力的發(fā)揮。國外已經(jīng)開始對合金芯線技術(shù)升級改造，將現(xiàn)代技術(shù)手段融入到合金芯線技術(shù)中，提出喂線平臺的技術(shù)理念。奧鋼聯(lián)已經(jīng)在新型喂線平臺開發(fā)中應(yīng)用一體化綜合喂線系統(tǒng)，實現(xiàn)新型喂線系統(tǒng)自動化、網(wǎng)絡(luò)化、處理平臺一體化和高效化，與精煉系統(tǒng)聯(lián)動化和模塊化，新型喂線平臺技術(shù)將是未來喂線技術(shù)發(fā)展的主流方向。

2 喂線處理平臺主要支撐技術(shù)

基于上述原因國內(nèi)迫切需要研制一種控制便捷、操作簡便、性能可靠的全自動、全液壓、網(wǎng)絡(luò)化、一體化綜合喂線處理平臺。通過廣泛市場調(diào)研，結(jié)合各鋼鐵企業(yè)實際需求，抽取其中關(guān)鍵技術(shù)要點，與現(xiàn)有合金芯線技術(shù)對接，確定了新型喂線平臺的主攻方向。新型喂線平臺主要支撐技術(shù)有:采用PLC為控制中心，利用人機接囗技術(shù)，通過變頻機械組合做為調(diào)速手段，采用液壓自動夾緊檢測機構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，研制一種可以順利實現(xiàn)平穩(wěn)、準確、可靠喂線的喂線設(shè)備;同時利用與喂線機及精煉系統(tǒng)配套的全液壓、全自動、復(fù)合移動升降平臺，高效完成喂線處理過程，從而實現(xiàn)與鋼鐵企業(yè)高端設(shè)備有效接軌，新型喂線平臺將成為大、中型鋼企一個重要精煉技術(shù)環(huán)節(jié)。

3 處理喂線平臺主要技術(shù)指標

3.1 喂線處理平臺主要功能

(1)平臺系統(tǒng)自動完成平臺前后移動、導(dǎo)向裝置升降、喂線機導(dǎo)管對中、夾緊芯線、自動喂線、到數(shù)停車、芯線反抽、回復(fù)原始工位等若干連續(xù)動作。

(2)主機采用二流、多輥、分數(shù)等創(chuàng)新機構(gòu)。(3)可用觸摸屏完成線長、線速設(shè)置及相關(guān)畫面顯示及操作。

(4)主機PLC可以與本機及上位機進行多種網(wǎng)連續(xù)控制。

(5)喂線速度無級調(diào)速，線速、線長、壓力、工作狀態(tài)實時顯示。

(6)平臺系統(tǒng)移動升降全液壓全自動控制，與主機一體化動作。

(7)帶有鋼包聯(lián)動系統(tǒng)，自動控制鋼包蓋上的喂線囗端蓋，控制信號和實時狀態(tài)都進入PLC系統(tǒng)，可在上位機進行操作和監(jiān)視。

3.2 喂線處理平臺技術(shù)參數(shù)

(1)喂線速度:10～420m/min;(2)喂線規(guī)格:直徑8～16mm;(3)主機功率:4×5.5kW;(4)喂線長度誤差:小于0.22 m;(5)平臺移動距離:0～2.5 m;(6)導(dǎo)向裝置升降:0～3.5m;(7)整機重量:5t。

4 喂線處理平臺網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

(1)一級工業(yè)以太網(wǎng)

這種喂線系統(tǒng)通過PLC的工業(yè)以太網(wǎng)接囗與上級計算機或者PLC進行通信。通過上位計算機上的窗囗界面可以顯示喂線機的運行狀態(tài)、報警信息、喂線實時長度和速度，可以從上位機預(yù)置喂線長度和速度，然后分別控制喂線動作、整機前進、導(dǎo)管升降，自動控制喂線機。

(2)二級PLC與觸摸屏的MPI網(wǎng)絡(luò)

喂線機通過MPI網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)PLC與觸屏之間的數(shù)據(jù)通信，簡化了接線，可以在觸摸屏上顯示報警、實時長度和速度、運行狀態(tài)，輸入預(yù)置長度、預(yù)置速度、自動控制指令等。

(3)二級PLC與變頻器的PROFIBUS－DP網(wǎng)

現(xiàn)場總線技術(shù)作為新一代控制系統(tǒng)是分散控制型控制系統(tǒng)的繼承、延伸和進一步發(fā)展，非常適合工廠綜合自動化的要求。采用PROFIBUS－DP現(xiàn)場總線的變頻器控制系統(tǒng)，不但節(jié)省安裝費用，而且將增強整個系統(tǒng)的可靠性，提高抗干擾能力，增強控制精度，信息傳輸速率可達1～12Mb/s，傳輸距離可達數(shù)公里。

喂線機通過PROFIBUS－DP網(wǎng)實現(xiàn)對變頻器的控制和狀態(tài)信息的反饋。改變了原來通過電位計給定不能很好控制喂線穩(wěn)定性的缺點，通過測速傳感反饋回PLC實現(xiàn)閉環(huán)控制，達到很好的穩(wěn)定性。

(4)喂線處理平臺的技術(shù)先進性

喂線機采用了二流、多輥分速組合結(jié)構(gòu)，每一流的機械結(jié)構(gòu)由分立的兩個驅(qū)動器同時各驅(qū)動三點咬入輥組成，采用同步技術(shù)協(xié)調(diào)兩臺驅(qū)動器的輸出同步，兩組電動機在結(jié)構(gòu)上交叉安裝，這樣在雙驅(qū)動都正常工作時保證了單流驅(qū)動能力得到雙倍提升的同時，多個咬入點也極大地減少了打滑和堵轉(zhuǎn)故障發(fā)生的可能性。雙驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以實現(xiàn)其中一臺驅(qū)動器發(fā)生故障不影響另一臺驅(qū)動器的工作，一旦其一發(fā)生故障的時候，可以采取切掉故障驅(qū)動器的辦法來應(yīng)急，另一驅(qū)動器則繼續(xù)工作，保證喂線順利進行，極大地提高了設(shè)備的可靠性。

喂線處理系統(tǒng)控制手段具有創(chuàng)新性:本系統(tǒng)采用PLC控制核心，并可接受用戶信號實現(xiàn)閉環(huán)控制;采用人機接囗技術(shù)交互更方便、友好;全新顯示畫面可實時顯示運行動態(tài)壓力等參數(shù);采用機電組合變頻方式，可實現(xiàn)一機三網(wǎng)控制;可以實現(xiàn)全自動網(wǎng)絡(luò)化遠程控制，能夠進行遠程操作;能夠一鍵式自動完成平臺前后移動、導(dǎo)向裝置升降、喂線機導(dǎo)管對中、夾緊芯線、自動喂線、到數(shù)停車、芯線反抽、返回原始工作等若干個連續(xù)動作。移動平臺及升降裝置與喂線機形成全液壓一體化控制，高效準確。

5 結(jié)語

新型喂線平臺不但控制手段先進，測控技術(shù)完善，自動化程度高，而且采用這一技術(shù)比傳統(tǒng)喂線方法更具有系統(tǒng)聯(lián)動效果好，一體化、集約化程度高、喂線穩(wěn)定、控制精準、污染少、效率高的優(yōu)點。可有效控制鋼液成分、節(jié)省合金、改變夾雜、提高質(zhì)量從而實現(xiàn)提質(zhì)降耗的目的。