步進式加熱爐順控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

顧鵬沖

摘 要：本文根據(jù)步進式加熱爐自動控制工藝流程，為了將從煉鋼的連鑄機或板坯庫接收的板坯自動送至軋機軋制，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)計步進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)物料跟蹤和步進梁控制，步進梁按照設(shè)定的步距周期運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軋制。

1 物料跟蹤系統(tǒng)設(shè)計

物料由連鑄輸送過來的合格板坯進入加熱爐入爐側(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，由裝鋼機將板坯送至爐內(nèi)放在步進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)步進機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算物料位置和出鋼機行程，執(zhí)行出鋼動作自動開啟出料爐門出鋼機將物料從爐內(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進行軋制。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

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行測長、測寬、測溫和自動稱重定位并進行稱重，根據(jù)Level 2生產(chǎn)計劃核對板坯信息，與計劃不符將退回，信息無誤，根據(jù)裝爐計劃與板坯長度規(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判斷前方輥道運行狀態(tài)和將要經(jīng)過的加熱爐裝鋼機運行狀態(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，將高速運行的輥道切換為低速運行，根據(jù)布料方式以及板坯長度計算板坯定位目標(biāo)位置，在板坯頭部或者尾部距離目標(biāo)位置1米位置將輥道運行速度改為斜坡控制，以實現(xiàn)板坯精準(zhǔn)定位控制。

2.4 裝鋼機、裝料爐門的控制

當(dāng)板坯自動定位完成后進行裝鋼行程計算。判斷爐內(nèi)空位位置能否裝鋼，如能則進行裝鋼機設(shè)定；如不能則等步進梁一個動作周期結(jié)束后，再判斷可否裝鋼，直到有空位時，進行裝鋼機設(shè)定。然后對裝鋼機自動運行和啟動進行判別，如滿足，爐門打開至全開位置，托桿從原始位置前進，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)在距輥子端面50㎜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裝有編碼器用于板坯精確定位。每一組輥道設(shè)計一個獨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

3.1 步進梁自動控制

步進梁手動控制時可以進行分解動作即：步進梁上升、下降、前進、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)需要進行選擇。步進梁周期運行圖如圖4所示。

步進梁自動運行有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”，則步進梁在走完正在運行的步進周期后停下來，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)運行指令。出鋼優(yōu)先—步進梁的運行不受“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)計一個存儲單元，存儲爐內(nèi)每一塊板坯的信息，步進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

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)計熱金屬檢測器（HMD），每組輥道有一個位置編碼器。

4.1 出鋼機、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)，計算出鋼行程。等待二級下發(fā)出鋼指令和出鋼機設(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，出鋼機自動前進至計算目標(biāo)位置，出料爐門升至全開位同時出鋼機上升至上位，出鋼機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。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)定性和運行可靠性，提高步進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)，降低勞動強度。

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