加熱爐上料系統控制結構優化

楊 超，高亞廣，張亞壘

（大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

大型軋鋼廠棒材生產線主要用150mm和200mm兩種寬度規格的方坯，裝鋼時換不同寬度鋼坯時，需要人工調節取料小車上接近開關的位置來實現對取料小車前進到位和后退到位的位置改變。因空間狹小，環境復雜，精確調整位置較為困難，容易產生事故，影響生產節奏。為了提高取料裝置的穩定性，減少生產事故，對加熱爐上料臺架平托取料裝置的控制方式進行優化，取得了良好效果。

1 取料裝置簡介

1.1 取料裝置改造背景

在線棒型材等生產線生產中，由于產品規格的多樣性及節能的要求，熱送越來越多，設備設計的缺陷逐步顯露出來，由于合同訂單的增多增加了設備運轉的負荷時間，設備損壞的程度也在日趨嚴重。上料臺架擋料臂及上料出口輥道頻繁出現故障及事故，嚴重影響上料及軋制節奏，造成重大經濟損失。

目前大型軋鋼廠的加熱爐區自動控制方面較為穩定，控制程序及液壓系統較為先進，但是有在調試投產后不斷開發新品種及軸承鋼的生產量增大、生產節奏加快，加熱爐區的溫度也在不斷增大。上料臺架在熱送鋼時，鋼的溫度在600度以上，經常將上料臺架液壓系統中的管路、液壓缸及密封等燒壞，造成液壓油外噴著火，經濟損失嚴重。由于生產任務的增加，3噸重鋼坯從上料臺架自由滑落砸輥道的頻率的增加，造成輥道底座及橫梁變形輥道、平行度無法找正、動力不足帶不鋼坯、輥道被砸斷等故障率倍增。同時還嚴重影響到熱送率，影響上料及出鋼節奏從而影響到品種鋼（軸承鋼等）要求的加熱溫度而造成次品、廢品等產品質量問題，鑒于以上情況，很有必要對現有的上料系統的控制結構進行改進，保證上料的正常運轉，防止此類事故的發生。

1.2 取料裝置結構簡介

加熱爐上料臺架平托取料裝置包括兩套平行設置的底座、橫移小車、安裝在橫移小車兩端的兩套取料臂、用于驅動取料臂的升降液壓缸和用于驅動橫移小車運動的橫移液壓缸，兩套底座分設于上料輥道兩側、且延伸方向與上料輥道的上料方向相同，橫移小車包括水平設置的矩形框架結構、安裝在矩形框架結構兩端的第一支座和安裝在矩形框架結構中部的第二支座，取料臂中部與第一支座上端鉸接，下端與水平安裝在矩形框架結構上的升降液壓缸的活塞桿端部鉸接，橫移小車每端設置兩套車輪與底座上表面滾動配合，橫移液壓缸水平設置、且其活塞桿端部與設置在矩形框架結構中部的第二支座鉸接。取料臂為L形結構，其拐角處與第一支座上端鉸接，矩形框架結構兩端分設兩套水平安裝的升降液壓缸，升降液壓缸的軸線方向與橫移小車運動方向相同，升降液壓缸的活塞桿端部與取料臂較短段的下端鉸接。橫移液壓缸借助于基座水平安裝在上料輥道前方、且其軸線與升降液壓缸的軸線平行，其活塞桿端部與第二支座鉸接。

1.3 取料裝置的優點

取料裝置由液壓系統及機械傳動機構實現，遠離熱送時熱鋼區域，在溫度適中的環境下適于對設備進行點檢及維護，拆卸簡單方便，減少了備件消耗，降低了使用及備件成本；操作簡單、方便，操作情況一目了然，維修方便、快捷，解決了因熱送紅鋼時將設備燒壞及著火引起的設備損壞，輥道長時間被砸造成架子變形、輥道斷裂的事故隱患及備件消耗的問題，使用穩定性及可靠性強，同時避免了因上料節奏的影響造成的加熱溫度達不到而產生次品、廢品的問題。

1.4 取料裝置功能簡介

在具體使用過程中，上料臺架步進上料至擋料鉤，橫移液壓缸將橫移小車向前推到托鋼位置，此時前進到位接近開關有信號，橫移小車停止，升降液壓缸動作從而帶動取料臂升降，托起鋼坯，橫移液壓缸帶動橫移小車架子后退上料輥道處，此時后退到位接近開關有信號，橫移小車停止，升降液壓缸下降，取料臂將鋼坯托放至上料輥道上，進行加熱爐裝鋼。

2 取料裝置存在的問題

2.1 頻繁調節接近開關造成次生事故

調節接近開關時，需要電氣人員去操作臺掛牌，禁止操作，嚴重影響裝出鋼節奏，容易產生多余的空步，空間狹小，不容易調節。另外，頻繁調節接近開關，經常導致接近開關在使用周期內就壞掉，產生事故，影響裝鋼，增加備件費用。

2.2 取料裝置取料過程中走位不準而取雙鋼或掉鋼

取料裝置取料過程中走位不準而取雙鋼或掉鋼，處理起來比較麻煩，必須通過天車進行處理，且影響時間長。兩根鋼放到裝鋼輥道上，裝爐軌道轉動帶不動，這種情況不好處理，影響時間最長。調度通知設備和軋鋼人員到場，配合操作工和天車，天車把鋼吊走，天車吊鋼坯時容易壓壞電機。取料小車橫移過近，沒到取料位置就停，取料時可能取不上料，放料時可能掉鋼，砸壞減速機，或者放料位置偏，裝鋼時裝不進爐。鋼坯在軌道上要求盡量偏向南側，這樣鋼坯在裝鋼過程中才能遠離爐內口處的水梁，如果走位不準會出現鋼坯撞在水梁上還裝不進去鋼。這些事故都是因為接近開關位置不準確，導致橫移小車走位不準而造成。

2.3 操作工不能自主控制裝鋼節奏

當裝鋼的鋼坯寬度變化時，操作工通知電工調節取料裝置的接近開關位置后，才可以繼續裝鋼。在中途出現故障后，操作工都必須切換成手動模式，而且還需要現場有人監控，相比自動控制而言，增大了操作工的工作量，還降低了裝鋼效率。

3 取料裝置控制方式優化

3.1 固定接近開關位置

將接近開關的位置設定在易于觀察，便于點檢維修的位置，以后這個位置不再因換鋼坯而調整，從而確定前進到位和后退到位的初始位。同時加長接近開關信號檢測板的長度，便于控制橫移小車的移動距離。

3.2 增加延時程序通過時間控制走位

更改程序后，接近開關感應到信號后，采用延時停止的方法分別確定150和200方坯的取料位和放料位。橫移小車控制程序調整具體見圖1。

圖1 橫移小車控制程序圖

通過多次試驗，確定了延時時間。取料時，當前進到位接近開關感應到信號后，延時幾秒停止，取料裝置能正好取到料。放料時，當后退到位接近開關感應到信號后，延時幾秒停止，取料裝置能正好將料放到輥道上。

3.3 wincc畫面上增加150mm和200mm的選擇圖標

在wincc畫面上增加了鋼坯切換的選擇圖標，當換鋼坯時，操作人員只需在畫面上點一下，就可完成取料的切換。選擇圖標見圖2。

圖2 選擇圖標

4 應用效果

4.1 取料裝置運行的穩定性提高

上述措施實施后，取料裝置運行安全穩定，事故率也由改進前每周一次，降低為改進后兩月一次。隨著取料裝置不用再頻繁調節接近開關，檢修時設備人員對接近開關進行緊固檢查即可，因接近開關而產生的事故也隨之減少，通過時間控制取料小車后，取料小車走位也更準確，取料裝置的穩定性得到了提升。

4.2 取料裝置取雙鋼或掉鋼事故明顯減少

由于一根鋼坯兩頓多重，一旦取雙鋼放到輥道上，輥道帶不走鋼，輕則造成個別輥道電機過載跳閘，重則整組輥道過載跳閘。改進后，取料走位準確，取雙鋼的情況很少發生。取料小車前進的少，取鋼不穩，一旦掉鋼，很可能砸壞設備，改進后，取料裝置走位更準確，掉鋼事故幾乎很少發生，區域整體事故時間下降。

4.3 備件費用減少

頻繁的調整接近開關，容易造成接近開關意外損壞，改進前，每月都需更換兩個接近開關，現在半年也才換一個。處理事故時，用天車吊鋼坯容易壓壞電機，改進前，每月最少換一個電機，改進后，半年才換一個電機。大大減少了備件的費用。

4.4 取料裝置因換鋼坯而停止裝鋼的時間減少

改進前，因換鋼坯而調整一次接近開關的時間大約20分鐘。改進后，只需要操作工在畫面上點一下鼠標，切換一下取料裝置取料模式即可，大大節省了時間，也省了人力。按兩天換一次鋼坯調節20分鐘計算，全年可省下3650分鐘。

5 結語

通過對取料裝置控制結構的優化，在對設備進行點檢及維護時，拆卸簡單方便，減少了備件消耗，降低了使用及備件成本；操作簡單、方便，操作情況一目了然易發現問題及隱患，維修方便、快捷，解決了因熱送紅鋼時將設備燒壞及著火引起的設備損壞，輥道長時間被砸造成架子變形、輥道斷裂的事故隱患及備件消耗的問題，使用穩定性及可靠性強，同時避免了因上料節奏的影響造成的加熱溫度達不到而產生次品、廢品的問題。

通過對取料裝置控制方式的優化，操作工可以自主控制裝鋼節奏，大大節省原來調節接近開關的時間，取料裝置的穩定性得到提升，相關事故也隨之減少，接近開關使用壽命增長，備件費用降低，取料裝置運行安全穩定流暢，優化控制取得了良好效果。