一種步進式加熱爐順序控制功能的介紹

劉穎杰

（唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北唐山 063000）

1.加熱爐工藝流程

板坯通過熱送輥道送進熱軋廠區的板坯庫后，可采取熱裝和冷裝2種方式來裝入爐內。熱裝是當連鑄區域軋線的生產計劃相符合時，檢測合格的溫度高的連鑄鑄坯通過與加熱爐區域的板坯庫輥道相連接的板坯運輸輥道運送至裝料輥道，經測長、測寬、板坯照核后送往加熱爐的爐前指定位置，板坯在指定的加熱爐區域前，按照布料圖進行精確的定位，準備裝鋼機裝爐；冷裝是在出鋼側連鑄進板坯跨輥道處設置1臺垛板臺，將從連鑄過來需要下料的板坯進行下線，再由板坯庫夾鉗吊車將鋼坯按要求吊置在板坯庫。另外，在板坯庫在裝鋼輥道兩個板坯跨處分別設置1臺卸板臺，當有軋制計劃時由夾鉗吊車提前逐塊將板坯庫內指定的板坯吊到卸板臺上，然后經入爐輥道測長和測寬，在板坯照核成功后送往加熱爐的爐前輥道，板坯在指定的加熱爐爐前按照布料圖通過輥道上安裝的增量型編碼器來進行定位，準備裝鋼機裝爐。加熱爐工藝流程如圖1所示。

板坯在輥道上的定位，主要依靠輥道增量型定位編碼器和冷金屬檢測器完成，當冷檢檢測到輥道上有板坯經過時，增量型旋轉編碼器便開始計數，當板坯尾部通過冷金屬檢測器，計數結束，便可以計算出板坯長度。具體測長方法如下：已知2個冷熱金屬檢測器CMD1、CMD2之間距離為L1，板坯庫測長輥道上裝有增量型編碼器PLG。編碼器用于計算板坯行走的距離，冷金屬檢測器是用來檢測板坯的頭部和尾部所在的位置。板坯沿著輥道由CMD1向CMD2方向運動，當板坯的頭部經過CMD2時，編碼器的高速計數模板采集的脈沖數就會被清零，這樣隨著板坯的持續通過，板坯的長度增長與采集的脈沖數成正比，當CMD1檢測到板坯尾部位置時記下編碼器讀數P1，通過收集的脈沖數就可計算板坯的長度為：L=L1+P1＊K1，其中，L為板坯長度，L1為冷熱金屬檢測器CMD1和CMD2之間的距離，P1為增量型編碼器PLG的計數值，K1為脈沖折算系數，可以由輥徑、脈沖數、減速比計算，也可以實際測算。板坯的測寬方法，主要依靠板坯庫輥道兩側的激光測距儀來完成的[1]。

板坯到達裝料輥道后，如果冷金屬檢測器檢測到爐前沒有板坯，且裝鋼機在原位，則裝料輥道啟動，繼續將板坯運往爐側。到達爐側以后，將啟動爐前定位功能，通過冷金屬檢測器CMD和增量型編碼器PLG的組合，根據二級下發的坯料長度數據L1，當金屬檢測器CMD檢測到板坯尾部時，增量型編碼器PLG開始計數，同時輥道開始減速，待到板坯定位完成后，輥道完全停止，L2=（LL1）/2+L0，其中，L為加熱爐爐內的寬度，L0為冷金屬檢測器CMD到爐子爐墻墻的距離，L1為坯料的長度，L2為冷金屬檢測器CMD到坯料尾部的距離。

板坯在爐前定位完成后，在爐內位置空間和其他設備聯鎖條件滿足的情況下，即可進行裝鋼過程。首先進行推正動作，裝料桿低速向前行進，用推頭頂著板坯向前移動一定的距離，將已定位完成但歪斜的板坯推正。根據二級系統下發的板坯數據，得知板坯的寬度B，裝鋼機推頭到輥道爐墻側的距離M，由此得知推正距離L3=M-B，裝鋼機在后下位前進，進行板坯的推正動作，前進的同時，同裝鋼機的水平位移成線性關系的絕對值編碼器對裝鋼機的水平位移進行檢測，當絕對值編碼器檢測到板坯的位置為L3時，裝鋼機停止前進。裝鋼機在執行下一步驟的后退動作同時，裝料爐門打開，裝料側有兩扇爐門，分別采用液壓傳動，通過線性位移傳感器檢測位置。裝料爐門完全打開后，裝鋼機托起板坯開始上升，由液壓缸驅動，上升至上極限位接近開關位置后，裝鋼機停止上升。根據計算得知板坯與上一根板坯在爐內的距離后，裝鋼機向前水平運動將板坯送到步進梁上方，同裝鋼機的水平位移成線性關系的絕對值編碼器對裝鋼機的水平位移進行檢測。到達位置后，裝鋼機緩慢的將板坯放在步進梁上且繼續下降，到達下極限位接近開關位置后，裝鋼機停止下降，然后裝鋼機回退到原始位置，到達原位后裝料爐門關閉。

板坯放入加熱爐內進行加熱，步進梁通過矩形運動，將板坯從裝料端運送到出料端，板坯在加熱爐的預加熱段、第一、二、三加熱段和均熱上、下加熱段6個溫控段進行的充分加熱，溫度達標的板坯在出料端的激光檢測器處等待，加熱爐爐底的步進梁采用液壓缸驅動。為了保證設備安全可靠的精確運轉和實時監控步進梁工作狀態，在步進梁的平移液壓缸組和升降液壓缸組上，各設置有位移傳感器，分別用于活動梁垂直方向和水平方向的位置檢測。步進梁的運行軌跡為矩形，分水平和升降兩種運動模式。機械設備在水平和升降過程中的移動速度是逐漸變化的，其目的是為了保證水梁墊塊以很慢的速度托起板坯（即輕抬輕放）和步進梁水平運動慢速啟停，防止步進機構產生沖擊和震動。步進梁的運行軌跡如圖2所示。

通過平移液壓缸驅動與其連接在一起的機械框架，步進梁在提升框架的滾輪上進行水平方向的運動，此時升降缸處于鎖定狀態。步進梁通過升降液壓缸驅動提升框架，使滾輪沿著斜面向上滾動來完成升降運動，此時平移缸處于鎖定狀態。因特殊情況板坯在爐內加熱時間超時間時，要求步進梁停在中位與固定梁同一標高或進行踏步，防止板坯被燒變形和固定梁印的黑印加深，生產時，步進梁停原位，板坯加熱到合適的軋制溫度后，被運送到出料側激光檢測裝置處。

步進梁的控制方式分本地操作箱操作和集中操作臺操作。本地操作箱操作模式下，操作工通過旋轉現場操作箱上的轉換開關，來選擇步進梁的手動或單動控制模式，通過按鈕來控制步進梁升降、前進后退動作或一個循環。集中操作臺操作模式下，操作工可通過客戶機的一級控制畫面進行操作，包括手動或自動控制步進梁前進后退、上升下降；也可選擇自動循環、踏步和等高等功能。當一級自動運行的條件都滿足時，出料端激光檢測儀檢測到有鋼坯到出鋼位時步進梁走完當前的循環過程后停止在原位。如果在本地操作箱或集中操作臺按下急停按鈕時，無論步進梁出于任何一種模式或動作，此時步進梁都必須完全停止。

啟動出鋼后，出鋼機開始動作，根據板坯的寬度、板坯過激光檢距離和出鋼機到激光檢測器的距離，來計算出鋼機前進的距離。出鋼機前進同時，出料爐門打開到半上升位，爐門位置靠位置傳感器檢測，出鋼機位置靠絕對值編碼器檢測。待出鋼機前進到一定位置后，出料爐門繼續上升，打開到上極限位置后，出料爐門停止動作。出料側有一扇爐門，采用液壓傳動。出鋼機前進到指定位置后，出鋼機托起板坯開始上升，由液壓缸驅動，上升至上極限位接近開關位置后，裝鋼機停止上升，然后托出板坯，并放在出料輥道的中心線上，然后出鋼機退回原位，到位后出料爐門關閉。出料輥道啟動，把板坯運往軋機軋制，板坯的位置跟蹤靠輥道兩側的熱金屬檢測器HMD進行定位。

2.加熱爐順控設備組成

裝料輥道位于加熱爐裝爐側，用于板坯在加熱爐前的運輸和定位，全長約167m，每隔一段固定距離處設置一個檢測板坯位置的冷金屬檢測器（CMD），用來實現板坯的自動跟蹤及輥道的啟停，在每爐爐側的裝料輥道上設置一臺增量型編碼器，計算板坯的行走距離，來控制板坯在爐前輥道上定位的準確性。出料輥道位于加熱爐出爐側，用于將出鋼機取出的板坯運輸至除鱗輥道或返回板坯庫，輥道全長134m，每隔一段固定距離處設置一個檢測板坯位置的熱金屬檢測器（HMD），用來實現板坯的自動跟蹤[2]。

裝鋼機位于加熱爐裝料側，已定位完成的爐前輥道的板坯通過其裝入爐內，裝鋼機有4根機械裝料桿，該設備分為進退和升降兩種動作。裝料桿通過同步軸連接在一起，上升下降靠液壓缸驅動且同步軸同步運動，上下極限位置靠接近開關來檢測，前進后退靠電機驅動，裝料桿通過橫置連接桿來實現同時前進或后退，裝鋼機擋塊跟托臂做成一體，墊塊分體設計。

爐底步進梁機械用來支撐加熱爐平移框架和動梁、固定梁的水梁立柱，還有加熱爐內加熱的板坯，使板坯在爐內做循環矩形步進運動的設備。其機構具有正逆循環、前后踏步、等高位等待等功能，液壓缸靠電磁比例閥的收到輸出信號來實現動作。升降液壓缸通過安裝在缸體里的磁尺來監測位移率，橫移缸通過安裝在缸體和副缸里的磁尺來監測位移率，并在下一次相同的循環中進行補償修正。采用雙輪斜軌式步進機構，爐底步進機械為通過液壓缸驅動、雙滾輪斜軌式結構，由平移提升框架、平移提升導向裝置、平移升降液壓缸、提升平移滾輪以及上升斜軌座等機械設備組成。

出鋼機用于將爐內加熱完成的板坯取出放于出料輥道上，由左右2個機體組成。每臺出鋼機由2個平移傳動裝置、6根出料桿、2個液壓缸、杠桿裝置、壓輥裝置等組成；出料桿的上升或下降由液壓缸推拉實現，水平移動由電機通過減速器帶動齒輪、出料桿上的齒條實現；每臺出鋼機的左右2個機體既可以單獨運動又可以聯動。用絕對值旋轉編碼器控制出料桿的水平工作行程，根據加熱爐內不同的板坯寬度規格，出料桿對應不同的水平工作行程，并使用2個接近開關控制出料桿的水平極限位置；通過2個接近開關控制液壓缸活塞桿的前后極限位置。

3.結語

加熱爐把板坯加熱到適合軋制的溫度，降低變形抗力，提高鋼的可塑性使其更加容易變形。加熱溫度合適的鋼，軋制時可以用較大的壓下量，減少因沖擊造成的軋機設備事故，提高軋機的生產效率，降低軋制耗能，同時加熱能改善板坯的內部組織和性能。