海鑫公司鑫轧厂棒材加热炉热送自动控制方案

一、摘要 本文简要介绍了山西省海鑫钢铁公司鑫轧厂60万吨棒材加热炉热送自动控制系统。原设计出自北京钢铁设计研究总院，PLC采用美国GE90-30，以太网、Genius网、profibus网都是原来的结构。在原程序结构基础上笔者重新制定了主要设备的控制方案并重新编程，其中最关键的是热坯横移台架的定位控制；控制方法经北京钢铁设计研究总院电气总工岳淳指点，我本人用半个月的时间进行了计算和测试。目前海鑫公司鑫轧厂棒材已成功热送近一年，从热送辊道至入炉I段辊道全部自动，运行良好。 二、关键词 低温热金属检测器、编码器、高速计数器、冷热金属检测器、变频调速 三、概述 加热炉热送实现了我公司连铸连轧，钢坯热送后将明显减少加热炉煤气用量，为我公司煤气发电提供有利条件。 四、主要设备及流程介绍 我公司二炼钢2#连铸机拉出的钢坯从北侧冷床上翻到输出辊道上（热送辊道1段），由于棒材的厂房和炼钢的厂房不垂直，成85度角，所以热送辊道2段是一组摆动辊道。当热送辊道2段和热送辊道1段对齐后，热送辊道1段卸料，热送辊道2段上料。将炼钢的钢坯送到热送2段辊道指定位置后，热送2段辊道带着钢坯摆动到和热送3段辊道对齐，热送辊道2段卸料，热送辊道3段上料。钢坯进入热送3段辊道指定位置后，热坯横移台架的链条拨爪起动，将钢坯推到热坯提升机上，热坯提升机将钢坯提升到入炉1段辊道。只要钢坯顺利送到入炉辊道上，热送就成功了。 热送辊道1段归炼钢控制，从热送2段辊道开始归鑫轧棒材控制。热送辊道2段和热坯横移台架采用变频调速控制，热送辊道3段采用MCC控制，热送辊道2段摆动缸及提升机采用液压控制。由于整个控制同原来设计相比变化很大，因此对原来的控制不再描述。 五、热送自动控制功能 热送自动控制可分为以下几部分： 1、炼钢和棒材的生产信号交换 2、热送辊道的自动控制 3、热坯横移台架的自动控制 4、热坯提升机自动控制 下面将逐一介绍 六、炼钢和棒材的生产信号交换 1、棒材送炼钢的信号 1.1 准备好（棒材1操台上使用了1个带灯按钮） 热送区设备全部进入自动状态后，按准备好灯钮，准备好灯亮{再按一次灯灭}。说明棒材生产线准备好，同时将此信号传给炼钢的2号连铸机，等待炼钢送热坯。 准备好灯灭，说明棒材生产线没有准备好，要求炼钢停止给棒材供应热坯。 1.2 要钢信号（棒材1操台上使用了1个带灯按钮） 1.2.1 手动要钢 在准备好状态，热送2段辊道和炼钢辊道对齐，按一下要钢灯钮，要钢灯闪烁，表示向炼钢要一支钢。此信号同时传给炼钢2号连铸机。 1.2.2 自动要钢 在准备好状态，快速按要钢灯钮两次（1秒内），进入自动要钢状态；热送2段辊道和炼钢辊道对齐后，灯亮。否则灯灭。此信号同时传给炼钢2号连铸机。 2、炼钢送鑫轧厂棒材信号（棒材1操台上用1个信号灯显示） 2.1 灯光闪烁，这是从炼钢传来的第一个生产信号，说明2号连铸机生产正常，具备给棒材提供热坯的条件。 2.2 灯亮，这是炼钢传来的第二个生产信号，说明炼钢的钢坯已到热送1段辊道上，要求棒材立即开始热送。 2.3 灯灭，说明2号连铸机不具备热送条件。 两个厂的准备好信号是热送开始的前提，任一方准备好信号的消失都意味着热送中断，热送过程中炼钢2连铸只要见到要钢信号就向棒材送一支钢坯。 七、热送辊道的自动控制方案 选择自动要钢，热送2段在初始位，要钢指示灯亮；炼钢2#连铸操作台启动热送1段辊道；在热送辊道2段入口布置一个低温热金属检测器(下面简称热检)，当炼钢的钢坯进入热送辊道2段，热检发出有钢信号，热送辊道2段自动启动。距热送辊道2段末端4米布置了第二个热检，当第二个热检检到有钢信号后延时，热送2段辊道自动停止运转。要钢指示灯消失，摆动缸自动摆动到和3段辊道对齐后，热送辊道2段和热送辊道3段同时自动启动，当钢坯离开热送辊道2段后，热送辊道2段自动停止运行，摆动缸自动摆回到和热送辊道1段对齐，要钢指示灯自动变亮，自动向炼钢要下一支钢。进入热送辊道3段的钢坯，通过热送辊道3段热检检到有钢延时自动停止。至此辊道热送完成。 八、热坯横移台架的自动控制方案

图1 （图示热坯提升机上有钢，拨爪每次将钢坯推出距原位2.5米后自动返回） 热坯横移台架（以下简称台架）的结构如图1所示，是一个通过链条传动的水平横移设备，起始位是热送辊道3段，终止位是热坯提升机（以下简称提升机）。通过链条上的单向拨爪将热送辊道三段的钢坯推入台架，最终全部推到提升机上，是实现热送的关键设备。台架全长6米，因拉钢能力限制可存放12支钢坯(后来根据实际情况改为15支)，它是两厂热送的一个缓冲区域。在热送过程中，台架上钢坯支数将随着生产节奏的变化而变化，由于采用变频调速控制（西门子M440变频装置采用无编码器的矢量控制方案），手动推钢很难准确定位。所以必须由PLC控制自动完成。PLC首先要准确检测出台架上钢坯支数，然后计算出从台架上只推下一支钢坯到热坯提升机上，链条拨爪需要前进的行程，根据计算行程完成电机启动、停止和速度控制。 在进入自动状态前首先要检查台架上有无钢坯，所以安装了一个冷热金属检测器(简称冷检)，专门检测台架上是否有钢。只有台架上无剩余钢坯时，PLC对钢坯支数计算寄存器自动清零后才允许进入自动。 为了准确定位，在齿轮箱低速轴上安装了一个增量型编码器，在链条拨爪初始位安装了一个接近开关,即原位接近开关。进入自动状态时，首先要自动检测确认台架上无剩余钢坯；如果台架不在初始位，启动原位自动搜索功能，台架自动后退直到找到原位，同时置位（清零）高速计数器。进入自动状态后，接近开关将不再起作用。台架拨爪前进推钢，后退接钢，速度控制及定位完全靠编码器检测完成。编码器根据脉冲数和脉冲当量计算出电机速度和停止位置。 台架控制方案中主要控制功能有：原位自动搜索功能、钢坯自动记数功能、拨爪速度和行程计算功能、强迫启动功能、故障判断功能。下面分别介绍： 1、 原位自动搜索功能 正常情况下台架拨爪将一支钢坯准确地推到热坯提升机上后，会自动返回原位。实际工作中各种故障都可能引起台架拨爪停在台架的任何位置，此时台架会退出自动状态；当故障消除后，重新进入自动状态时，PLC检测到台架不在原位，台架电动机自动启动，按照当前位置计算出后退速度；如果高速计数器中存储的记数值丢失，台架电动机将以5HZ的转速使台架拨爪慢慢后退，直到找见原位接近开关，高速计数器置位（清零），原位自动搜索完成。 2、 钢坯自动记数功能 无论台架上有几支钢坯，拨爪每次启动后只允许从台架上准确地将一支钢坯推到提升机上。所以台架上钢坯的记数在任何时候都必须精确无误，通过热送辊道3段热检检测的有钢信号使台架上钢坯记数寄存器自动加1，提升机上接到一支钢坯并完成一次提升后，寄存器自动减1。为保证记数的准确性，PLC对触发信号采用滤波（延时）或置复位处理后形成上升沿（或下降沿）触发寄存器。现场使用效果非常好。 3、 速度和行程计算功能 有关台架拨爪速度和行程的计算方法如下： 行程计算公式： S=L—(N—1)*150 S：链条拨爪的前进行程 L：台架总长 N：台架上的钢坯支数 150：钢坯端面150mm 速度计算公式：

V：电机速度（程序和传动装置对电机速度进行了限幅控制） K：斜率（K=2a    a:加速度） 脉冲当量计算公式： i=c/4096 c： 链轮周长 4096：编码器一周是4096个脉冲 4、 强迫启动功能 实际生产中，当棒材线出现短时间的停机时，将形成入炉辊道和提升机上都有钢坯。为保证连续热送，从炼钢通过热送辊道送来的钢坯需要积存在台架上，此时台架拨爪自动将热送来的钢坯推到距拨爪原位2.5米的位置后自动返回原位。直到台架上钢坯的支数大于15支。如图1所示便是这一现象。 当炼钢出现钢坯短时间跟不上棒材轧制需要时，为保证连续热送，需要将台架上现存的钢坯不断地推到提升机上，此时操作工可以按下强迫启动按钮，台架拨爪启动将一支钢坯推到提升机上然后自动退回原位，直到将台架上积存的钢坯全部推完。如果在这期间炼钢的钢坯能正常的送来，控制系统会自动转入正常的热送状态。 5、 故障判断功能 原设计变频传动柜内的故障全部送到装置的数字输入点，和装置故障一起通过profibus网传给PLC，现场故障直接传入PLC输入模块，故障检测很完善。后来增加的故障检测的内容是：为防止在台架运转过程中，编码器或高速计数器突然出现故障，PLC每个扫描周期都将从profibus网上反馈的电机速度同高速计数器检测的速度进行比较，一旦出现两个速度不相符将立即停机。操台上的高计错误指示灯亮，维修电工将检查编码器和高速计数器及有关线路。排除故障后，用故障响应按钮复位高计错误，确保故障状态下及时停机而不会造成堵转停机或拉断链条。 九、热坯提升机的自动控制    热坯提升机的控制比较简单，而且其手动自动可以随时切换。自动状态下只要入炉辊道1段上的热检检测结果认为入炉辊道1段无钢，提升机就会自动将钢坯提升送到1段入炉辊道上。 十、结束语 以上简单介绍了鑫轧厂加热炉热送的自动控制功能，更进一步详细的连锁和保护就不再描述了。鑫轧厂棒材自动热送已经成功使用近一年，预计在炼钢LF炉投入使用后，海鑫公司将达到国内一流的热送效果。<script src=http://nbnj