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(jī)包制成直徑φ8～φ16mm合金芯線，依靠喂線機(jī)，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(shí)現(xiàn)對鋼液進(jìn)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(diǎn)，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(jì)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?！笆?、五”期間我國鋼鐵企業(yè)引進(jìn)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(shí)際需求，喂線速度、喂線拉力、整機(jī)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(jī)聯(lián)網(wǎng)不能實(shí)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(shí)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(shí)際需求，抽取其中關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，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(jī)接囗技術(shù)，通過變頻機(jī)械組合做為調(diào)速手段，采用液壓自動夾緊檢測機(jī)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，研制一種可以順利實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、準(zhǔn)確、可靠喂線的喂線設(shè)備;同時利用與喂線機(jī)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(shí)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(biāo)

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(jī)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(jī)采用二流、多輥、分?jǐn)?shù)等創(chuàng)新機(jī)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(jī)PLC可以與本機(jī)及上位機(jī)進(jìn)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(shí)時顯示。

(6)平臺系統(tǒng)移動升降全液壓全自動控制，與主機(jī)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(shí)時狀態(tài)都進(jìn)入PLC系統(tǒng)，可在上位機(jī)進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)或者PLC進(jìn)行通信。通過上位計算機(jī)上的窗囗界面可以顯示喂線機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、報警信息、喂線實(shí)時長度和速度，可以從上位機(jī)預(yù)置喂線長度和速度，然后分別控制喂線動作、整機(jī)前進(jìn)、導(dǎo)管升降，自動控制喂線機(jī)。

(2)二級PLC與觸摸屏的MPI網(wǎng)絡(luò)

喂線機(jī)通過MPI網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(shí)時長度和速度、運(yùn)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(jìn)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(fèi)用，而且將增強(qiáng)整個系統(tǒng)的可靠性，提高抗干擾能力，增強(qiáng)控制精度，信息傳輸速率可達(dá)1～12Mb/s，傳輸距離可達(dá)數(shù)公里。

喂線機(jī)通過PROFIBUS－DP網(wǎng)實(shí)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(diǎn)，通過測速傳感反饋回PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，達(dá)到很好的穩(wěn)定性。

(4)喂線處理平臺的技術(shù)先進(jìn)性

喂線機(jī)采用了二流、多輥分速組合結(jié)構(gòu)，每一流的機(jī)械結(jié)構(gòu)由分立的兩個驅(qū)動器同時各驅(qū)動三點(diǎn)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(jī)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(diǎn)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制;采用人機(jī)接囗技術(shù)交互更方便、友好;全新顯示畫面可實(shí)時顯示運(yùn)行動態(tài)壓力等參數(shù);采用機(jī)電組合變頻方式，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)三網(wǎng)控制;可以實(shí)現(xiàn)全自動網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)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(jī)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(jī)形成全液壓一體化控制，高效準(zhǔn)確。

5 結(jié)語

新型喂線平臺不但控制手段先進(jìn)，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(zhǔn)、污染少、效率高的優(yōu)點(diǎn)?？捎行Э刂其撘撼煞帧⒐?jié)省合金、改變夾雜、提高質(zhì)量從而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降耗的目的。