鋼坯定重剪切技術(shù)在西鋼連鑄機(jī)的應(yīng)用

鄒春龍

(西林鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江 伊春153025))

連鑄機(jī)所產(chǎn)鋼坯一直是以“定尺的長(zhǎng)度”作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切割，再將鋼坯運(yùn)至軋鋼進(jìn)行軋制，但是受鋼坯的成份、密度、斷面尺寸、拉坯速度、拉坯溫度、結(jié)晶器磨損程度、配水量大小等多種因素的影響，按“定尺”方式切割的鋼坯，雖然各支鋼坯長(zhǎng)度相同，但是其重量并不相同。而軋鋼是以鋼坯重量為主要標(biāo)準(zhǔn)，只要鋼坯重量相同，軋制出來的鋼筋是同等量的。鋼坯重量的不同會(huì)增加鋼坯在軋制過程中的浪費(fèi)，這給軋鋼工序的成材率造成了很大的影響。而且煉鋼鋼坯檢斤系統(tǒng)采用的是天車吊鉤秤進(jìn)行檢斤，每一吊都吊5～6根鋼坯，當(dāng)檢斤重量超限時(shí)，連鑄操縱人員為了保證天車每吊的重量，根據(jù)當(dāng)前每根鋼坯長(zhǎng)度，被迫人為調(diào)整各流定尺補(bǔ)償長(zhǎng)度，因?yàn)闆]有依據(jù)，雖然整體重量達(dá)標(biāo)，但是單根鋼坯重量往往相差極多，加劇了鋼坯的浪費(fèi)。

西林鋼鐵集團(tuán)檢修公司煉鋼自動(dòng)化所立項(xiàng)對(duì)連鑄機(jī)剪切系統(tǒng)進(jìn)行改造，開發(fā)出一套西鋼專有的鋼坯定重剪切自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 控制工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

當(dāng)鋼坯在切割完成后，由輥道將鋼坯輸送到定重秤上方。熱金屬檢測(cè)儀調(diào)好位置，使鋼坯準(zhǔn)確的停在秤的上方。鋼坯停好后，自動(dòng)升起支臂，使鋼坯脫離輥道并穩(wěn)定稱重，稱重采值結(jié)束后，自動(dòng)降下支臂，運(yùn)轉(zhuǎn)輥道，將鋼坯送走。采值后，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，通過施耐德PLC中的模型進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)得出下根鋼坯的實(shí)際切割長(zhǎng)度。

2 硬件、軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 硬件功能及應(yīng)用

硬件系統(tǒng)包括:在輥道下方自制能夠快速升降的鋼坯稱重檢測(cè)裝置;鋼坯自動(dòng)定位的熱金屬檢測(cè)儀;稱重顯示表;定重專用西門子PLCS7－300系統(tǒng)一套;連鑄機(jī)自用施耐德PLC一套。

(1)自制鋼坯稱重檢測(cè)裝置:在火切機(jī)后2組輥道下方安裝自制鋼坯稱重檢測(cè)裝置。此裝置由鋼筋混凝土基礎(chǔ)、秤臺(tái)、稱重傳感器、升降液壓缸、液壓站、稱重顯示表組成。此鋼坯稱重檢測(cè)裝置寬0.8m，長(zhǎng)8m，雖然能夠升降鋼坯，但是采用平臺(tái)秤結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好、數(shù)值精準(zhǔn)。稱重傳感器及稱重顯示表采用托利多原廠生產(chǎn)儀表，響應(yīng)快、精度高。

(2)熱金屬檢測(cè)儀:檢測(cè)鋼坯位置，當(dāng)切割后的鋼坯頭部達(dá)到熱金屬檢測(cè)儀處時(shí)，自動(dòng)停止輥道運(yùn)轉(zhuǎn)，并自動(dòng)升起鋼坯稱重檢測(cè)支臂。

(3)西門子S7－300PLC:包括PS307、CPU315－2DP、CP343－1、CP340－1。西門子PLC負(fù)責(zé)通過232信號(hào)傳輸模式實(shí)時(shí)采集稱重顯示儀上的秤值。

(4)施耐德PLC:負(fù)責(zé)通過DIDO模塊接收現(xiàn)場(chǎng)熱檢信號(hào)，輸出液壓缸的升降、滾到的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過以太網(wǎng)模式接收西門子PLC傳來的秤值，并在模型中運(yùn)算，自動(dòng)調(diào)節(jié)下根鋼坯的切割長(zhǎng)度。

2.2 軟件功能及應(yīng)用

軟件系統(tǒng)包括西門子下位機(jī)編程軟件step7、施耐德下位機(jī)編程軟件unity。

(1)西門子PLC系統(tǒng):因?yàn)殇撆鞫ㄖ丶羟邢到y(tǒng)對(duì)鋼坯稱重檢測(cè)的精度要求極高，所以鋼坯重量的傳輸系統(tǒng)我們采用的是網(wǎng)絡(luò)傳輸。即將稱重顯示表中的鋼坯重量通過串口通訊的方式由西門子CP340模塊進(jìn)行讀取。此種傳輸方式可以將稱重系統(tǒng)檢測(cè)到的重量無誤差的傳輸?shù)轿鏖T子S7－300PLC中。

(2)施耐德PLC系統(tǒng):由于整個(gè)連鑄機(jī)PLC系統(tǒng)采用的是施耐德PLC系統(tǒng)，連鑄機(jī)所有設(shè)備的控制也在施耐德PLC系統(tǒng)中，所以需要將西門西S7－300中的稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)竭B鑄機(jī)施耐德PLC中，我們采用的是以太網(wǎng)傳輸模式，不增加新的成本。

3 關(guān)鍵技術(shù)

(1)在連鑄每個(gè)流輥道下分別制作、安裝可自動(dòng)升降的稱重裝置。因?yàn)槎ㄖ叵到y(tǒng)是在現(xiàn)有連鑄機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，為不影響生產(chǎn)，只能在不動(dòng)原設(shè)備的情況下新增稱重設(shè)備。自制的稱重檢測(cè)裝置利用輥道下方的閑余空間，用料少，維護(hù)方便，精度高，可達(dá)千分之一精度。

(2)通過程序控制稱重裝置在需要的時(shí)候自動(dòng)稱重。整個(gè)稱重、采值系統(tǒng)完全由PLC自動(dòng)進(jìn)行判斷、控制，采值準(zhǔn)確。并完全避免了因鋼坯沒有切斷、鋼坯彎曲等情況引發(fā)的支臂誤動(dòng)作、采值不準(zhǔn)等情況的發(fā)生。

(3)用專用模塊通過網(wǎng)絡(luò)把稱重儀表的數(shù)據(jù)讀取入PLC，再通過程序編寫定重?cái)?shù)學(xué)模型。將秤值通過網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)施耐德PLC中，是此項(xiàng)技術(shù)改造的一大難點(diǎn)。

(4)通過整個(gè)定重系統(tǒng)模型的自動(dòng)運(yùn)算、自動(dòng)糾錯(cuò)，計(jì)算出鋼坯的實(shí)時(shí)重量，達(dá)到設(shè)定重量后自動(dòng)進(jìn)行切割，最終使每支鋼坯都能保持在需求的范圍之內(nèi)。

(5)良好的人機(jī)界面，操作畫面上將整個(gè)定重系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)都顯示出來。操作工基本上實(shí)現(xiàn)0操作，整個(gè)操作過程操作工只需在系統(tǒng)啟動(dòng)前輸入想要的目標(biāo)重量即可。

4 項(xiàng)目效益

項(xiàng)目投產(chǎn)后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)使用情況很好，基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)、免操作。改造后與軋鋼工序匹配更合理，提高了軋鋼工序的成材率，減少了鋼坯的浪費(fèi)。通過鋼坯在軋制過程的跟蹤，原每支鋼坯在軋鋼中所產(chǎn)生的剩余量大約為10kg，通過使用定重系統(tǒng)減少每支鋼坯剩余量，可控制在2kg以內(nèi)。

5 結(jié)語

(1)此項(xiàng)改造在不影響原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，新增了鋼坯定重剪切系統(tǒng)，并且達(dá)到極高的稱量精度。(2)全自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，操作人員只需在使用前設(shè)定鋼坯目標(biāo)重量即可。從鋼坯稱量、采值、計(jì)算、調(diào)節(jié)，全部自動(dòng)完成。(3)此項(xiàng)改造大大減少了資源的浪費(fèi)，重量精度可達(dá)到千分之一，降低鋼材成本，對(duì)整個(gè)企業(yè)的發(fā)展、減輕勞動(dòng)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化水平都有極大地促進(jìn)作用。

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