一種熱軋自動出鋼控制程序的設(shè)計和應(yīng)用

張 征，鄭巖巖

（河鋼唐鋼不銹鋼公司，河北 唐山 063000）

近年來，鋼鐵產(chǎn)量居高不下，在當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)業(yè)競爭激烈的市場環(huán)境下，加快產(chǎn)線的軋制節(jié)奏提高機時產(chǎn)量對于降低企業(yè)生產(chǎn)成本有重要意義。本文主要介紹通過粗軋自動出鋼控制程序的設(shè)計來達到提產(chǎn)降耗的目的，重點研究熱連軋時軋機區(qū)域與加熱爐出鋼的節(jié)奏匹配問題，設(shè)計一種軋機區(qū)域（粗軋）控制的自動出鋼控制程序可有效解決這個問題，通過在1580熱軋線實驗測試，取得了良好效果。

1 1580熱軋線節(jié)奏控制現(xiàn)狀和影響

1.1 軋線跟蹤區(qū)域劃分及要鋼時序點

1580 軋線跟蹤區(qū)域劃分為5個大區(qū)域：粗軋區(qū)域、卷箱區(qū)域、精軋區(qū)域、層冷區(qū)域、卷取區(qū)域和運輸鏈區(qū)域。如圖l所示，從加熱爐出爐到卷箱前側(cè)導(dǎo)板劃分為粗軋跟蹤區(qū)域，從卷箱前側(cè)導(dǎo)板到飛剪劃分為卷箱區(qū)域，從飛剪到精軋機組后的多功能儀表位置劃分為精軋跟蹤區(qū)域，從多功能儀表一直到卷取機前劃分為層冷跟蹤區(qū)域，卷取機所在區(qū)域劃分為卷取區(qū)域。各區(qū)域都有要鋼時序點信號來判斷是否允許軋件進入，見表1。調(diào)查1580線要鋼時序點的實際控制方式，除粗軋區(qū)域的實際控制方式為手動外，其它區(qū)域均為自動化控制。

表1 軋線要鋼時序點

1.2 粗軋區(qū)域軋制節(jié)奏控制現(xiàn)狀及影響

不銹鋼公司1580線每月生產(chǎn)窄斷面規(guī)格（寬度≤1100mm）產(chǎn)量12萬t～13萬t，占比達到52%左右。在兩座加熱爐交替出鋼軋制窄斷面時，加熱爐的出鋼節(jié)奏大于熱軋機的軋制節(jié)奏，因此需要粗軋操作工通過手動方式對每一塊板坯的出爐時間間隔進行控制。

如手動控制前后板坯的出爐時間間隔長短不一，會出現(xiàn)兩種情況：如板坯出爐時間間隔短，軋件將在軋機區(qū)域某處停留等待，造成軋件溫度降低，輕則導(dǎo)致軋件在軋機內(nèi)軋爛甩尾形成不合格品，嚴重時導(dǎo)致軋件在軋機區(qū)域內(nèi)堆鋼形成廢品；如時間間隔長，會降低軋線的生產(chǎn)效率，造成軋線能耗升高。人為手動控制出鋼節(jié)奏不可能做到精準，1580線大多數(shù)情況下，操作工為避免軋件在軋機區(qū)域造成停留降溫，會有意識放慢軋制節(jié)奏，造成軋線的生產(chǎn)效率降低和軋線能耗升高，成本增加。

1580 熱軋線布置2座步進式加熱爐，1架粗軋機加7架精軋機，見圖1。軋制窄斷面規(guī)格時，加熱爐的出鋼產(chǎn)量大于軋機區(qū)域機時產(chǎn)量約20%，只有通過粗軋區(qū)域操作工手動限制加熱爐出鋼節(jié)奏，才能實現(xiàn)軋機區(qū)域與加熱爐區(qū)域的機時產(chǎn)量相匹配。這樣無形中制約了1580線的生產(chǎn)效率的提升。

圖1 1580軋線布置示意圖

2 粗軋區(qū)域自動出鋼程序的邏輯控制設(shè)計

由于實際生產(chǎn)中不能依靠自動化控制實現(xiàn)自動出鋼，因此經(jīng)過系統(tǒng)分析，從基礎(chǔ)自動化（L1）入手，設(shè)計了一種粗軋區(qū)域自動出鋼邏輯控制程序，見圖2。

圖2 自動出鋼邏輯程序示意圖

它是在自動化一級控制程序中把粗軋區(qū)的手動出鋼控制按鈕信號、現(xiàn)場物料跟蹤檢測HMD、時間間隔輸入值、系統(tǒng)自測算時間間隔等整合到一個功能模塊中，見圖3。其關(guān)鍵作用是按照操作工手動輸入時間間隔值對前后軋件進行精確的節(jié)奏控制，粗軋操作工可根據(jù)統(tǒng)計的標準時間間隔表（據(jù)已軋制的鋼種、板坯長度、中間坯的厚度整理）更改間隔時間值，以匹配加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機區(qū)的軋制節(jié)奏。

圖3 熱軋機自動出鋼功能窗口示意圖

3 粗軋區(qū)域自動出鋼程序的特點

軋機區(qū)域自動出鋼程序在大批量連續(xù)軋制時，通過計算機程序控制加熱爐定時出鋼，控制準確精度高，最大限度提升軋線生產(chǎn)效率。其主要有如下特點：

（1）實現(xiàn)板坯出爐時間間隔的精確控制。軋機區(qū)域自動出鋼程序的投入使用，解決了加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機區(qū)軋制節(jié)奏不匹配問題，可以精準的控制連續(xù)軋制時前后兩條鋼的時間間隔，既可以避免精軋區(qū)軋件停留造成軋制不穩(wěn)定問題，又可以避免軋機空轉(zhuǎn)、提高產(chǎn)量。

（2）功能模塊集成化。本程序通過把加熱爐出鋼信號、粗軋允許加熱出鋼信號、爐后除鱗信號、粗軋區(qū)域熱檢測（HMD）信號、粗軋區(qū)域允許軋制信號（Ready）整合至一個功能模塊中并實現(xiàn)粗軋允許加熱出鋼信號邏輯控制。

（3）程序簡單可靠、成本低。此功能模塊是在基礎(chǔ)自動化一級（L1）中實現(xiàn)，比過程自動化（L2）更為簡潔和細致，不需要增加任何設(shè)備，也不需要經(jīng)過復(fù)雜的調(diào)試，性價比較高。

（4）大幅降低人工勞動強度。原來在生產(chǎn)過程中，需粗軋操作工通過手動控制按鈕（粗軋允許加熱出鋼信號）逐條控制加熱爐的出鋼節(jié)奏，通常操作工以現(xiàn)場物料到達某個位置點判斷下一塊板坯的出鋼時序，操作工精神高度緊張，并且限制了其對其它重要軋制參數(shù)的關(guān)注。通過添加此程序模塊，可將操作工從這種復(fù)雜重復(fù)的盯崗操作中解脫出來，大幅提高人工生產(chǎn)效率。

4 應(yīng)用效果情況

經(jīng)試驗，以1580線大批量軋制的相同鋼種、板坯、成品厚度作對比，實驗鋼種見表2；對比自動出鋼程序投入前后各28卷鋼的節(jié)奏控制情況，見圖4。

表2 實驗鋼種參數(shù)

圖4 自動出鋼程序投入前后軋制節(jié)奏對比示意圖

從圖4可看出，投入此功能程序后，可將SPHC-S鋼種11.8m定尺板坯的出爐時間間隔縮短5s～10s，機時產(chǎn)量提高17t～30t。對比實驗鋼種不同板坯長度修改程序前后軋制節(jié)奏情況，見表3?？梢姡谠黾哟周垍^(qū)域自動出鋼程序后，提升節(jié)奏效果明顯。

5 結(jié)語

針對1580線品種結(jié)構(gòu)，產(chǎn)線布置特點，通過詳細分析制約產(chǎn)線效率提升的原因，通過設(shè)計并實施粗軋區(qū)域自動出鋼邏輯控制程序，有效解決了加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機區(qū)軋制節(jié)奏不匹配問題，大幅提高了軋線的生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟效益。