加熱爐上料系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化

楊 超，高亞廣，張亞壘

（大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

大型軋鋼廠棒材生產(chǎn)線主要用150mm和200mm兩種寬度規(guī)格的方坯，裝鋼時(shí)換不同寬度鋼坯時(shí)，需要人工調(diào)節(jié)取料小車上接近開關(guān)的位置來實(shí)現(xiàn)對(duì)取料小車前進(jìn)到位和后退到位的位置改變。因空間狹小，環(huán)境復(fù)雜，精確調(diào)整位置較為困難，容易產(chǎn)生事故，影響生產(chǎn)節(jié)奏。為了提高取料裝置的穩(wěn)定性，減少生產(chǎn)事故，對(duì)加熱爐上料臺(tái)架平托取料裝置的控制方式進(jìn)行優(yōu)化，取得了良好效果。

1 取料裝置簡介

1.1 取料裝置改造背景

在線棒型材等生產(chǎn)線生產(chǎn)中，由于產(chǎn)品規(guī)格的多樣性及節(jié)能的要求，熱送越來越多，設(shè)備設(shè)計(jì)的缺陷逐步顯露出來，由于合同訂單的增多增加了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷時(shí)間，設(shè)備損壞的程度也在日趨嚴(yán)重。上料臺(tái)架擋料臂及上料出口輥道頻繁出現(xiàn)故障及事故，嚴(yán)重影響上料及軋制節(jié)奏，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

目前大型軋鋼廠的加熱爐區(qū)自動(dòng)控制方面較為穩(wěn)定，控制程序及液壓系統(tǒng)較為先進(jìn)，但是有在調(diào)試投產(chǎn)后不斷開發(fā)新品種及軸承鋼的生產(chǎn)量增大、生產(chǎn)節(jié)奏加快，加熱爐區(qū)的溫度也在不斷增大。上料臺(tái)架在熱送鋼時(shí)，鋼的溫度在600度以上，經(jīng)常將上料臺(tái)架液壓系統(tǒng)中的管路、液壓缸及密封等燒壞，造成液壓油外噴著火，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。由于生產(chǎn)任務(wù)的增加，3噸重鋼坯從上料臺(tái)架自由滑落砸輥道的頻率的增加，造成輥道底座及橫梁變形輥道、平行度無法找正、動(dòng)力不足帶不鋼坯、輥道被砸斷等故障率倍增。同時(shí)還嚴(yán)重影響到熱送率，影響上料及出鋼節(jié)奏從而影響到品種鋼（軸承鋼等）要求的加熱溫度而造成次品、廢品等產(chǎn)品質(zhì)量問題，鑒于以上情況，很有必要對(duì)現(xiàn)有的上料系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，保證上料的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止此類事故的發(fā)生。

1.2 取料裝置結(jié)構(gòu)簡介

加熱爐上料臺(tái)架平托取料裝置包括兩套平行設(shè)置的底座、橫移小車、安裝在橫移小車兩端的兩套取料臂、用于驅(qū)動(dòng)取料臂的升降液壓缸和用于驅(qū)動(dòng)橫移小車運(yùn)動(dòng)的橫移液壓缸，兩套底座分設(shè)于上料輥道兩側(cè)、且延伸方向與上料輥道的上料方向相同，橫移小車包括水平設(shè)置的矩形框架結(jié)構(gòu)、安裝在矩形框架結(jié)構(gòu)兩端的第一支座和安裝在矩形框架結(jié)構(gòu)中部的第二支座，取料臂中部與第一支座上端鉸接，下端與水平安裝在矩形框架結(jié)構(gòu)上的升降液壓缸的活塞桿端部鉸接，橫移小車每端設(shè)置兩套車輪與底座上表面滾動(dòng)配合，橫移液壓缸水平設(shè)置、且其活塞桿端部與設(shè)置在矩形框架結(jié)構(gòu)中部的第二支座鉸接。取料臂為L形結(jié)構(gòu)，其拐角處與第一支座上端鉸接，矩形框架結(jié)構(gòu)兩端分設(shè)兩套水平安裝的升降液壓缸，升降液壓缸的軸線方向與橫移小車運(yùn)動(dòng)方向相同，升降液壓缸的活塞桿端部與取料臂較短段的下端鉸接。橫移液壓缸借助于基座水平安裝在上料輥道前方、且其軸線與升降液壓缸的軸線平行，其活塞桿端部與第二支座鉸接。

1.3 取料裝置的優(yōu)點(diǎn)

取料裝置由液壓系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)離熱送時(shí)熱鋼區(qū)域，在溫度適中的環(huán)境下適于對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢及維護(hù)，拆卸簡單方便，減少了備件消耗，降低了使用及備件成本；操作簡單、方便，操作情況一目了然，維修方便、快捷，解決了因熱送紅鋼時(shí)將設(shè)備燒壞及著火引起的設(shè)備損壞，輥道長時(shí)間被砸造成架子變形、輥道斷裂的事故隱患及備件消耗的問題，使用穩(wěn)定性及可靠性強(qiáng)，同時(shí)避免了因上料節(jié)奏的影響造成的加熱溫度達(dá)不到而產(chǎn)生次品、廢品的問題。

1.4 取料裝置功能簡介

在具體使用過程中，上料臺(tái)架步進(jìn)上料至擋料鉤，橫移液壓缸將橫移小車向前推到托鋼位置，此時(shí)前進(jìn)到位接近開關(guān)有信號(hào)，橫移小車停止，升降液壓缸動(dòng)作從而帶動(dòng)取料臂升降，托起鋼坯，橫移液壓缸帶動(dòng)橫移小車架子后退上料輥道處，此時(shí)后退到位接近開關(guān)有信號(hào)，橫移小車停止，升降液壓缸下降，取料臂將鋼坯托放至上料輥道上，進(jìn)行加熱爐裝鋼。

2 取料裝置存在的問題

2.1 頻繁調(diào)節(jié)接近開關(guān)造成次生事故

調(diào)節(jié)接近開關(guān)時(shí)，需要電氣人員去操作臺(tái)掛牌，禁止操作，嚴(yán)重影響裝出鋼節(jié)奏，容易產(chǎn)生多余的空步，空間狹小，不容易調(diào)節(jié)。另外，頻繁調(diào)節(jié)接近開關(guān)，經(jīng)常導(dǎo)致接近開關(guān)在使用周期內(nèi)就壞掉，產(chǎn)生事故，影響裝鋼，增加備件費(fèi)用。

2.2 取料裝置取料過程中走位不準(zhǔn)而取雙鋼或掉鋼

取料裝置取料過程中走位不準(zhǔn)而取雙鋼或掉鋼，處理起來比較麻煩，必須通過天車進(jìn)行處理，且影響時(shí)間長。兩根鋼放到裝鋼輥道上，裝爐軌道轉(zhuǎn)動(dòng)帶不動(dòng)，這種情況不好處理，影響時(shí)間最長。調(diào)度通知設(shè)備和軋鋼人員到場，配合操作工和天車，天車把鋼吊走，天車吊鋼坯時(shí)容易壓壞電機(jī)。取料小車橫移過近，沒到取料位置就停，取料時(shí)可能取不上料，放料時(shí)可能掉鋼，砸壞減速機(jī)，或者放料位置偏，裝鋼時(shí)裝不進(jìn)爐。鋼坯在軌道上要求盡量偏向南側(cè)，這樣鋼坯在裝鋼過程中才能遠(yuǎn)離爐內(nèi)口處的水梁，如果走位不準(zhǔn)會(huì)出現(xiàn)鋼坯撞在水梁上還裝不進(jìn)去鋼。這些事故都是因?yàn)榻咏_關(guān)位置不準(zhǔn)確，導(dǎo)致橫移小車走位不準(zhǔn)而造成。

2.3 操作工不能自主控制裝鋼節(jié)奏

當(dāng)裝鋼的鋼坯寬度變化時(shí)，操作工通知電工調(diào)節(jié)取料裝置的接近開關(guān)位置后，才可以繼續(xù)裝鋼。在中途出現(xiàn)故障后，操作工都必須切換成手動(dòng)模式，而且還需要現(xiàn)場有人監(jiān)控，相比自動(dòng)控制而言，增大了操作工的工作量，還降低了裝鋼效率。

3 取料裝置控制方式優(yōu)化

3.1 固定接近開關(guān)位置

將接近開關(guān)的位置設(shè)定在易于觀察，便于點(diǎn)檢維修的位置，以后這個(gè)位置不再因換鋼坯而調(diào)整，從而確定前進(jìn)到位和后退到位的初始位。同時(shí)加長接近開關(guān)信號(hào)檢測板的長度，便于控制橫移小車的移動(dòng)距離。

3.2 增加延時(shí)程序通過時(shí)間控制走位

更改程序后，接近開關(guān)感應(yīng)到信號(hào)后，采用延時(shí)停止的方法分別確定150和200方坯的取料位和放料位。橫移小車控制程序調(diào)整具體見圖1。

圖1 橫移小車控制程序圖

通過多次試驗(yàn)，確定了延時(shí)時(shí)間。取料時(shí)，當(dāng)前進(jìn)到位接近開關(guān)感應(yīng)到信號(hào)后，延時(shí)幾秒停止，取料裝置能正好取到料。放料時(shí)，當(dāng)后退到位接近開關(guān)感應(yīng)到信號(hào)后，延時(shí)幾秒停止，取料裝置能正好將料放到輥道上。

3.3 wincc畫面上增加150mm和200mm的選擇圖標(biāo)

在wincc畫面上增加了鋼坯切換的選擇圖標(biāo)，當(dāng)換鋼坯時(shí)，操作人員只需在畫面上點(diǎn)一下，就可完成取料的切換。選擇圖標(biāo)見圖2。

圖2 選擇圖標(biāo)

4 應(yīng)用效果

4.1 取料裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性提高

上述措施實(shí)施后，取料裝置運(yùn)行安全穩(wěn)定，事故率也由改進(jìn)前每周一次，降低為改進(jìn)后兩月一次。隨著取料裝置不用再頻繁調(diào)節(jié)接近開關(guān)，檢修時(shí)設(shè)備人員對(duì)接近開關(guān)進(jìn)行緊固檢查即可，因接近開關(guān)而產(chǎn)生的事故也隨之減少，通過時(shí)間控制取料小車后，取料小車走位也更準(zhǔn)確，取料裝置的穩(wěn)定性得到了提升。

4.2 取料裝置取雙鋼或掉鋼事故明顯減少

由于一根鋼坯兩頓多重，一旦取雙鋼放到輥道上，輥道帶不走鋼，輕則造成個(gè)別輥道電機(jī)過載跳閘，重則整組輥道過載跳閘。改進(jìn)后，取料走位準(zhǔn)確，取雙鋼的情況很少發(fā)生。取料小車前進(jìn)的少，取鋼不穩(wěn)，一旦掉鋼，很可能砸壞設(shè)備，改進(jìn)后，取料裝置走位更準(zhǔn)確，掉鋼事故幾乎很少發(fā)生，區(qū)域整體事故時(shí)間下降。

4.3 備件費(fèi)用減少

頻繁的調(diào)整接近開關(guān)，容易造成接近開關(guān)意外損壞，改進(jìn)前，每月都需更換兩個(gè)接近開關(guān)，現(xiàn)在半年也才換一個(gè)。處理事故時(shí)，用天車吊鋼坯容易壓壞電機(jī)，改進(jìn)前，每月最少換一個(gè)電機(jī)，改進(jìn)后，半年才換一個(gè)電機(jī)。大大減少了備件的費(fèi)用。

4.4 取料裝置因換鋼坯而停止裝鋼的時(shí)間減少

改進(jìn)前，因換鋼坯而調(diào)整一次接近開關(guān)的時(shí)間大約20分鐘。改進(jìn)后，只需要操作工在畫面上點(diǎn)一下鼠標(biāo)，切換一下取料裝置取料模式即可，大大節(jié)省了時(shí)間，也省了人力。按兩天換一次鋼坯調(diào)節(jié)20分鐘計(jì)算，全年可省下3650分鐘。

5 結(jié)語

通過對(duì)取料裝置控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢及維護(hù)時(shí)，拆卸簡單方便，減少了備件消耗，降低了使用及備件成本；操作簡單、方便，操作情況一目了然易發(fā)現(xiàn)問題及隱患，維修方便、快捷，解決了因熱送紅鋼時(shí)將設(shè)備燒壞及著火引起的設(shè)備損壞，輥道長時(shí)間被砸造成架子變形、輥道斷裂的事故隱患及備件消耗的問題，使用穩(wěn)定性及可靠性強(qiáng)，同時(shí)避免了因上料節(jié)奏的影響造成的加熱溫度達(dá)不到而產(chǎn)生次品、廢品的問題。

通過對(duì)取料裝置控制方式的優(yōu)化，操作工可以自主控制裝鋼節(jié)奏，大大節(jié)省原來調(diào)節(jié)接近開關(guān)的時(shí)間，取料裝置的穩(wěn)定性得到提升，相關(guān)事故也隨之減少，接近開關(guān)使用壽命增長，備件費(fèi)用降低，取料裝置運(yùn)行安全穩(wěn)定流暢，優(yōu)化控制取得了良好效果。