唐钢1700线加热炉自动装钢功能实现

1、唐钢 1700 线加热炉自动装钢功能实现【摘 要】本文以唐钢 1700 生产线加热炉装钢系统进行自动化升级改造为例，实现自动装钢功能和其他辅助功【关键词】加热炉；自动装钢；功能实现一、工程现状唐钢 1700 生产线加热炉，其燃料为高炉煤气，装料方 式为装钢机步进式装钢。板坯在加热炉前的定位，装钢机控 制，炉门控制，炉内道次选择 ，辊道控制以及物料信息跟 踪完全由加热炉入口侧的操作人员手动控制。炉内道次的选 择为操作人员手动调节，差异性较大，人为原因导致的不稳 定因素较多，加热时间和加热温度的控制不稳定。辊道的控 制为操作人员手动选择启停，电耗存在额外的消耗，影响生 产的成本及设备使用寿命。物料

2、信息的取得，由加热炉操作 人员与连铸横移车操作工经对讲系统沟通取得，信息不流 畅，异常状况多，板坯信息在加热炉区域的跟踪完全由装钢 操作工手动完成，操作繁琐，缺乏实际性。步进梁的操作、 出钢机的操作、出钢炉门的操作均为出钢操作人员手动完 成，而出钢辊道的操作为粗轧机操作人员手动完成；设备工 艺存在较大的优化空间。二、功能及工艺流程（一）装钢辊道自动控制过程1. 启动辊道自动， 板坯按照 L2 计划信息， 将板坯自动运 至 1# 或 2# 加热炉前。2. 根据板坯信息，选择道次自动定位。3. 装钢机对待装坯料运至合适位置后自动后退至后限 位。4. 装出钢机速度应满足生产节奏，具体数值依据现场情

3、况定。5. 辊道速度应满足生产节奏的需求，对辊道进行提速。6. 自动跟踪板坯信息。（二）控制工艺流程1. 加热炉工艺确认细节（1）装钢前工艺人员制定装钢顺序；（2）板坯定位后工艺确认（检查）板坯定位的准确性；（3）依据炉内的烧火计划，制定装钢顺序；（4）步进梁的控制需要与烧火计划配合；（5）当炉头检测传感器检测到钢坯时，步进梁停止， 确认板坯位置的准确性；（ 6）依据轧机的轧制计划制定出钢顺序（计划） ，此计 划必须与烧火计划配合；（7）轧机的轧制节奏必须匹配连铸的浇筑速度。2. 辅助功能（1）板坯长度测量；在板坯从连铸横移车进入加热炉 区域的过程中（ A1、A2 、A3 辊道区域）完成对板坯

4、实际长 度的测量。测量过程：板坯进入光栅（ Sensor#2）的检测区 域后，编码器（ Sensor#1）开始记录长度值，板坯离开光栅 （Sensor#2）的检测区域后，编码器 （ Sensor#1）记录第二次 长度值，两长度值差值为板坯的测量长度。（2）板坯宽度测量；在板坯从连铸横移车进入加热炉 区域的过程中（ A1 辊道区域）完成对板坯实际宽度的测量。三、调试报告（一）板坯炉号分配 板坯炉号的选择，可以在二级设置，也可以在一级操作 画面上选择，选择好所进炉号后，辊道自动将板坯运至 1# 或 2# 炉前，完成定位并装钢。板坯运送至A1 辊道后，程序上判断板坯的炉号，如果炉号为1#炉，板坯将自

5、动运送至1#炉前，完成定位并装钢。如果板坯炉号为2#炉，将板坯运送至 1#炉前，此刻 2#炉前如果没有板坯，此板坯将直接运 送至 2#炉前，完成定位并装钢。如果 2#炉前有板坯，此板 坯将在 1#炉前等待。 2#炉前有空位时，板坯将继续向 2#炉 输送，并定位装钢。（二）板坯定位调试结果 板坯定位分为轧制侧，连铸侧两种定位方式；其中连铸 侧定位：板坯应走行程为连铸侧炉墙距定位光栅的长度，为 固定数值。 轧制侧定位： 采用轧制侧炉墙距定位光栅的距离， 减去板坯实际长度作为应走行程来进行板坯定位。 A1 后光 栅检测到板坯尾部时，定位开始；板坯到达目标位置时，定 位结束。测试结果分析： PDA 数

6、据记录显示，多次测试结果 偏差不大，基本控制在允许的范围内，记录的板坯定位正常 满足工艺需求；（三）加热炉板坯测宽调试（ mm）1.装钢机测试（ mm）辊道定位完成后， 发出装钢允许信号 （装钢机不工作时， 托杆在原点等待） 。托杆从原点出发前进，推钢行程为 Sp = L0- B（ mm）。其中 L0 为装钢机托杆推壁原点 （装钢机原点） 至定位辊道加热炉侧边缘 +50mm ，L0=L1+Bc/2+50 ，B 为板 坯宽度。如果托杆长度为 L ，则当推送宽度小于 L+50 的板 坯时，应退回一段距离： St=L?CB+50 ，即托爪退回到板坯边 缘以内 50mm 处，以防止装钢时托爪碰到前一块

7、板坯。 Bc 为辊道宽度， L1 为装钢机原点至辊道中心的距离。 L3 为装 钢机原点时推头距出料端内墙的距离。实际上 L=1300mm ，L1=1140mm ，Bc=1800 mm ，L0=1190 + Bc/2 。 Sp=1190 + Bc/2 - B；St =1350 - B （ B<L+50 ）。上升： ?b钢机托杆以一个固定速度 35mm/s 上升到装钢机上升极限行程开关发出到位信号，停止上升。前进：按装 钢行程前进到距前一块板坯尾端距离 D0 = 50 ?C 150mm 处 为止（可通过上位机设定）或前进到装钢机的最大行程（前 进极限）。一般装钢是以板坯尾端距步进梁最后位置的

8、距离 来表示，其范围为 -200mm （悬出尾端） - 最大行程。设前 一块板坯尾端距步进梁最后位置的距离为Xm ，宽度为 Bm，当前板坯尾端距步进梁最后位置的距离为 Xm+1 ，宽度为 Bm+1 ；步进梁前进了 n 步，步距为 STEP，则有：STEP * n + Xm = Bm+1 + D0 + Xm+1Xm+1 = STEP * n + Xm - Bm+1 + D0X 取值应在 -200mm （悬出尾端） - 最大行程之间。 装钢行程 Sc = L2 + Xm ，式中 L2 为装钢机原点距步进 梁尾端的距离。当 Xm -200 时表示有装钢空位， 可以装钢。 实际上 L2=4540mm

9、， D0=50 - 150mm 。Sc = 4540 + Xm 初始或空炉时，装钢机可按推正动作完成后，前进6000mm 装钢，即 6000 - （L2-L0 ）=6000 -（4540 ?C 1190 - Bc/2）= 2650 + Bc/2 = X0 + B0 ；X0 = 2650 + Bc/2 - B0=3550- B0 下降：装钢机托杆以一个固定速度 35mm/s 下降到装钢 机下降极限行程开关发出到位信号，停止下降。后退：装钢 机托杆以快速 +低速后退到装钢机后退极限行程开关发出到位信号，停止后退，同时清零进退计数器。装钢机升降由液 压驱动，没有速度控制（不可调速） 。进退由变频器控

10、制， 有编码器，有速度控制、定位控制。均有时间要求。2.步进梁测试（ mm） 步进梁通过上升、前进、下降、后退的4 个动作，将板坯从装料端向出料端输送，步进梁具有“轻抬轻放”功能， 减少对步进梁绝热层的损坏。 步进梁的步距为 550mm ，板坯 在炉内前进的同时，位于炉两侧的蓄热式燃烧系统对板坯进 行上下左右四面加热。板坯到达出料端时，已经达到要求加 热的温度 950-1150。步进机构具有反向运动功能，钢坯经 过步进机构的反向功能，可以从出料侧退到装料侧。当保温 时间长，步进机构具备踏步、等高功能，防止板坯悬臂过大 影响坯料在炉内的运送。步进梁运动行程及时间：上升行程 0.2m，时间 17s

11、；前进行程 0.55m，时间 8s；下降行程 0.2m， 时间 17s。后退行程 0.55m，时间 8s；对步进梁四个基本运 动即上升、前进、下降、后退应进行速度控制，以减小其运 动惯性和冲击。在每个运动的起始和终止段步进梁分别作加 速或减速运动。在上升和下降至中位时，要求步进梁进行一 次减速和 -匀速 - 加速运动过程， 以减少动负荷对步进梁的冲 击，以实现对坯料的“轻抬轻放” 。同时每个动作之间有一 定的延时时间，保证步进梁完全静止后再进行下一次动作。3. 出钢机测试（ mm）出钢机升降由电机驱动，没有速度控制（不可调速） 。 进退由变频器控制，有编码器，有速度控制、定位控制。均 有时间要

12、求。前进：按出钢行程前进到距待出钢板坯尾端z 处为止。出钢行程 Sd = L3 + B ?C y ?C z；式中 L3 为出钢机托杆 端点与激光检测器之间的距离； y 为激光检测器检测到有钢 后步进梁走完该步的距离，范围为 0 ?C 步长；现在改为激 光检测器检测到有钢后步进梁停止前进、延时2s、下降、后退到原点，因此 y 应该为从有钢开始到延时 2s 结束时步进 梁的位移。 z 为允许的悬出量，即出钢机托杆端点到板坯尾 端的距离。实际上 L3=2875mm ，z=250 mm（上位机应该可以设定） Sd = 2875 + B ?C y 上升：出钢机托杆以一个固定速度 35mm/s 上升到出钢 机上升极限行程开关发出到位信号，停止上升。后退：出钢 机托杆以快速 +低速后退到出钢机后退极限行程开关发出到 位信号，停止后退，同时清零进退计数器。下降：出钢机