宣鋼二棒生產(chǎn)線出鋼節(jié)奏優(yōu)化設(shè)計(jì)

張亞迎

摘 要：主要介紹了宣鋼二棒生產(chǎn)線出鋼節(jié)奏現(xiàn)狀及其優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：軋鋼；PLC；鋼坯；軋機(jī)

中圖分類號(hào)：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.134

1 出鋼節(jié)奏現(xiàn)狀

“軋鋼”是鋼材生產(chǎn)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，即將加熱爐預(yù)熱后的不同規(guī)格的鋼坯，依次經(jīng)過(guò)在一條直線上放置的十?dāng)?shù)架或者數(shù)十架數(shù)量不等、由交直流勵(lì)磁電機(jī)拖動(dòng)的連軋軋機(jī)，軋制成為不同規(guī)格的成品鋼材。這一生產(chǎn)過(guò)程屬于金屬壓力加工。從首架軋機(jī)開始到末架軋機(jī)結(jié)束，連軋中的鋼坯每經(jīng)過(guò)一架軋機(jī)，鋼坯都會(huì)被軋機(jī)的2組軋輥壓縮一定大小的尺寸，且每經(jīng)過(guò)一架軋機(jī)后，根據(jù)體積秒流量相等的原理，經(jīng)過(guò)軋制，直徑縮小后的鋼坯的行進(jìn)速度要比軋制前快。因此，經(jīng)過(guò)連軋軋機(jī)軋制的鋼坯的行進(jìn)速度是不斷被加快的，且在經(jīng)過(guò)產(chǎn)線最末端的成品軋機(jī)后，速度會(huì)達(dá)到最大。

在原有的軋鋼工藝中，從加熱爐出爐后的相鄰兩根鋼坯之間總會(huì)保持?jǐn)?shù)秒的時(shí)間間隔，用以保證活套、飛剪正常動(dòng)作所依據(jù)的自動(dòng)化熱金屬檢測(cè)器信號(hào)能夠識(shí)別出相鄰兩鋼。現(xiàn)代軋鋼工藝采用的是無(wú)張力軋制，在每?jī)杉苘垯C(jī)間都有一座能夠起落的活套裝置。在活套掃描器識(shí)別到有鋼經(jīng)過(guò)后，會(huì)做出起套動(dòng)作，將鋼向上頂起，形成一個(gè)拱形，目的是防止軋機(jī)間經(jīng)常出現(xiàn)的堆鋼事故。而在活套掃描器的有鋼信號(hào)消失之后又會(huì)做出落套動(dòng)作，落到低位，等待下一次識(shí)別到有鋼信號(hào)時(shí)再執(zhí)行起套動(dòng)作。如果在無(wú)鋼的情況下沒有落到低位，就會(huì)導(dǎo)致后面行進(jìn)中的鋼撞到升起的活套輥上造成堆鋼。同理，位于軋線中后端、用于切頭切尾和切倍尺的飛剪也依靠各自的熱金屬檢測(cè)器信號(hào)的正常識(shí)別來(lái)做出剪切動(dòng)作。因此，如果縮短出爐后的相鄰兩根鋼坯之間的時(shí)間間隔，將其頭尾相連軋制，就會(huì)使得熱金屬檢測(cè)器一直檢測(cè)到有鋼而無(wú)法正常識(shí)別出前后兩根鋼坯，飛剪與活套的動(dòng)作會(huì)異常，進(jìn)而造成堆鋼事故。這數(shù)秒不等的時(shí)間間隔在一定程度上影響了生產(chǎn)節(jié)奏，也造成了軋機(jī)電機(jī)空載時(shí)的能源消耗。

2 項(xiàng)目?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)為：使鋼坯在咬入首架軋機(jī)之前，首尾相連進(jìn)入產(chǎn)線軋制；必須設(shè)計(jì)出一種分鋼方法，使得相鄰兩鋼在軋制到關(guān)鍵設(shè)備（飛剪與活套）之前分隔開一定的距離，以保證飛剪正常剪切、活套正常落套。因此，這種分鋼方法即是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)所述關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是由以下方案實(shí)現(xiàn)的，步驟如下：①對(duì)于首尾相連的兩根鋼坯，當(dāng)后一根鋼坯進(jìn)入軋機(jī)的時(shí)候必須能夠得到識(shí)別。在現(xiàn)有的自動(dòng)化控制邏輯中，物料識(shí)別是依靠軋機(jī)在咬入鋼坯的一瞬間，電流快速升高，超過(guò)了“設(shè)定門檻值”進(jìn)而發(fā)出含鋼信號(hào)，這個(gè)含鋼信號(hào)就是鋼坯咬入軋機(jī)的識(shí)別標(biāo)志，后續(xù)的級(jí)聯(lián)調(diào)速以及各種工藝控制都用到這個(gè)信號(hào)。目前，由于鋼坯之間首尾相連，軋機(jī)含鋼信號(hào)會(huì)持續(xù)不間斷，因此，不能正常識(shí)別是前鋼咬入還是后鋼咬入。因此，在首架軋機(jī)前，在距離首架軋機(jī)軋輥中心線1個(gè)整段鋼坯長(zhǎng)度的位置放置1個(gè)熱金屬檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)鋼尾消失的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是本段鋼坯恰好咬入首架軋機(jī)的時(shí)間，即用放置的這個(gè)熱檢所監(jiān)測(cè)到的鋼尾信號(hào)來(lái)替代咬入軋機(jī)時(shí)的含鋼信號(hào)。②在解決了含鋼識(shí)別的難點(diǎn)之后，就要解決“分鋼”技術(shù)難點(diǎn)。本設(shè)計(jì)考慮到軋鋼工藝中級(jí)聯(lián)調(diào)速的特點(diǎn)——調(diào)整下游機(jī)架的速率會(huì)跟進(jìn)影響到上游機(jī)架，使得上游所有機(jī)架的速率跟著被調(diào)整。為了不影響生產(chǎn)工藝的改變，消除因調(diào)控某架軋機(jī)的速率而導(dǎo)致的級(jí)聯(lián)調(diào)速受到影響，本設(shè)計(jì)便將分鋼點(diǎn)設(shè)定為最上游的架次，即在首架軋機(jī)處實(shí)現(xiàn)分鋼。

我們?cè)?00-PLC中編寫了相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)的分鋼原理為：對(duì)于首尾相連的前后兩鋼，當(dāng)識(shí)別到后鋼坯頭部恰好咬入首架軋機(jī)時(shí)，程序中會(huì)立刻發(fā)給首架軋機(jī)的交流主電機(jī)一個(gè)速降命令（斜坡函數(shù)）。此時(shí)，首架軋機(jī)開始速降，依靠下游機(jī)架不斷加快的軋制速率來(lái)保證合理的分鋼距離。本設(shè)計(jì)在與s7-400 plc相對(duì)應(yīng)的wincc主控畫面上寫入了人為可調(diào)的“低速持續(xù)時(shí)間”和“低速比例設(shè)定”參數(shù)設(shè)定塊。通過(guò)操作人員設(shè)定這2個(gè)參數(shù)，就可以控制首架軋機(jī)速降比例和持續(xù)時(shí)間。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)嘗試，最恰當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)定便可以滿足前后鋼在經(jīng)過(guò)這個(gè)分鋼點(diǎn)之后能保證合理的跟鋼間距，從而保證后續(xù)關(guān)鍵設(shè)備的正常動(dòng)作（倍尺剪正常切倍尺、切頭切尾剪正常切頭尾、活套正常落套）。

3 項(xiàng)目實(shí)施效果

通過(guò)以上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鋼坯以首尾相連的方式咬入首架軋機(jī)，并在咬入首架的同時(shí)，以首架軋機(jī)作為分鋼點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分鋼，使得經(jīng)過(guò)首架軋機(jī)之后的鋼坯隨著軋制速率的不斷加快而拉開越來(lái)越長(zhǎng)的間距，滿足后續(xù)關(guān)鍵設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，達(dá)到了縮短鋼坯軋制間隔時(shí)間的目的。

本文提出了一種頭頂尾出鋼的縮時(shí)設(shè)計(jì)，通過(guò)可編程邏輯控制器PLC控制本過(guò)程。我們?cè)诰嚯x首架軋機(jī)軋輥中心1個(gè)整段鋼坯長(zhǎng)度的位置增設(shè)了1架熱金屬檢測(cè)器，其所采集的輸入信號(hào)通過(guò)硬線連接到plc輸入模板，并預(yù)留其輸入地址為I0.0。對(duì)于正在通過(guò)1（首架軋機(jī)軋制中心）的整段鋼坯，我們把檢測(cè)到此段鋼坯消失的信號(hào)就作為本段鋼坯恰好咬入首架軋機(jī)軋輥的含鋼信號(hào)。一旦識(shí)別到鋼坯咬入，程序中會(huì)立刻發(fā)給首架軋機(jī)的交流主電機(jī)一個(gè)速降命令（斜坡函數(shù)），此命令發(fā)送至西門子變頻器，由變頻器控制首架軋機(jī)速降。待低速持續(xù)時(shí)間計(jì)滿后，低速給定撤銷，進(jìn)入下一識(shí)別周期，不斷循環(huán)往復(fù)，達(dá)到縮時(shí)、節(jié)能的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施精品棒材生產(chǎn)線粗軋軋件頭頂尾程序創(chuàng)新改造項(xiàng)目，增強(qiáng)了設(shè)備的運(yùn)行能力，滿足了生產(chǎn)需求，提高了軋線作業(yè)率要求。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕