一種熱軋自動(dòng)出鋼控制程序的設(shè)計(jì)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(lái)，鋼鐵產(chǎn)量居高不下，在當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境下，加快產(chǎn)線的軋制節(jié)奏提高機(jī)時(shí)產(chǎn)量對(duì)于降低企業(yè)生產(chǎn)成本有重要意義。本文主要介紹通過(guò)粗軋自動(dòng)出鋼控制程序的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到提產(chǎn)降耗的目的，重點(diǎn)研究熱連軋時(shí)軋機(jī)區(qū)域與加熱爐出鋼的節(jié)奏匹配問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種軋機(jī)區(qū)域（粗軋）控制的自動(dòng)出鋼控制程序可有效解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)在1580熱軋線實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)序點(diǎn)

1580 軋線跟蹤區(qū)域劃分為5個(gè)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(yùn)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(jī)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(jī)前劃分為層冷跟蹤區(qū)域，卷取機(jī)所在區(qū)域劃分為卷取區(qū)域。各區(qū)域都有要鋼時(shí)序點(diǎn)信號(hào)來(lái)判斷是否允許軋件進(jìn)入，見(jiàn)表1。調(diào)查1580線要鋼時(shí)序點(diǎn)的實(shí)際控制方式，除粗軋區(qū)域的實(shí)際控制方式為手動(dòng)外，其它區(qū)域均為自動(dòng)化控制。

表1 軋線要鋼時(shí)序點(diǎn)

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(wàn)t～13萬(wàn)t，占比達(dá)到52%左右。在兩座加熱爐交替出鋼軋制窄斷面時(shí)，加熱爐的出鋼節(jié)奏大于熱軋機(jī)的軋制節(jié)奏，因此需要粗軋操作工通過(guò)手動(dòng)方式對(duì)每一塊板坯的出爐時(shí)間間隔進(jìn)行控制。

如手動(dòng)控制前后板坯的出爐時(shí)間間隔長(zhǎng)短不一，會(huì)出現(xiàn)兩種情況：如板坯出爐時(shí)間間隔短，軋件將在軋機(jī)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(jī)內(nèi)軋爛甩尾形成不合格品，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軋件在軋機(jī)區(qū)域內(nèi)堆鋼形成廢品；如時(shí)間間隔長(zhǎng)，會(huì)降低軋線的生產(chǎn)效率，造成軋線能耗升高。人為手動(dòng)控制出鋼節(jié)奏不可能做到精準(zhǔn)，1580線大多數(shù)情況下，操作工為避免軋件在軋機(jī)區(qū)域造成停留降溫，會(huì)有意識(shí)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(jìn)式加熱爐，1架粗軋機(jī)加7架精軋機(jī)，見(jiàn)圖1。軋制窄斷面規(guī)格時(shí)，加熱爐的出鋼產(chǎn)量大于軋機(jī)區(qū)域機(jī)時(shí)產(chǎn)量約20%，只有通過(guò)粗軋區(qū)域操作工手動(dòng)限制加熱爐出鋼節(jié)奏，才能實(shí)現(xiàn)軋機(jī)區(qū)域與加熱爐區(qū)域的機(jī)時(shí)產(chǎn)量相匹配。這樣無(wú)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(dòng)出鋼程序的邏輯控制設(shè)計(jì)

由于實(shí)際生產(chǎn)中不能依靠自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出鋼，因此經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析，從基礎(chǔ)自動(dòng)化（L1）入手，設(shè)計(jì)了一種粗軋區(qū)域自動(dòng)出鋼邏輯控制程序，見(jiàn)圖2。

圖2 自動(dòng)出鋼邏輯程序示意圖

它是在自動(dòng)化一級(jí)控制程序中把粗軋區(qū)的手動(dòng)出鋼控制按鈕信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)物料跟蹤檢測(cè)HMD、時(shí)間間隔輸入值、系統(tǒng)自測(cè)算時(shí)間間隔等整合到一個(gè)功能模塊中，見(jiàn)圖3。其關(guān)鍵作用是按照操作工手動(dòng)輸入時(shí)間間隔值對(duì)前后軋件進(jìn)行精確的節(jié)奏控制，粗軋操作工可根據(jù)統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔表（據(jù)已軋制的鋼種、板坯長(zhǎng)度、中間坯的厚度整理）更改間隔時(shí)間值，以匹配加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機(jī)區(qū)的軋制節(jié)奏。

圖3 熱軋機(jī)自動(dòng)出鋼功能窗口示意圖

3 粗軋區(qū)域自動(dòng)出鋼程序的特點(diǎn)

軋機(jī)區(qū)域自動(dòng)出鋼程序在大批量連續(xù)軋制時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制加熱爐定時(shí)出鋼，控制準(zhǔn)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(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)板坯出爐時(shí)間間隔的精確控制。軋機(jī)區(qū)域自動(dòng)出鋼程序的投入使用，解決了加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機(jī)區(qū)軋制節(jié)奏不匹配問(wèn)題，可以精準(zhǔn)的控制連續(xù)軋制時(shí)前后兩條鋼的時(shí)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(wèn)題，又可以避免軋機(jī)空轉(zhuǎn)、提高產(chǎn)量。

（2）功能模塊集成化。本程序通過(guò)把加熱爐出鋼信號(hào)、粗軋?jiān)试S加熱出鋼信號(hào)、爐后除鱗信號(hào)、粗軋區(qū)域熱檢測(cè)（HMD）信號(hào)、粗軋區(qū)域允許軋制信號(hào)（Ready）整合至一個(gè)功能模塊中并實(shí)現(xiàn)粗軋?jiān)试S加熱出鋼信號(hào)邏輯控制。

（3）程序簡(jiǎn)單可靠、成本低。此功能模塊是在基礎(chǔ)自動(dòng)化一級(jí)（L1）中實(shí)現(xiàn)，比過(guò)程自動(dòng)化（L2）更為簡(jiǎn)潔和細(xì)致，不需要增加任何設(shè)備，也不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的調(diào)試，性價(jià)比較高。

（4）大幅降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。原來(lái)在生產(chǎn)過(guò)程中，需粗軋操作工通過(guò)手動(dòng)控制按鈕（粗軋?jiān)试S加熱出鋼信號(hào)）逐條控制加熱爐的出鋼節(jié)奏，通常操作工以現(xiàn)場(chǎng)物料到達(dá)某個(gè)位置點(diǎn)判斷下一塊板坯的出鋼時(shí)序，操作工精神高度緊張，并且限制了其對(duì)其它重要軋制參數(shù)的關(guān)注。通過(guò)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(lái)，大幅提高人工生產(chǎn)效率。

4 應(yīng)用效果情況

經(jīng)試驗(yàn)，以1580線大批量軋制的相同鋼種、板坯、成品厚度作對(duì)比，實(shí)驗(yàn)鋼種見(jiàn)表2；對(duì)比自動(dòng)出鋼程序投入前后各28卷鋼的節(jié)奏控制情況，見(jiàn)圖4。

表2 實(shí)驗(yàn)鋼種參數(shù)

圖4 自動(dòng)出鋼程序投入前后軋制節(jié)奏對(duì)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(shí)間間隔縮短5s～10s，機(jī)時(shí)產(chǎn)量提高17t～30t。對(duì)比實(shí)驗(yàn)鋼種不同板坯長(zhǎng)度修改程序前后軋制節(jié)奏情況，見(jiàn)表3。可見(jiàn)，在增加粗軋區(qū)域自動(dòng)出鋼程序后，提升節(jié)奏效果明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)1580線品種結(jié)構(gòu)，產(chǎn)線布置特點(diǎn)，通過(guò)詳細(xì)分析制約產(chǎn)線效率提升的原因，通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)施粗軋區(qū)域自動(dòng)出鋼邏輯控制程序，有效解決了加熱爐出鋼節(jié)奏與軋機(jī)區(qū)軋制節(jié)奏不匹配問(wèn)題，大幅提高了軋線的生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。