加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理

劉艷輝

（唐鋼一鋼軋廠，河北 唐山 063000）

加熱爐自動裝鋼系統在現代工業中具有重要地位，然而，在實際運行中常常會出現各種故障，這些故障不僅影響生產效率，也增加了企業的運營成本。因此，重視對加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理十分重要。本文探討加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理方法，以期為相關領域提供有益的參考。

1 加熱爐過程控制系統硬件網絡連接

網絡連接作為控制系統的基礎設施，對于加熱爐的正常運行和生產流程的穩定性具有決定性的影響。加熱爐過程控制系統主要由傳感器、執行器、控制器和操作員界面等組成。傳感器用于監測爐內的各種參數，如溫度、壓力等，并將這些數據轉化為電信號傳輸給控制器。執行器則接收來自控制器的指令，控制爐內電機的動作，如加熱、冷卻等。控制器處理傳感器的信號，并根據預設的程序控制執行器的動作，從而實現加熱爐的自動化操作。而操作員界面則為操作人員提供了方便的人機交互功能，如設定加熱溫度、啟動和停止裝鋼等。在這個系統中，硬件網絡連接扮演著關鍵的角色。通過網絡連接，各個硬件組件能夠相互連接和通信，實現信息共享和協同工作[1]。如果網絡連接出現故障，整個控制系統的運作就會受到影響，可能會導致裝鋼過程出現問題。例如，如果網絡連接不穩定，可能會導致數據傳輸延遲或丟失，進而影響控制系統的實時性和準確性。

針對網絡連接的故障，可采取以下幾個方面的措施進行處理：（1）檢查網絡連接的物理層是否完好。這包括檢查電纜是否斷裂、接口是否松動等。（2）檢查網絡配置是否正確。這包括檢查IP 地址、子網掩碼等參數是否設置正確。（3）確保網絡設備（如交換機、路由器等）工作正常。如果這些設備出現故障，可能會影響網絡連接的穩定性。（4）對網絡進行優化。這包括合理分配網絡資源、優化網絡結構等，以提高網絡的性能和穩定性。在必要的情況下，可考慮引入備份網絡連接，以防止主網絡連接出現問題時影響生產。通過這些措施的實施，能夠有效地解決加熱爐過程控制系統硬件網絡連接的問題，提高加熱爐自動裝鋼的效率和穩定性。

2 增加PDA 實時監控系統

加熱爐自動裝鋼控制系統沒有ibaPDA 實時監控的問題給故障分析帶來了不小的困難。為了更好地就自動裝鋼失效的問題進行研究和處理，我們采用了一些編程和設置，讓原有的加熱爐系統的PDA 硬件與PLC 與ibaAnalyzer 進行聯動，以增加針對輥道PLC 的ibaPDA實時監控系統。（1）利用網絡程序中的NetPro 連接PLC 與iba 服務器即可建立iba 服務器與輥道PLC 的以太網連接。（2）為了讓這個系統能夠運作，我們在輥道PLC 程序中建立數據、功能塊，并新建立1 個FC401功能塊和1 個DB2001 數據塊。

針對加熱爐自動裝鋼故障的研究和處理，我們可以進行iba 服務器的設置，以實現對該過程的監控。在iba I/O 管理頁面，可以查看輥道PLC 的IP 地址以及數據流量。如果這些信息沒有顯示出來或者數據流量沒有動靜，可以檢查PLC 程序，直至問題得到解決。此外，還可以增加輥道PLC 項目，并對開關和模擬量通道進行設置，包括數據坐標、單位以及名稱等信息，從而實現對PDA 的實時監控。

3 加熱爐物料跟蹤以及板坯溫度計算

在加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理中，通過有效的物料跟蹤，可確保生產過程中的質量和效率；而通過準確的板坯溫度計算，能夠為加熱爐的優化控制提供依據。首先，加熱爐物料跟蹤是為了對爐內的板坯進行精準管理。在生產過程當中，每塊板坯都需要經過一系列的工序，包括裝爐、加熱、出爐等。通過物料跟蹤系統，可實時記錄每塊板坯的位置、狀態等信息，以及實時監測板坯在加熱過程中的溫度變化，有助于操作人員隨時了解每塊板坯的狀態，及時發現異常情況并采取相應措施，確保生產流程的順暢。同時，在加熱過程中，每塊板坯的加熱速度和最終溫度都需要根據其材質、厚度等因素進行精準控制。通過實時監測板坯的溫度變化，并將數據反饋給控制系統，能夠實現對加熱爐的優化控制。此外，通過對歷史溫度數據的分析，能夠進一步優化加熱工藝，提高生產效率和質量[2]。

針對物料跟蹤和板坯溫度計算中的故障，可采取以下幾項措施進行處理：（1）檢查物料跟蹤和溫度測量設備的可靠性，包括對設備進行定期維護和校準，確保其正常運轉。（2）加強對物料跟蹤和溫度數據的監控。通過設置合理的閾值和報警機制，及時發現異常情況并采取相應措施。（3）對加熱爐的控制系統進行優化[3]。結合物料跟蹤和溫度數據，能夠實現對加熱爐的精準控制，提高生產效率和產品質量。（4）定期對操作人員進行培訓和考核，提高他們的技能水平和對異常情況的應對能力。

4 加熱爐自動裝鋼的步驟和故障分析

4.1 加熱爐自動裝鋼的步驟

加熱爐自動裝鋼的步驟主要包括：（1）板坯準備：選擇適合加熱爐的板坯，檢查其尺寸、形狀和表面質量是否符合要求。對于不合格的板坯，需要進行修整或剔除。（2）裝爐規劃：根據加熱爐的容量和生產計劃，確定裝爐的板坯數量和排列方式。（3）裝爐操作：將板坯按照規劃好的順序和位置裝入加熱爐內。為了確保裝爐的穩定性和安全性，需要使用專門的裝爐設備，如裝鋼機或天車。（4）加熱過程控制：根據預設的加熱曲線，控制加熱爐的加熱溫度和時間。在加熱過程中，需要對溫度進行實時監測和調整，以確保板坯的加熱均勻和防止過熱或欠熱。（5）出爐操作：當板坯達到預設的出爐溫度時，將其從加熱爐中取出。出爐操作同樣需要使用專門的設備，如出鋼機。（6）冷卻處理：冷卻處理有多種方法，如水冷、風冷等。其中水冷是較為常用的一種方法，主要用于為爐膛隔墻水冷梁、裝出爐料門水冷門框和裝出料機等需要冷卻的部件提供冷卻水，從而達到保護設備的目的。

4.2 加熱爐自動裝鋼的故障分析

1.裝爐位置不正確與出爐溫度不達標：由于板坯準備不當、裝爐設備故障或定位傳感器故障，容易出現裝爐位置不正確的問題。對于這種情況，需要檢查板坯的尺寸和形狀是否符合要求，同時對裝爐設備和傳感器進行檢查和維修。同時，由于加熱爐的加熱效果不佳、出爐設備故障或溫度傳感器故障，導致出爐溫度不達標。針對這個問題，需要檢查加熱爐的加熱元件和出爐設備是否正常工作，同時對溫度傳感器進行檢查和校準。

2.加熱不足或過度與生產線協調問題：加熱不足或過度可能是由于溫度控制不當或加熱時間不足導致的。為了解決這個問題，需要對加熱爐的溫度控制系統進行檢查和調整，確保溫度控制準確和加熱時間足夠。同時，在多道工序的生產線上，如果各工序之間的協調出現問題，也可能導致裝鋼故障。例如，如果出爐速度與軋制速度不匹配，可能會導致堆積或短缺現象。針對這類問題，需要加強各工序之間的溝通和協調，確保生產線的順暢運行[4]。

3.冷卻與設備維護不當與程序設計問題：首先，冷卻不當可能是由于冷卻設備故障或冷卻參數設置不合理導致的。為了解決這個問題，需要對冷卻設備的參數進行檢查和調整，確保冷卻效果達到生產要求。同時，設備的日常維護和保養對保持其正常運轉至關重要。如果維護工作不到位，可能會導致設備故障或降低設備的性能。因此，需要制定合理的維護計劃并嚴格執行，確保設備的正常運轉和延長其使用壽命。

此外，如果控制程序的設計存在問題，可能會導致設備無法正常運轉或出現誤動作。因此，程序設計人員需要對程序進行反復測試和驗證，確保其邏輯正確、運行穩定并具備良好的容錯能力。同時，環境因素如溫度、濕度、灰塵等也可能對設備的正常運行產生影響。例如，過高的溫度可能導致設備過熱、潮濕的環境可能導致設備銹蝕等。為減少環境因素的影響，需要采取相應的措施，如安裝空調、定期清理設備等。

5 加熱爐自動裝鋼失效處理

5.1 依據輥道速度進行鋼坯頭部跟蹤

由于輥道速度通常與鋼坯的運輸速度相關聯，因此，通過監測輥道速度的變化，能夠實現對鋼坯位置的精準跟蹤[5]。具體而言，主要包括以下幾個步驟：（1）測輥道速度：在生產線上，輥道速度通常是能夠被監測的。通過傳感器或其他設備，可獲取輥道速度的數據。（2）計算鋼坯到達時間：根據輥道速度和已知的鋼坯長度，可計算出鋼坯到達特定位置的時間。（3）確定跟蹤點：在計算出鋼坯到達特定位置的時間后，需要確定一個跟蹤點，該跟蹤點可以是爐門、裝載位置等關鍵點。（4）觸發跟蹤：當鋼坯到達跟蹤點時，相應的跟蹤設備會被觸發，開始對鋼坯頭部進行跟蹤。（5）實時調整：由于輥道速度和鋼坯長度等因素可能發生變化，因此需要實時調整跟蹤參數，以確保跟蹤的準確性。

5.2 重新規劃裝鋼輥道跟蹤布置

通過重新規劃裝鋼輥道跟蹤布置，能夠在加熱爐自動裝鋼失效時及時調整并優化運輸和裝載過程，提高生產效率和產品質量。主要有以下幾個方面的內容：（1）分析現有布局：首先需要對現有的輥道跟蹤布置進行分析，找出可能存在的問題和瓶頸，其中包括對輥道長度、間距、轉向角度等方面的評估。（2）確定優化目標：根據分析結果，確定優化目標，該目標可以是減少運輸時間、提高裝載精度、降低設備故障率等。（3）設計新布局：根據優化目標，設計新的輥道跟蹤布置方案。方案需要考慮各種因素，如輥道長度、間距、轉向角度、運輸速度等。（4）實施新布局：將新的輥道跟蹤布置方案付諸實施，并對實施結果進行監測和評估。（5）調整和完善：根據實施結果，對新的布局進行調整和完善，以提高生產效率[6]。

5.3 鋼坯準確定位入爐

在加熱爐的入口部分，采取多種方法來保證每個鋼板都能準確無誤地被放置到加熱爐中。具體的措施包括：（1）利用激光對射檢測鋼板位置，從而保證步進梁受力平衡。（2）同步1#裝鋼機與2#的裝鋼機的行走速度，通過給定1#裝鋼機速度，并以1#裝鋼機速度反饋作為2#裝鋼機的速度設定，以確保鋼板在入爐過程中不會出現傾斜。（3）鋼板調正機制：裝鋼機每次執行裝料操作前，首先進行一個調正過程，目的是保證鋼板的位置準確無誤。

5.4 合理設計輥道運行速度

輥道運行速度直接影響到鋼坯的運輸和裝載效率，主要包括：（1）確定運輸要求：根據生產計劃和工藝要求，確定鋼坯的運輸要求，具體要求包括運輸速度、運輸距離、運輸時間等。（2）選擇合適類型的輥道：根據運輸要求，選擇合適類型的輥道。不同類型的輥道具有不同的速度范圍和負載能力，需要根據實際需求進行選擇。（3）優化輥道速度：在選擇合適的輥道類型后，需要優化輥道速度。通過調整輥道的速度設置，使其適應實際的生產需求，并確保運輸過程的順暢。（4）監測與調整：在實際運行過程中，需要對輥道速度進行實時監測和調整，可通過傳感器和控制系統實現，以確保運輸速度與生產要求保持一致。

5.5 簡介程序的編寫

程序編寫是將自動化裝鋼失效處理過程轉化為計算機可理解的形式，從而實現自動化控制和調整。可從以下幾個方面入手：（1）確定控制邏輯：根據加熱爐自動裝鋼失效處理的要求，確定相應的控制邏輯。這些邏輯包括鋼坯的定位、裝載、加熱等過程。（2）編寫程序代碼：根據控制邏輯的要求，編寫程序代碼。這些代碼一般采用我們常見的PLC 編程語言，有圖形化編程語言和文本化編程語言。比較通用常見的plc編程軟件有西門子step7，歐姆龍CX-programmer，三菱GX-developer 等，具體取決于控制系統的要求和維護人員的偏好。（3）調試與測試：在編寫完程序代碼后，需要進行調試和測試，包括模擬仿真測試和實際設備測試，以確保程序代碼的正確性和可靠性。（4）優化與更新：根據實際生產情況和反饋信息，對程序代碼進行優化和更新，有助于提高生產效率和產品質量。

6 結論

通過對加熱爐自動裝鋼常見故障的研究與處理，能夠有效地提高生產線的可靠性和穩定性。因此，在實際生產當中，應根據具體情況采取相應的處理方法和措施，以保證生產的順利進行，不斷提高產品生產的效率質量。