加热炉上料系统控制结构优化

杨 超，高亚广，张亚垒

（大型轧钢厂，河北 邯郸 056000）

大型轧钢厂棒材生产线主要用150mm和200mm两种宽度规格的方坯，装钢时换不同宽度钢坯时，需要人工调节取料小车上接近开关的位置来实现对取料小车前进到位和后退到位的位置改变。因空间狭小，环境复杂，精确调整位置较为困难，容易产生事故，影响生产节奏。为了提高取料装置的稳定性，减少生产事故，对加热炉上料台架平托取料装置的控制方式进行优化，取得了良好效果。

1 取料装置简介

1.1 取料装置改造背景

在线棒型材等生产线生产中，由于产品规格的多样性及节能的要求，热送越来越多，设备设计的缺陷逐步显露出来，由于合同订单的增多增加了设备运转的负荷时间，设备损坏的程度也在日趋严重。上料台架挡料臂及上料出口辊道频繁出现故障及事故，严重影响上料及轧制节奏，造成重大经济损失。

目前大型轧钢厂的加热炉区自动控制方面较为稳定，控制程序及液压系统较为先进，但是有在调试投产后不断开发新品种及轴承钢的生产量增大、生产节奏加快，加热炉区的温度也在不断增大。上料台架在热送钢时，钢的温度在600度以上，经常将上料台架液压系统中的管路、液压缸及密封等烧坏，造成液压油外喷着火，经济损失严重。由于生产任务的增加，3吨重钢坯从上料台架自由滑落砸辊道的频率的增加，造成辊道底座及横梁变形辊道、平行度无法找正、动力不足带不钢坯、辊道被砸断等故障率倍增。同时还严重影响到热送率，影响上料及出钢节奏从而影响到品种钢（轴承钢等）要求的加热温度而造成次品、废品等产品质量问题，鉴于以上情况，很有必要对现有的上料系统的控制结构进行改进，保证上料的正常运转，防止此类事故的发生。

1.2 取料装置结构简介

加热炉上料台架平托取料装置包括两套平行设置的底座、横移小车、安装在横移小车两端的两套取料臂、用于驱动取料臂的升降液压缸和用于驱动横移小车运动的横移液压缸，两套底座分设于上料辊道两侧、且延伸方向与上料辊道的上料方向相同，横移小车包括水平设置的矩形框架结构、安装在矩形框架结构两端的第一支座和安装在矩形框架结构中部的第二支座，取料臂中部与第一支座上端铰接，下端与水平安装在矩形框架结构上的升降液压缸的活塞杆端部铰接，横移小车每端设置两套车轮与底座上表面滚动配合，横移液压缸水平设置、且其活塞杆端部与设置在矩形框架结构中部的第二支座铰接。取料臂为L形结构，其拐角处与第一支座上端铰接，矩形框架结构两端分设两套水平安装的升降液压缸，升降液压缸的轴线方向与横移小车运动方向相同，升降液压缸的活塞杆端部与取料臂较短段的下端铰接。横移液压缸借助于基座水平安装在上料辊道前方、且其轴线与升降液压缸的轴线平行，其活塞杆端部与第二支座铰接。

1.3 取料装置的优点

取料装置由液压系统及机械传动机构实现，远离热送时热钢区域，在温度适中的环境下适于对设备进行点检及维护，拆卸简单方便，减少了备件消耗，降低了使用及备件成本；操作简单、方便，操作情况一目了然，维修方便、快捷，解决了因热送红钢时将设备烧坏及着火引起的设备损坏，辊道长时间被砸造成架子变形、辊道断裂的事故隐患及备件消耗的问题，使用稳定性及可靠性强，同时避免了因上料节奏的影响造成的加热温度达不到而产生次品、废品的问题。

1.4 取料装置功能简介

在具体使用过程中，上料台架步进上料至挡料钩，横移液压缸将横移小车向前推到托钢位置，此时前进到位接近开关有信号，横移小车停止，升降液压缸动作从而带动取料臂升降，托起钢坯，横移液压缸带动横移小车架子后退上料辊道处，此时后退到位接近开关有信号，横移小车停止，升降液压缸下降，取料臂将钢坯托放至上料辊道上，进行加热炉装钢。

2 取料装置存在的问题

2.1 频繁调节接近开关造成次生事故

调节接近开关时，需要电气人员去操作台挂牌，禁止操作，严重影响装出钢节奏，容易产生多余的空步，空间狭小，不容易调节。另外，频繁调节接近开关，经常导致接近开关在使用周期内就坏掉，产生事故，影响装钢，增加备件费用。

2.2 取料装置取料过程中走位不准而取双钢或掉钢

取料装置取料过程中走位不准而取双钢或掉钢，处理起来比较麻烦，必须通过天车进行处理，且影响时间长。两根钢放到装钢辊道上，装炉轨道转动带不动，这种情况不好处理，影响时间最长。调度通知设备和轧钢人员到场，配合操作工和天车，天车把钢吊走，天车吊钢坯时容易压坏电机。取料小车横移过近，没到取料位置就停，取料时可能取不上料，放料时可能掉钢，砸坏减速机，或者放料位置偏，装钢时装不进炉。钢坯在轨道上要求尽量偏向南侧，这样钢坯在装钢过程中才能远离炉内口处的水梁，如果走位不准会出现钢坯撞在水梁上还装不进去钢。这些事故都是因为接近开关位置不准确，导致横移小车走位不准而造成。

2.3 操作工不能自主控制装钢节奏

当装钢的钢坯宽度变化时，操作工通知电工调节取料装置的接近开关位置后，才可以继续装钢。在中途出现故障后，操作工都必须切换成手动模式，而且还需要现场有人监控，相比自动控制而言，增大了操作工的工作量，还降低了装钢效率。

3 取料装置控制方式优化

3.1 固定接近开关位置

将接近开关的位置设定在易于观察，便于点检维修的位置，以后这个位置不再因换钢坯而调整，从而确定前进到位和后退到位的初始位。同时加长接近开关信号检测板的长度，便于控制横移小车的移动距离。

3.2 增加延时程序通过时间控制走位

更改程序后，接近开关感应到信号后，采用延时停止的方法分别确定150和200方坯的取料位和放料位。横移小车控制程序调整具体见图1。

图1 横移小车控制程序图

通过多次试验，确定了延时时间。取料时，当前进到位接近开关感应到信号后，延时几秒停止，取料装置能正好取到料。放料时，当后退到位接近开关感应到信号后，延时几秒停止，取料装置能正好将料放到辊道上。

3.3 wincc画面上增加150mm和200mm的选择图标

在wincc画面上增加了钢坯切换的选择图标，当换钢坯时，操作人员只需在画面上点一下，就可完成取料的切换。选择图标见图2。

图2 选择图标

4 应用效果

4.1 取料装置运行的稳定性提高

上述措施实施后，取料装置运行安全稳定，事故率也由改进前每周一次，降低为改进后两月一次。随着取料装置不用再频繁调节接近开关，检修时设备人员对接近开关进行紧固检查即可，因接近开关而产生的事故也随之减少，通过时间控制取料小车后，取料小车走位也更准确，取料装置的稳定性得到了提升。

4.2 取料装置取双钢或掉钢事故明显减少

由于一根钢坯两顿多重，一旦取双钢放到辊道上，辊道带不走钢，轻则造成个别辊道电机过载跳闸，重则整组辊道过载跳闸。改进后，取料走位准确，取双钢的情况很少发生。取料小车前进的少，取钢不稳，一旦掉钢，很可能砸坏设备，改进后，取料装置走位更准确，掉钢事故几乎很少发生，区域整体事故时间下降。

4.3 备件费用减少

频繁的调整接近开关，容易造成接近开关意外损坏，改进前，每月都需更换两个接近开关，现在半年也才换一个。处理事故时，用天车吊钢坯容易压坏电机，改进前，每月最少换一个电机，改进后，半年才换一个电机。大大减少了备件的费用。

4.4 取料装置因换钢坯而停止装钢的时间减少

改进前，因换钢坯而调整一次接近开关的时间大约20分钟。改进后，只需要操作工在画面上点一下鼠标，切换一下取料装置取料模式即可，大大节省了时间，也省了人力。按两天换一次钢坯调节20分钟计算，全年可省下3650分钟。

5 结语

通过对取料装置控制结构的优化，在对设备进行点检及维护时，拆卸简单方便，减少了备件消耗，降低了使用及备件成本；操作简单、方便，操作情况一目了然易发现问题及隐患，维修方便、快捷，解决了因热送红钢时将设备烧坏及着火引起的设备损坏，辊道长时间被砸造成架子变形、辊道断裂的事故隐患及备件消耗的问题，使用稳定性及可靠性强，同时避免了因上料节奏的影响造成的加热温度达不到而产生次品、废品的问题。

通过对取料装置控制方式的优化，操作工可以自主控制装钢节奏，大大节省原来调节接近开关的时间，取料装置的稳定性得到提升，相关事故也随之减少，接近开关使用寿命增长，备件费用降低，取料装置运行安全稳定流畅，优化控制取得了良好效果。