浅谈轧钢生产线电气相关的智能化改进

浅谈轧钢生产线电气相关的智能化改进

曾可

江阴兴澄特种钢铁有限公司， 江苏江阴 214400

摘要：随着国内外局势的多变，钢铁市场的竞争越来越激烈，钢铁的价格在不断起伏，为了降低市场的不确定性对本轧钢厂的冲击，提高本轧钢厂的综合竞争力，本轧钢厂制定了智能化改造计划，通过对生产线智能化的改造，提高生产线自动化程度，降低现场人员劳动强度，更好地把控钢坯轧制质量，提高产品入库效率，降低交付周期，从而以高效、高品质抢占市场。本文主要讲述了轧钢生产线电气相关的智能化改造，同时也分享了本人作为电气负责人在改进中的一些感想与创新，请同行多多交流与指导。

关键词：轧钢生产线、电气改进、电气智能化

1前言

本轧钢厂共有两条主生产线，生产棒材系列钢坯，其中大棒生产线生产工艺为：加热炉-初轧机-火焰清理机-连轧机-锯切-冷床收集，生产规格较大的方钢、圆钢系列产品，并为其他生产线生产中间过渡坯料。小棒生产线以三辊KOCKS轧机为主成品轧机，两辊短应力轧机为辅，生产小规格圆钢系列，其轧制钢坯精度较高，获得了市场的一致好评。小棒生产线轧制速度较高，自动化程度较高，反观大棒生产线，由于轧制速度较慢，每个区域操作模式较多，手动模式使用较为频繁，随着大棒生产线提产，有些操作模式已经满足不了生产线的需要，特别是初轧机轧制工艺改进后，使用大压下新工艺，大幅度提高了初轧机轧制效率，把轧制时间降低至原来的一半，后生产工艺再使用手动等模式会严重影响生产线的生产效率。为此本人负责的电气专业组对大棒生产线进行智能化改进，通过编写自动化程序、引入机械手、图形识别、设备动作重新编程等方法，提高生产线的生产效率，同时降低了现场工作人员的劳动强度，更加关注与轧制质量。

2电气智能化改进

2.1自动进钢、物料识别和自动出钢系统

原来进钢过程是：钢坯在进钢辊道上定位后，操作人员通过摄像头查看定位效果，确认定位正确后，然后点击进钢按钮，进钢机进行动作，把钢坯进入到加热炉内。但是在实际操作过程中，操作人员无法对精确的定位进行判断，只能判断大概位置，特别是较长坯料的进钢，一旦存在偏差，钢坯通过加热膨胀后有较大概率会蹭到炉墙，造成无法出钢，所以操作工对此判断过程时间较长，并且需要通过摄像头对钢坯物料标号进行确认，物料代码一共有12位数据，稍不注意会造成物料问题，操作人员为了防止发生物料问题，对该代码核对至少两遍。这些都造成了进钢缓慢，影响了生产线连续性轧制。为此，引入了物料识别照相机，安装在称重辊道上方过道上，操作工可以根据钢坯规格使用远程手柄对照相机进行角度调整，更换规格才需要进行调整，当钢坯进入到称重辊道上，称重钢坯时，同时照相机对钢坯端部物料代码进行拍摄，照相机拍摄后的照片发送到主机进行处理，后台C语言对点整进行判断，得出数据与操作人员输入的炉号数据进行对比，当数据不一致时，称重辊道不运转，在人机交互画面上提示操作人员物料不匹配，让操作人员进行处理。当数据与操作人员输入一致时，称重完成后，称重辊道运行，进入到下一个环节。为了提高钢坯进钢效率，提高进钢自动化程序执行效率，特制定了以下方案：根据热膨胀系数计算出最大进钢规格两段与炉墙的距离，并在略大于该距离处设置光栅检测，确保每根钢坯在加热后，两端离开炉墙有足够的安全距离，不会发生钢坯端部蹭炉墙事故。为了提高钢坯在进炉辊道上的定位准确性，进行了如下工作：把辊道开关控制箱内电机启动器的辅助触点都连接在一起，提供一路24V电源输入，反馈到PLC中，当辊道电机发生轴承卡死、辊道卡死、由于标高造成的压死等会造成开关跳电，此时画面上会显示“辊道控制箱跳电”，提示操作人员通知相关专业进行排查，确保辊道不会影响到钢坯的定位。为了提高精度，使用了两套定位方法：（1）编码器定位，当钢坯尾部脱离定位光栅后，编码器进行计数，当定位APC块达到停止数据后，发送定位完成信号，启动自动装钢程序。（2）激光测长定位：利用钢坯头部与激光测长的数据对定位进行控制，当达到数据后，辊道停止，发送定位完成信号，启动自动装钢程序。这两套数据都会显示在操作画面上，操作工可以通过两组数据对比，查看定位情况。当发生问题，可以选择其中一个控制方法，并通知专业人员对产生误差的另一种方法进行处理。自动出钢使用了下一道生产工艺的要钢信号，由于下一道工序是初轧机工序，由于是手动操作，操作人员无法顾及到发送要钢信号，为了更好的对自动出钢进行控制，设置了道次要钢信号，操作人员可以根据自己操作实际情况，设定在初轧机轧制到几道次后进行要钢信号发送。发送后加热炉出钢机进行自动出钢程序。

2.2辊道自动启停系统

在设计之初，辊道的启动与停止主要依靠操作人员进行手动干预，这样有效防止了钢坯停止在辊道上，当时生产节奏较慢，生产的规格主要以方坯为主，但是随着公司钢坯规格的不断拓展，小圆系列钢坯轧制吨数逐渐增多，操作工现场注意要点较多，辊道的操作增加了劳动强度。特别是轧机区域，操作人员需要配合现场人员对轧机转速等进行微调整，无暇顾及到连轧机前辊道的相关启停，此时会让钢坯在连轧机前进行等待，调整完毕后再进行操作，这样造成了钢坯温度下降，不利于形变，使得轧机转矩上升，对轧机轧辊有着较大的冲击。现在以每一个生产工艺设备为中心，对前后辊道的自动启停进行编辑，在现场增加热金属检测元件，用于判断钢坯的位置，作为辊道的转动触发信号，并根据现场辊道运行实际情况增加延时，确保辊道转动后钢坯能够顺利通过。通过辊道自动启停程序的编辑，降低了操作人员劳动强度，同时也降低了能耗。

2.3自动打标系统

随着生产钢坯规格的增加，生产线节奏的加快，同时也减轻标识人员劳动强度，降低红钢对其的高温辐射，引入了自动打标系统。自动打标系统主要利用了激光器对钢坯表面进行打标，其安装在冷床的一侧，用检测器对冷床固定齿上的钢坯进行检测，判断是否存在钢坯，当存在钢坯则启动打标程序，操作工利用远程上位机对打印编号进行编辑，编辑后开始启动自动打标，为了防止有遗漏，在打标系统后设置高清摄像头系统，通过对传递图片的处理，降低了红钢对标识的影响度，这样可以在打标停顿过程中由操作人员对打标信息进行再次确认，确保物料的准确性。通过此改进后，标识人员不需要在现场进行作业，只需要在操作室就能完成标识的校验，同时在修改钢坯打印规格后，计数器进行重新计数，为炉号支数的确定提供了判断依据。

3结束语

通过对现场的智能化改进，提升了生产线的自动化程度，大幅度提高了生产线的生产效率，降低现场人员的劳动强度。在现场智能化的改进中，特别是采集图片后的处理，能够得到较多的信息，通过图片的存储可以对当时现场情况进行详细的记录，方便查找，更好对现场情况进行分析。

4参考文献

（1）天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册［M］.第2版.北京：机械工业出版社，2005.

（2） 马小亮.高性能变频调速及其典型控制系统［M］.北京：机械工业出版社，2010.

（3）陈伯时.电力拖动自动控制系统［M］.北京：机械工业出版社，2005.