張大勇

摘 要：河鋼宣鋼二鋼軋廠煉鋼工藝設(shè)施主要有2 座150 t轉(zhuǎn)爐，2座LF精煉爐，1座RH精煉爐，2 臺(tái)12機(jī)12流方坯連鑄機(jī)。投產(chǎn)以來(lái)，中包烘烤器、大包滑動(dòng)水口、大包臂回轉(zhuǎn)升降，切后輥道作為連鑄生產(chǎn)中的承上啟下工藝，發(fā)揮著重要的紐帶作用，是重要的生產(chǎn)工藝設(shè)施。隨著企業(yè)降本增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)工作的深入推進(jìn)，設(shè)備存在的安全隱患為生產(chǎn)埋下了極大的隱患。為了降低故障率，節(jié)省備件費(fèi)用，公司積極抓緊時(shí)間對(duì)中包烘烤器、大包滑動(dòng)水口、切后輥道控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

關(guān)鍵詞：中包烘烤器控制系統(tǒng)；滑動(dòng)水口控制系統(tǒng)；切后輥道電氣控制系統(tǒng)

TECHNICAL OPTIMIZATION AND UPGRADING OF CONTINUOUS CASTING AUTOMATION CONTROL SYSTEM IN XUANHUA IRON AND STEEL

Zhang Dayong

（Transformation and development department， Xuangang， Hegang Group Xuanhua 075100，China）

Abstract：There are two 150-ton converter， two LF refining furnace， one RH Refining Furnace， two 12-unit 12-strand billet caster in the steel-making process facilities of No. 2 Rolling Mill of Xuanhua Steel. Since it has been put into production， the bale baking machine， the bale sliding nozzle and the bale arm swing up and down， the cut-back roller table plays an important role as a link in the continuous casting production， and is an important production process facility. With the deepening of cost-cutting and efficiency-increasing， transformation and upgrading of enterprises， the potential safety problems of equipment have laid a great hidden trouble for production. In order to reduce the failure rate and save the spare parts cost， we take the time to reform the package baking machine， the package sliding nozzle， the post-cut roller table control system.

Key words：package baking machine control system; sliding nozzle control system; after cutting the electrical control system roller

0 前 言

隨著宣鋼公司普轉(zhuǎn)優(yōu)和兩化融合的不斷推進(jìn)，二鋼軋廠十分注重利用先進(jìn)的控制自動(dòng)化技術(shù)，不斷的進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和控制功能完善；隨著鋼鐵市場(chǎng)對(duì)鋼鐵質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)品要求等級(jí)不斷攀升，二鋼軋廠連鑄機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)，由于原有技術(shù)、裝備的原因，存在著以下安全隱患：一是中包烘烤器操作箱內(nèi)部由于接線不規(guī)范，一旦出現(xiàn)故障，維修人員需花費(fèi)大量時(shí)間查找接線來(lái)源，故障處理時(shí)間長(zhǎng)，易影響烘烤時(shí)間，造成烘烤時(shí)間短，進(jìn)而影響連鑄的正常生產(chǎn)且受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，且操作箱箱體銹蝕、變形嚴(yán)重；二是當(dāng)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，易出現(xiàn)操作人員或其他情況誤碰手操盒按鈕導(dǎo)致滑動(dòng)水口突然打開，鋼水灑落到平臺(tái)的現(xiàn)象，存在設(shè)備安全隱患；三是切后輥道存在著因切割前后銜接段輥道轉(zhuǎn)速前慢后快的問(wèn)題，導(dǎo)致的切后區(qū)域段輥道長(zhǎng)期處在重載超載狀態(tài)運(yùn)行，在生產(chǎn)過(guò)程中屢屢發(fā)生跳閘停車事故，打亂正常的生產(chǎn)節(jié)奏，且時(shí)常發(fā)生鑄坯表面大面積劃傷的情況，嚴(yán)重影響鑄坯質(zhì)量。以上情況頻頻產(chǎn)生，影響生產(chǎn)及工藝質(zhì)量，打亂正常的生產(chǎn)節(jié)奏，影響公司的整體經(jīng)濟(jì)效益。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)節(jié)奏，宣鋼公司成立聯(lián)合攻關(guān)組，對(duì)中包烘烤器電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行改造、連鑄滑動(dòng)水口控制系統(tǒng)優(yōu)化改造、切后輥道電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造。

1 改造技術(shù)方案

1.1 中包烘烤器電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造

烘烤器控制原來(lái)為純電氣控制，在柜內(nèi)安裝新的PLC模塊、斷路器、接觸器、熱繼，在箱門安裝觸摸屏面板、按鈕、電源指示燈等電氣元件，從熱繼下口引出2根3 mm×4 mm的線纜分別接至現(xiàn)場(chǎng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)與液壓電機(jī)，將電接點(diǎn)壓力表改為壓力變送器，編寫烘烤器PLC程序，制作觸摸屏畫面。

1.1.1 PLC控制柜改造

烘烤器控制原來(lái)為純電氣控制，其操作箱電源引自2號(hào)機(jī)電氣室，現(xiàn)在在烘烤器現(xiàn)場(chǎng)安裝一新控制柜體，其控制電源仍引自2號(hào)機(jī)電氣室，在柜內(nèi)安裝新的PLC模塊、斷路器、接觸器、熱繼，在箱門安裝觸摸屏面板、按鈕、電源指示燈等電氣元件，從熱繼下口引出2根3 mm×4 mm的線纜分別接至現(xiàn)場(chǎng)引風(fēng)機(jī)電機(jī)與液壓電機(jī)，將電接點(diǎn)壓力表改為壓力變送器，重新配置一套新的烘烤器PLC控制柜。如圖1所示。

1.1.2 程序編制及制作觸摸屏畫面

做好上位機(jī)與PLC模塊的通訊連接，開始進(jìn)行程序編制，使用軟件為西門子公司的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9。

主要實(shí)現(xiàn)的控制步驟如下：

程序編寫分為手動(dòng)控制和觸摸屏控制。

1）因?yàn)楹婵酒饔谐Ｃ骰?，打開燃?xì)忾y，打開引風(fēng)機(jī)，點(diǎn)火，烘烤器開始工作。

2）烘烤器在烘烤過(guò)程中如煤氣壓力降至設(shè)定值以下，煤氣切斷閥動(dòng)作將管路煤氣切斷，延時(shí)10秒后報(bào)警器報(bào)警。

3）烘烤器在烘烤過(guò)程中如火焰檢測(cè)裝置檢測(cè)不到火焰，煤氣切斷閥動(dòng)作將管路煤氣切斷，延時(shí)10秒后報(bào)警器報(bào)警。

4）將火焰檢測(cè)裝置、壓力變送器強(qiáng)制的方法，確保烘烤器裝置正常運(yùn)行。

5） 液壓電機(jī)啟動(dòng)之后可進(jìn)行烘烤臂升降操作。程序如圖2所示。

觸摸屏畫面指崗位人員可在觸摸屏面板進(jìn)行烘烤器操作，采用Wincc_flexible軟件編制，在軟件中制作風(fēng)機(jī)啟停、油泵啟停、燃?xì)忾y開關(guān)、故障復(fù)位、燃?xì)鈮毫Ξ?dāng)前值及壓力設(shè)定等各種需要參數(shù)。

1.2 連鑄滑動(dòng)水口控制系統(tǒng)優(yōu)化改造

在程序中增加大包旋轉(zhuǎn)時(shí)滑動(dòng)水口不能打開的連鎖，采集驅(qū)動(dòng)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)動(dòng)作的變頻器的信號(hào)為條件，當(dāng)變頻器動(dòng)作時(shí)，輸出禁止連鑄滑動(dòng)水口手操盒動(dòng)作的信號(hào)，切斷手操盒與驅(qū)動(dòng)水口動(dòng)作油缸的聯(lián)系，這樣，在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)包時(shí)，即使出現(xiàn)誤碰、誤操作滑動(dòng)水口也不會(huì)打開，進(jìn)一步提升了設(shè)備運(yùn)行可靠性，為連鑄的連續(xù)生產(chǎn)提供了安全保障。

1.2.1 程序編寫

在連鑄實(shí)際生產(chǎn)中，每個(gè)鋼水包底部有兩個(gè)滑動(dòng)水口，其中大包回轉(zhuǎn)臺(tái)1號(hào)臂上鋼水包為1號(hào)和2號(hào)滑動(dòng)水口，2號(hào)臂上鋼水包為3號(hào)和4號(hào)滑動(dòng)水口，在坐包位和澆注位分別有兩個(gè)手操盒，每個(gè)手操盒可控制兩個(gè)滑動(dòng)水口，手操盒控制滑動(dòng)水口為對(duì)角線控制，在坐包位南側(cè)和澆注位北側(cè)的手操盒控制1號(hào)和4號(hào)滑動(dòng)水口，在坐包位北側(cè)和澆注位南側(cè)的手操盒控制2號(hào)和3號(hào)滑動(dòng)水口，為防止回轉(zhuǎn)臺(tái)在轉(zhuǎn)包時(shí)，滑動(dòng)水口突然打開導(dǎo)致鋼水灑落平臺(tái)，在程序中分別為四套滑動(dòng)水口增加沒(méi)有大包旋轉(zhuǎn)才能打開的連鎖，采集驅(qū)動(dòng)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)的變頻器運(yùn)行信號(hào)為條件，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，輸出禁止連鑄滑動(dòng)水口打開的信號(hào)，切斷手操盒與驅(qū)動(dòng)水口動(dòng)作油缸的聯(lián)系，這樣，在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)包時(shí)，即使出現(xiàn)誤碰、誤操作滑動(dòng)水口也不會(huì)打開。

1.2.2 PDA記錄

在PDA軟件中采集關(guān)于滑動(dòng)水口打開、關(guān)閉和回轉(zhuǎn)臺(tái)變頻器運(yùn)行的各個(gè)輸入，輸出信號(hào)，如圖3所示，當(dāng)滑動(dòng)水口發(fā)生故障，通過(guò)在線記錄和離線分析這些信號(hào)，能更快的查找到故障原因和時(shí)間，降低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.3 1號(hào)連鑄機(jī)切后輥道電機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造

將輥道電機(jī)由直接啟動(dòng)的接觸器控制改為變頻器控制，使電機(jī)低速平穩(wěn)運(yùn)行，利用檢修時(shí)間，在電氣柜內(nèi)安裝變頻器，通過(guò)C網(wǎng)將變頻器連入網(wǎng)絡(luò)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)編寫輥道電機(jī)程序，確定電機(jī)頻率與拉鋼速度關(guān)系，使變頻器輸出頻率帶動(dòng)的輥道轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)拉鋼速度匹配，在操作畫面中增加變頻器的反饋值，在PDA軟件中采集關(guān)于輥道電機(jī)運(yùn)行的各個(gè)輸入、輸出信號(hào)，在線記錄和離線分析這些信號(hào)。

1.3.1 變頻柜改造

切后輥道電機(jī)原來(lái)為接觸器控制啟動(dòng)，電源柜為L(zhǎng)Z0-P5，現(xiàn)在在電氣室內(nèi)安裝12臺(tái)變頻器，其中1-6流切后輥道6臺(tái)安裝在切后一控制柜內(nèi)，7-12流切后輥道6臺(tái)安裝在切后二控制柜內(nèi)，從LZ0-P5柜內(nèi)電源下口引出兩段3 mm×50 mm的線纜分別接至切后一控制柜和切后二控制柜內(nèi)，作為兩個(gè)電氣柜的電源線，再?gòu)膬蓚€(gè)柜內(nèi)的變頻器下口引出12根3 mm×4 mm的線纜（其中4根備用）分別接至現(xiàn)場(chǎng)切后輥道電機(jī)，在公用PLC柜內(nèi)安裝C網(wǎng)模塊，并通過(guò)同軸電纜和T型頭將變頻器連入C網(wǎng)的AB網(wǎng)中。打開RSNetWorx For ControlNet，進(jìn)入 ControlNet 組態(tài)界面，組態(tài)C網(wǎng)通訊模塊，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，如圖4所示。

1.3.2 切后輥道電機(jī)程序編制及增加畫面

程序編制使用AB公司的Logix5000軟件，在現(xiàn)有的接觸器控制的切后輥道電機(jī)控制程序重新編寫變頻器程序，利用原有操作臺(tái)各個(gè)按鈕，在原有PLC上沒(méi)有增加輸入輸出點(diǎn)。

主要實(shí)現(xiàn)的控制步驟如下：程序編寫分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。

1）自動(dòng)控制：在生產(chǎn)工藝中1-6流拉矯機(jī)為1跨，7-12流拉矯機(jī)為2跨，根據(jù)電機(jī)參數(shù)、減速機(jī)減速比、輥道直徑得出變頻器頻率與拉速的關(guān)系。

2）根據(jù)自動(dòng)控制得出的頻率參數(shù)，我們可以直接在變頻器中輸入頻率值，我們定義為手動(dòng)控制。

在程序編制時(shí)，增加了輸出延時(shí)程序和畫面顯示的電流、電壓、頻率、復(fù)位等回饋值，如圖5所示，打開FactoryTalkViewStudio軟件，將Logix5000軟件里編寫的顯示的電流、電壓、頻率、給定頻率、復(fù)位等回饋值一一對(duì)應(yīng)到畫面上，通過(guò)給定輸入頻率，找到輥道電機(jī)運(yùn)行最適合的頻率。

2 實(shí)施效果

2020年3月，中包烘烤器電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造完成并投入使用，此次改造保障了烘烤器的正常運(yùn)行，通過(guò)增加火焰檢測(cè)裝置，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)，改造也提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及維護(hù)方便，同時(shí)也降低了設(shè)備故障率。

2020年6月，連鑄滑動(dòng)水口控制系統(tǒng)優(yōu)化改造完成并投入使用，在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)包時(shí)，即使出現(xiàn)誤碰、誤操作滑動(dòng)水口也不會(huì)打開，使崗位人員操作更加安全、可靠，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提升了設(shè)備運(yùn)行可靠性，為連鑄的連續(xù)生產(chǎn)提供了安全保障，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

2020年8月，切后輥道電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造完成并投入使用，切后輥道電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，此次改造有效解決了切后電機(jī)頻繁損壞的問(wèn)題，不僅降低了備件成本，而且消除了安全隱患，同時(shí)減少了鑄坯劃痕，提高了鑄坯質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

中包烘烤器電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造保障了烘烤器的正常運(yùn)行，通過(guò)增加火焰檢測(cè)裝置，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)，改造也提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及維護(hù)方便，同時(shí)也降低了設(shè)備故障率。

連鑄滑動(dòng)水口控制系統(tǒng)優(yōu)化改造保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提升了設(shè)備運(yùn)行可靠性，為連鑄的連續(xù)生產(chǎn)提供了安全保障，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

切后輥道電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造從接觸器控制到變頻器頻率與拉鋼速度匹配控制輥道轉(zhuǎn)速，大大提高了自動(dòng)化水平，通過(guò)軟件的在線記錄和離線分析信號(hào)，能更快的查找到故障原因和時(shí)間，降低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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