喂线处理平台的开发研究

谭 枫，宋 瑶，赵大伟

(黑龙江省冶金研究所，哈尔滨150040)

1 合金芯线技术发展现状

合金芯线技术是将各种添加剂(脱氧剂、脱硫剂、变质剂、合金等)破碎成2mm以下颗粒，用冷轧普碳带钢借助包芯机包制成直径φ8～φ16mm合金芯线，依靠喂线机，按预置长度将合金芯线喂入钢包底部。合金芯线在钢包底部熔化，添加剂不断释放到钢水中，从而实现对钢液进行脱氧、脱硫、微合金化、成分微调等作用，提高钢水洁净度。合金芯线技术具有设备造价低、占地面积小、操作灵活方便、易于管理等优点，已经被各钢铁企业所接受并纳入常规工艺，现已成为钢铁企业主流技术，得到广泛应用。

上世纪80年代，合金芯线精炼技术在我国成功问世，已形成了多系列、高性能、全方位喂线技术体系。“十一、五”期间我国钢铁企业引进一批高端冶金设备，装备水平普遍上了一个台阶，而喂线技术发展相对缓慢滞后，一是喂线设备不能满足钢企实际需求，喂线速度、喂线拉力、整机可靠性等均有待完善;二是外围联动设备一体化配合程度差、效率低;三是自动化程度不高、与中央计算机联网不能实现协同控制，这些都会影响到钢液处理质量，延长处理时间，影响整体冶炼能力的发挥。国外已经开始对合金芯线技术升级改造，将现代技术手段融入到合金芯线技术中，提出喂线平台的技术理念。奥钢联已经在新型喂线平台开发中应用一体化综合喂线系统，实现新型喂线系统自动化、网络化、处理平台一体化和高效化，与精炼系统联动化和模块化，新型喂线平台技术将是未来喂线技术发展的主流方向。

2 喂线处理平台主要支撑技术

基于上述原因国内迫切需要研制一种控制便捷、操作简便、性能可靠的全自动、全液压、网络化、一体化综合喂线处理平台。通过广泛市场调研，结合各钢铁企业实际需求，抽取其中关键技术要点，与现有合金芯线技术对接，确定了新型喂线平台的主攻方向。新型喂线平台主要支撑技术有:采用PLC为控制中心，利用人机接囗技术，通过变频机械组合做为调速手段，采用液压自动夹紧检测机构和网络控制技术，研制一种可以顺利实现平稳、准确、可靠喂线的喂线设备;同时利用与喂线机及精炼系统配套的全液压、全自动、复合移动升降平台，高效完成喂线处理过程，从而实现与钢铁企业高端设备有效接轨，新型喂线平台将成为大、中型钢企一个重要精炼技术环节。

3 处理喂线平台主要技术指标

3.1 喂线处理平台主要功能

(1)平台系统自动完成平台前后移动、导向装置升降、喂线机导管对中、夹紧芯线、自动喂线、到数停车、芯线反抽、回复原始工位等若干连续动作。

(2)主机采用二流、多辊、分数等创新机构。(3)可用触摸屏完成线长、线速设置及相关画面显示及操作。

(4)主机PLC可以与本机及上位机进行多种网连续控制。

(5)喂线速度无级调速，线速、线长、压力、工作状态实时显示。

(6)平台系统移动升降全液压全自动控制，与主机一体化动作。

(7)带有钢包联动系统，自动控制钢包盖上的喂线囗端盖，控制信号和实时状态都进入PLC系统，可在上位机进行操作和监视。

3.2 喂线处理平台技术参数

(1)喂线速度:10～420m/min;(2)喂线规格:直径8～16mm;(3)主机功率:4×5.5kW;(4)喂线长度误差:小于0.22 m;(5)平台移动距离:0～2.5 m;(6)导向装置升降:0～3.5m;(7)整机重量:5t。

4 喂线处理平台网络控制系统

(1)一级工业以太网

这种喂线系统通过PLC的工业以太网接囗与上级计算机或者PLC进行通信。通过上位计算机上的窗囗界面可以显示喂线机的运行状态、报警信息、喂线实时长度和速度，可以从上位机预置喂线长度和速度，然后分别控制喂线动作、整机前进、导管升降，自动控制喂线机。

(2)二级PLC与触摸屏的MPI网络

喂线机通过MPI网络实现PLC与触屏之间的数据通信，简化了接线，可以在触摸屏上显示报警、实时长度和速度、运行状态，输入预置长度、预置速度、自动控制指令等。

(3)二级PLC与变频器的PROFIBUS－DP网

现场总线技术作为新一代控制系统是分散控制型控制系统的继承、延伸和进一步发展，非常适合工厂综合自动化的要求。采用PROFIBUS－DP现场总线的变频器控制系统，不但节省安装费用，而且将增强整个系统的可靠性，提高抗干扰能力，增强控制精度，信息传输速率可达1～12Mb/s，传输距离可达数公里。

喂线机通过PROFIBUS－DP网实现对变频器的控制和状态信息的反馈。改变了原来通过电位计给定不能很好控制喂线稳定性的缺点，通过测速传感反馈回PLC实现闭环控制，达到很好的稳定性。

(4)喂线处理平台的技术先进性

喂线机采用了二流、多辊分速组合结构，每一流的机械结构由分立的两个驱动器同时各驱动三点咬入辊组成，采用同步技术协调两台驱动器的输出同步，两组电动机在结构上交叉安装，这样在双驱动都正常工作时保证了单流驱动能力得到双倍提升的同时，多个咬入点也极大地减少了打滑和堵转故障发生的可能性。双驱动结构的设计可以实现其中一台驱动器发生故障不影响另一台驱动器的工作，一旦其一发生故障的时候，可以采取切掉故障驱动器的办法来应急，另一驱动器则继续工作，保证喂线顺利进行，极大地提高了设备的可靠性。

喂线处理系统控制手段具有创新性:本系统采用PLC控制核心，并可接受用户信号实现闭环控制;采用人机接囗技术交互更方便、友好;全新显示画面可实时显示运行动态压力等参数;采用机电组合变频方式，可实现一机三网控制;可以实现全自动网络化远程控制，能够进行远程操作;能够一键式自动完成平台前后移动、导向装置升降、喂线机导管对中、夹紧芯线、自动喂线、到数停车、芯线反抽、返回原始工作等若干个连续动作。移动平台及升降装置与喂线机形成全液压一体化控制，高效准确。

5 结语

新型喂线平台不但控制手段先进，测控技术完善，自动化程度高，而且采用这一技术比传统喂线方法更具有系统联动效果好，一体化、集约化程度高、喂线稳定、控制精准、污染少、效率高的优点。可有效控制钢液成分、节省合金、改变夹杂、提高质量从而实现提质降耗的目的。