加热炉自动装钢故障的研究与处理

2024-02-18刘艳辉

科海故事博览 2024年1期

刘艳辉

（唐钢一钢轧厂，河北唐山 063000）

加热炉自动装钢系统在现代工业中具有重要地位，然而，在实际运行中常常会出现各种故障，这些故障不仅影响生产效率，也增加了企业的运营成本。因此，重视对加热炉自动装钢故障的研究与处理十分重要。本文探讨加热炉自动装钢故障的研究与处理方法，以期为相关领域提供有益的参考。

1 加热炉过程控制系统硬件网络连接

网络连接作为控制系统的基础设施，对于加热炉的正常运行和生产流程的稳定性具有决定性的影响。加热炉过程控制系统主要由传感器、执行器、控制器和操作员界面等组成。传感器用于监测炉内的各种参数，如温度、压力等，并将这些数据转化为电信号传输给控制器。执行器则接收来自控制器的指令，控制炉内电机的动作，如加热、冷却等。控制器处理传感器的信号，并根据预设的程序控制执行器的动作，从而实现加热炉的自动化操作。而操作员界面则为操作人员提供了方便的人机交互功能，如设定加热温度、启动和停止装钢等。在这个系统中，硬件网络连接扮演着关键的角色。通过网络连接，各个硬件组件能够相互连接和通信，实现信息共享和协同工作[1]。如果网络连接出现故障，整个控制系统的运作就会受到影响，可能会导致装钢过程出现问题。例如，如果网络连接不稳定，可能会导致数据传输延迟或丢失，进而影响控制系统的实时性和准确性。

针对网络连接的故障，可采取以下几个方面的措施进行处理：（1）检查网络连接的物理层是否完好。这包括检查电缆是否断裂、接口是否松动等。（2）检查网络配置是否正确。这包括检查IP 地址、子网掩码等参数是否设置正确。（3）确保网络设备（如交换机、路由器等）工作正常。如果这些设备出现故障，可能会影响网络连接的稳定性。（4）对网络进行优化。这包括合理分配网络资源、优化网络结构等，以提高网络的性能和稳定性。在必要的情况下，可考虑引入备份网络连接，以防止主网络连接出现问题时影响生产。通过这些措施的实施，能够有效地解决加热炉过程控制系统硬件网络连接的问题，提高加热炉自动装钢的效率和稳定性。

2 增加PDA 实时监控系统

加热炉自动装钢控制系统没有ibaPDA 实时监控的问题给故障分析带来了不小的困难。为了更好地就自动装钢失效的问题进行研究和处理，我们采用了一些编程和设置，让原有的加热炉系统的PDA 硬件与PLC 与ibaAnalyzer 进行联动，以增加针对辊道PLC 的ibaPDA实时监控系统。（1）利用网络程序中的NetPro 连接PLC 与iba 服务器即可建立iba 服务器与辊道PLC 的以太网连接。（2）为了让这个系统能够运作，我们在辊道PLC 程序中建立数据、功能块，并新建立1 个FC401功能块和1 个DB2001 数据块。

针对加热炉自动装钢故障的研究和处理，我们可以进行iba 服务器的设置，以实现对该过程的监控。在iba I/O 管理页面，可以查看辊道PLC 的IP 地址以及数据流量。如果这些信息没有显示出来或者数据流量没有动静，可以检查PLC 程序，直至问题得到解决。此外，还可以增加辊道PLC 项目，并对开关和模拟量通道进行设置，包括数据坐标、单位以及名称等信息，从而实现对PDA 的实时监控。

3 加热炉物料跟踪以及板坯温度计算

在加热炉自动装钢故障的研究与处理中，通过有效的物料跟踪，可确保生产过程中的质量和效率；而通过准确的板坯温度计算，能够为加热炉的优化控制提供依据。首先，加热炉物料跟踪是为了对炉内的板坯进行精准管理。在生产过程当中，每块板坯都需要经过一系列的工序，包括装炉、加热、出炉等。通过物料跟踪系统，可实时记录每块板坯的位置、状态等信息，以及实时监测板坯在加热过程中的温度变化，有助于操作人员随时了解每块板坯的状态，及时发现异常情况并采取相应措施，确保生产流程的顺畅。同时，在加热过程中，每块板坯的加热速度和最终温度都需要根据其材质、厚度等因素进行精准控制。通过实时监测板坯的温度变化，并将数据反馈给控制系统，能够实现对加热炉的优化控制。此外，通过对历史温度数据的分析，能够进一步优化加热工艺，提高生产效率和质量[2]。

针对物料跟踪和板坯温度计算中的故障，可采取以下几项措施进行处理：（1）检查物料跟踪和温度测量设备的可靠性，包括对设备进行定期维护和校准，确保其正常运转。（2）加强对物料跟踪和温度数据的监控。通过设置合理的阈值和报警机制，及时发现异常情况并采取相应措施。（3）对加热炉的控制系统进行优化[3]。结合物料跟踪和温度数据，能够实现对加热炉的精准控制，提高生产效率和产品质量。（4）定期对操作人员进行培训和考核，提高他们的技能水平和对异常情况的应对能力。

4 加热炉自动装钢的步骤和故障分析

4.1 加热炉自动装钢的步骤

加热炉自动装钢的步骤主要包括：（1）板坯准备：选择适合加热炉的板坯，检查其尺寸、形状和表面质量是否符合要求。对于不合格的板坯，需要进行修整或剔除。（2）装炉规划：根据加热炉的容量和生产计划，确定装炉的板坯数量和排列方式。（3）装炉操作：将板坯按照规划好的顺序和位置装入加热炉内。为了确保装炉的稳定性和安全性，需要使用专门的装炉设备，如装钢机或天车。（4）加热过程控制：根据预设的加热曲线，控制加热炉的加热温度和时间。在加热过程中，需要对温度进行实时监测和调整，以确保板坯的加热均匀和防止过热或欠热。（5）出炉操作：当板坯达到预设的出炉温度时，将其从加热炉中取出。出炉操作同样需要使用专门的设备，如出钢机。（6）冷却处理：冷却处理有多种方法，如水冷、风冷等。其中水冷是较为常用的一种方法，主要用于为炉膛隔墙水冷梁、装出炉料门水冷门框和装出料机等需要冷却的部件提供冷却水，从而达到保护设备的目的。

4.2 加热炉自动装钢的故障分析

1.装炉位置不正确与出炉温度不达标：由于板坯准备不当、装炉设备故障或定位传感器故障，容易出现装炉位置不正确的问题。对于这种情况，需要检查板坯的尺寸和形状是否符合要求，同时对装炉设备和传感器进行检查和维修。同时，由于加热炉的加热效果不佳、出炉设备故障或温度传感器故障，导致出炉温度不达标。针对这个问题，需要检查加热炉的加热元件和出炉设备是否正常工作，同时对温度传感器进行检查和校准。

2.加热不足或过度与生产线协调问题：加热不足或过度可能是由于温度控制不当或加热时间不足导致的。为了解决这个问题，需要对加热炉的温度控制系统进行检查和调整，确保温度控制准确和加热时间足够。同时，在多道工序的生产线上，如果各工序之间的协调出现问题，也可能导致装钢故障。例如，如果出炉速度与轧制速度不匹配，可能会导致堆积或短缺现象。针对这类问题，需要加强各工序之间的沟通和协调，确保生产线的顺畅运行[4]。

3.冷却与设备维护不当与程序设计问题：首先，冷却不当可能是由于冷却设备故障或冷却参数设置不合理导致的。为了解决这个问题，需要对冷却设备的参数进行检查和调整，确保冷却效果达到生产要求。同时，设备的日常维护和保养对保持其正常运转至关重要。如果维护工作不到位，可能会导致设备故障或降低设备的性能。因此，需要制定合理的维护计划并严格执行，确保设备的正常运转和延长其使用寿命。

此外，如果控制程序的设计存在问题，可能会导致设备无法正常运转或出现误动作。因此，程序设计人员需要对程序进行反复测试和验证，确保其逻辑正确、运行稳定并具备良好的容错能力。同时，环境因素如温度、湿度、灰尘等也可能对设备的正常运行产生影响。例如，过高的温度可能导致设备过热、潮湿的环境可能导致设备锈蚀等。为减少环境因素的影响，需要采取相应的措施，如安装空调、定期清理设备等。

5 加热炉自动装钢失效处理

5.1 依据辊道速度进行钢坯头部跟踪

由于辊道速度通常与钢坯的运输速度相关联，因此，通过监测辊道速度的变化，能够实现对钢坯位置的精准跟踪[5]。具体而言，主要包括以下几个步骤：（1）测辊道速度：在生产线上，辊道速度通常是能够被监测的。通过传感器或其他设备，可获取辊道速度的数据。（2）计算钢坯到达时间：根据辊道速度和已知的钢坯长度，可计算出钢坯到达特定位置的时间。（3）确定跟踪点：在计算出钢坯到达特定位置的时间后，需要确定一个跟踪点，该跟踪点可以是炉门、装载位置等关键点。（4）触发跟踪：当钢坯到达跟踪点时，相应的跟踪设备会被触发，开始对钢坯头部进行跟踪。（5）实时调整：由于辊道速度和钢坯长度等因素可能发生变化，因此需要实时调整跟踪参数，以确保跟踪的准确性。

5.2 重新规划装钢辊道跟踪布置

通过重新规划装钢辊道跟踪布置，能够在加热炉自动装钢失效时及时调整并优化运输和装载过程，提高生产效率和产品质量。主要有以下几个方面的内容：（1）分析现有布局：首先需要对现有的辊道跟踪布置进行分析，找出可能存在的问题和瓶颈，其中包括对辊道长度、间距、转向角度等方面的评估。（2）确定优化目标：根据分析结果，确定优化目标，该目标可以是减少运输时间、提高装载精度、降低设备故障率等。（3）设计新布局：根据优化目标，设计新的辊道跟踪布置方案。方案需要考虑各种因素，如辊道长度、间距、转向角度、运输速度等。（4）实施新布局：将新的辊道跟踪布置方案付诸实施，并对实施结果进行监测和评估。（5）调整和完善：根据实施结果，对新的布局进行调整和完善，以提高生产效率[6]。

5.3 钢坯准确定位入炉

在加热炉的入口部分，采取多种方法来保证每个钢板都能准确无误地被放置到加热炉中。具体的措施包括：（1）利用激光对射检测钢板位置，从而保证步进梁受力平衡。（2）同步1#装钢机与2#的装钢机的行走速度，通过给定1#装钢机速度，并以1#装钢机速度反馈作为2#装钢机的速度设定，以确保钢板在入炉过程中不会出现倾斜。（3）钢板调正机制：装钢机每次执行装料操作前，首先进行一个调正过程，目的是保证钢板的位置准确无误。

5.4 合理设计辊道运行速度

辊道运行速度直接影响到钢坯的运输和装载效率，主要包括：（1）确定运输要求：根据生产计划和工艺要求，确定钢坯的运输要求，具体要求包括运输速度、运输距离、运输时间等。（2）选择合适类型的辊道：根据运输要求，选择合适类型的辊道。不同类型的辊道具有不同的速度范围和负载能力，需要根据实际需求进行选择。（3）优化辊道速度：在选择合适的辊道类型后，需要优化辊道速度。通过调整辊道的速度设置，使其适应实际的生产需求，并确保运输过程的顺畅。（4）监测与调整：在实际运行过程中，需要对辊道速度进行实时监测和调整，可通过传感器和控制系统实现，以确保运输速度与生产要求保持一致。

5.5 简介程序的编写

程序编写是将自动化装钢失效处理过程转化为计算机可理解的形式，从而实现自动化控制和调整。可从以下几个方面入手：（1）确定控制逻辑：根据加热炉自动装钢失效处理的要求，确定相应的控制逻辑。这些逻辑包括钢坯的定位、装载、加热等过程。（2）编写程序代码：根据控制逻辑的要求，编写程序代码。这些代码一般采用我们常见的PLC 编程语言，有图形化编程语言和文本化编程语言。比较通用常见的plc编程软件有西门子step7，欧姆龙CX-programmer，三菱GX-developer 等，具体取决于控制系统的要求和维护人员的偏好。（3）调试与测试：在编写完程序代码后，需要进行调试和测试，包括模拟仿真测试和实际设备测试，以确保程序代码的正确性和可靠性。（4）优化与更新：根据实际生产情况和反馈信息，对程序代码进行优化和更新，有助于提高生产效率和产品质量。