河钢集团邯钢公司邯宝热轧厂 河北邯郸 056000
摘要：基于邯钢热轧厂2250mm热连轧精轧机控制系统，重点分析了影响精轧区域轧制节奏的相关设控制缺陷，阐述了提高精轧机轧制节奏的控制思路和优化方法。实践证明，经过优化后系统运行稳定可靠，加快了轧制节奏，减少了的堆钢事故，提高了生产效率。
关键词：热连轧；轧制节奏；单独模拟
1 总体思路
针对加热炉节奏提升问题，涉及两方面内容，加热炉加热能力和加热炉输送板坯能力，需要从这两方面进行优化，同时设备在节奏提升后的维护管理，减少设备故障率杜绝事故停机时间。加热炉加热能力提升，主要包括烧嘴的加热能力、空煤气阀门启闭性能、响应时间、减少热量损失等。加热炉输送板坯能力提升，主要包括辊道上料节奏、装钢机装料炉门动作时间、步进梁步进周期、出钢机出料炉门动作时间、出钢辊道速度等，除设备本身速度提升外，应考虑关联设备的相互配合及设备的安全因素，防止出现损坏设备和不必要的浪费。
2 提高轧制节奏的攻关
TEMIC原控制系统当精轧机轧制板坯没有完成切尾动作时，粗轧机R2最后一道次禁止轧制，并且在板坯到达精轧机入口，如果精轧机中有钢轧制，板坯在精轧机入口处摆动，等精轧机组无钢时板坯再进行轧制，这样每块板坯在精轧区域浪费大约20秒左右的时间。改进方案如下：
（1）优化精轧入口CR1PLC01中FME_MS020、FME_MS021程序，增加比较和跟踪计算功能块，允许精轧入口同时存在两块板坯，两块板坯根据轧制速度自动控制安全距离，同时更改二级向一级下发数据的时间，使一级提前接收控制参数，实现了精轧机同时轧制两块板坯（原来同一时间精轧机只能轧制一块板坯）。
（2）增加控制程序，保证在轧制前后两块板坯不同规格时，自动计算并控制两块板坯的最小安全距离，同时取消了由于精轧入口有板坯造成禁止入钢而发生摆动的连锁信号，可提高轧制节奏10秒以上。
（3）更改飞剪切头启动时间，把原来由KZ12HMD检测到板坯头部后启动，改为板坯头部距离飞剪距离小于2.7米启动，减少了两块板坯连续剪切时间间隔，可以提高轧制节奏5秒。在取消轧制速度同步时，在系统中增加了EE23HMD检测，防止由于两块板坯过近造成系统给出6.6m/s的速度，防止飞剪切大头，有效提高轧制节奏3秒。
（4）增加了HMDEE23BFZ56的检测，避免了轧制X80等短尺坯时，中间坯太短导致HMD检测异常，造成飞剪剪切异常，影响轧制节奏。经过改进后，精轧机由原来同一时间只能轧制一块板坯，实现了同时能轧制两块板坯，这样提高了轧制节奏20秒以上。
3 方案制定及实施
3.1 装钢辊道速度优化
加热炉装钢模式为：板坯库同时准备需要装入加热炉的2块板坯，待加热炉装钢机将板坯装入炉内后，后续板坯同时向加热炉输送，待炉内具备装钢条件后进行装钢。加热炉装钢辊道总长110m，辊道速度0.8m/s，对1500mm以下窄断面板坯，加热炉在150s就具备装钢条件，而板坯到装钢位需要158s，造成装钢机等料现象。将装钢辊道速度由原来的0.8m/s提高到1.2m/s，可将1号炉板坯到位时间缩短到106s，可满足装钢节奏需要。
3.2 装钢机动作时序优化
改进前，装钢机在将板坯放到步进梁托臂下降到低位，后退到零位后步进梁才开始动作，主要是为了保护步进梁不受托臂影响，经过观察论证，在保证安全的前提下，将程序进行了修改，当托臂到达下位后，步进梁即具备动作条件，减少了步进梁在装钢机动作后期的等待时间约为8s，为板坯输送节奏提升提供了条件。
3.3 步进梁动作时序优化
步进梁动作时序设计为：步进梁停止位为“0”位，待板坯出炉后，步进梁开始动作，上升到“1”位，然后平移到“2”位，再下降到“3”位，后退到“4”位，最后上升回到“0”位。原设计在每步动作结束后，停止1s，再进行下步动作，经过长时间运行发现，可以将该停止时间去掉，从而缩短步进周期。同时对比例阀的加减速斜坡、高速电压、低速电压等参数进行优化，在保证步进梁动作平稳的前提下，缩短了步进梁循环周期，每块板坯可缩短时间10~18s（对1200~2050mm不同断面板坯），为步进梁节奏提升创造了条件。
3.4 出钢机、出料炉门动作优化
通过对出钢机、出料炉门动作时序进行统计对比，找出影响出钢节奏的关键因素并进行优化，减少炉门开启与出钢机动作速度不匹配造成的等待时间，从而达到设备优化的目的。
3.5 燃控阀门周期维护
加热炉采取脉冲式燃烧控制模式，烧嘴前煤气ON/OFF阀维护主要是针对执行机构是否动作到位、是否出现卡死等故障进行处理，且必须等到炉修才能进行处理，在生产期间内存在阀门无法正常使用状况，据统计每两次炉修周期内均存在1~3个阀门卡死无法打开，15~18个阀门存在开关不到位、内泄等情况。经与具备修复资质的厂家联系沟通，形成了每两年进行一次全部下机维护管理制度，使阀门始终处于良好的工作状态，避免了阀门开关不灵活、不到位、卡死、密封不严等故障发生，保证了加热炉的加热能力，同时降低了燃耗，减少了日常维护量，保证了加热炉的加热能力。
3.6 立柱外裙罩改造
针对水梁立柱外裙罩锈蚀脱落，无法保证炉内良好气氛造成炉内热量损失的问题，完成了立柱外裙罩的改造。将原有碳钢外裙罩割除，更换成不锈钢板，提高设备的使用寿命，减少烟气外溢，改善了炉内气氛。
3.7 装出料炉门链条、链轮改造
在日常的设备运行中，炉门链条故障率高一直是加热炉设备维护中的突出问题，主要问题有：单排链条链节断裂、链条轴套崩裂、链轮轴断裂等故障。经过对链轮链条分析计算，认为单排链条的设计载荷余量太小，在链条使用中由于炉门开启时的冲击等造成的载荷突变，将直接影响到链条的使用寿命，甚至导致事故。故将单排链条改造为双排链条，链条载荷由560kN增加到1000kN，链轮轴颈由80mm增加到100mm。通过对炉门链条、链轮改造，降低了设备故障率和事故停机时间，降低了备件消耗、氧化烧损、燃耗等，为加热炉生产节奏提升提供了设备保障。
4 实现精轧区域单独模拟，增加生产时间及降低能耗
精轧机每日换辊6-8次，TEMIC原设计在每次换辊之后进行全线模拟轧制，大约需要3分钟，每天最少需要20分钟。这其中精轧模拟时间最短，粗轧和卷取由于没有更换设备无需进行模拟，所以全线模拟既浪费了生产时间也浪费了水、电、气等能耗，与邯钢提倡的节能降耗相悖，又极大的影响了产量的完成。改进方案如下：
（1）增加精轧区域单独模拟程序，实现在精轧换辊后，只有精轧机模拟轧制，取消粗轧和卷取模拟，即由全线模拟变为精轧单独模拟。（2）模拟轧制时剥离二级数据下发功能，不采用二级数据，用一级的数据进行模拟，加快了模拟速度。（3）在精轧进行模拟精轧时，使粗轧提前开始轧钢，待板坯到达精轧入口区域时，保证精轧完成模拟轧钢，开始正常轧制。（4）为保证轧制安全，新增加“取消精轧跟踪”功能，如果在精轧模拟时，板坯已经到达精轧入口，操作人员可随时执行TRACKINGCLEAR操作，取消模拟轧制，保证对二级数据的接收及启动正常轧制。
5 结语
通过对制约加热炉节奏提升问题进行分析，找出问题根源，提出解决问题方法，进行相应的设备改造和参数优化，提升了出钢节奏，提高了加热质量，降低了燃耗，同板温差合格率和炉间温差合格率也有了很大提高，达到了节能减排的目的。
参考文献：
[1]张耀满，高冠滨，王旭东．加工中心主轴部件及其主轴箱的热特性有限元分析．组合机床及自动化加工技术，2005；(4)：43-45．