加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理

劉艷輝

（唐鋼一鋼軋廠，河北 唐山 063000）

加熱爐自動裝鋼系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要地位，然而，在實際運行中常常會出現(xiàn)各種故障，這些故障不僅影響生產(chǎn)效率，也增加了企業(yè)的運營成本。因此，重視對加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理十分重要。本文探討加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理方法，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供有益的參考。

1 加熱爐過程控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)連接

網(wǎng)絡(luò)連接作為控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，對于加熱爐的正常運行和生產(chǎn)流程的穩(wěn)定性具有決定性的影響。加熱爐過程控制系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器、控制器和操作員界面等組成。傳感器用于監(jiān)測爐內(nèi)的各種參數(shù)，如溫度、壓力等，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給控制器。執(zhí)行器則接收來自控制器的指令，控制爐內(nèi)電機(jī)的動作，如加熱、冷卻等?？刂破魈幚韨鞲衅鞯男盘?，并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序控制執(zhí)行器的動作，從而實現(xiàn)加熱爐的自動化操作。而操作員界面則為操作人員提供了方便的人機(jī)交互功能，如設(shè)定加熱溫度、啟動和停止裝鋼等。在這個系統(tǒng)中，硬件網(wǎng)絡(luò)連接扮演著關(guān)鍵的角色。通過網(wǎng)絡(luò)連接，各個硬件組件能夠相互連接和通信，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作[1]。如果網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)故障，整個控制系統(tǒng)的運作就會受到影響，可能會導(dǎo)致裝鋼過程出現(xiàn)問題。例如，如果網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲或丟失，進(jìn)而影響控制系統(tǒng)的實時性和準(zhǔn)確性。

針對網(wǎng)絡(luò)連接的故障，可采取以下幾個方面的措施進(jìn)行處理：（1）檢查網(wǎng)絡(luò)連接的物理層是否完好。這包括檢查電纜是否斷裂、接口是否松動等。（2）檢查網(wǎng)絡(luò)配置是否正確。這包括檢查IP 地址、子網(wǎng)掩碼等參數(shù)是否設(shè)置正確。（3）確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如交換機(jī)、路由器等）工作正常。如果這些設(shè)備出現(xiàn)故障，可能會影響網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性。（4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。這包括合理分配網(wǎng)絡(luò)資源、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，以提高網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性。在必要的情況下，可考慮引入備份網(wǎng)絡(luò)連接，以防止主網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)問題時影響生產(chǎn)。通過這些措施的實施，能夠有效地解決加熱爐過程控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)連接的問題，提高加熱爐自動裝鋼的效率和穩(wěn)定性。

2 增加PDA 實時監(jiān)控系統(tǒng)

加熱爐自動裝鋼控制系統(tǒng)沒有ibaPDA 實時監(jiān)控的問題給故障分析帶來了不小的困難。為了更好地就自動裝鋼失效的問題進(jìn)行研究和處理，我們采用了一些編程和設(shè)置，讓原有的加熱爐系統(tǒng)的PDA 硬件與PLC 與ibaAnalyzer 進(jìn)行聯(lián)動，以增加針對輥道PLC 的ibaPDA實時監(jiān)控系統(tǒng)。（1）利用網(wǎng)絡(luò)程序中的NetPro 連接PLC 與iba 服務(wù)器即可建立iba 服務(wù)器與輥道PLC 的以太網(wǎng)連接。（2）為了讓這個系統(tǒng)能夠運作，我們在輥道PLC 程序中建立數(shù)據(jù)、功能塊，并新建立1 個FC401功能塊和1 個DB2001 數(shù)據(jù)塊。

針對加熱爐自動裝鋼故障的研究和處理，我們可以進(jìn)行iba 服務(wù)器的設(shè)置，以實現(xiàn)對該過程的監(jiān)控。在iba I/O 管理頁面，可以查看輥道PLC 的IP 地址以及數(shù)據(jù)流量。如果這些信息沒有顯示出來或者數(shù)據(jù)流量沒有動靜，可以檢查PLC 程序，直至問題得到解決。此外，還可以增加輥道PLC 項目，并對開關(guān)和模擬量通道進(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)坐標(biāo)、單位以及名稱等信息，從而實現(xiàn)對PDA 的實時監(jiān)控。

3 加熱爐物料跟蹤以及板坯溫度計算

在加熱爐自動裝鋼故障的研究與處理中，通過有效的物料跟蹤，可確保生產(chǎn)過程中的質(zhì)量和效率；而通過準(zhǔn)確的板坯溫度計算，能夠為加熱爐的優(yōu)化控制提供依據(jù)。首先，加熱爐物料跟蹤是為了對爐內(nèi)的板坯進(jìn)行精準(zhǔn)管理。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，每塊板坯都需要經(jīng)過一系列的工序，包括裝爐、加熱、出爐等。通過物料跟蹤系統(tǒng)，可實時記錄每塊板坯的位置、狀態(tài)等信息，以及實時監(jiān)測板坯在加熱過程中的溫度變化，有助于操作人員隨時了解每塊板坯的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，確保生產(chǎn)流程的順暢。同時，在加熱過程中，每塊板坯的加熱速度和最終溫度都需要根據(jù)其材質(zhì)、厚度等因素進(jìn)行精準(zhǔn)控制。通過實時監(jiān)測板坯的溫度變化，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱爐的優(yōu)化控制。此外，通過對歷史溫度數(shù)據(jù)的分析，能夠進(jìn)一步優(yōu)化加熱工藝，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量[2]。

針對物料跟蹤和板坯溫度計算中的故障，可采取以下幾項措施進(jìn)行處理：（1）檢查物料跟蹤和溫度測量設(shè)備的可靠性，包括對設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和校準(zhǔn)，確保其正常運轉(zhuǎn)。（2）加強(qiáng)對物料跟蹤和溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)控。通過設(shè)置合理的閾值和報警機(jī)制，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施。（3）對加熱爐的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[3]。結(jié)合物料跟蹤和溫度數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱爐的精準(zhǔn)控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（4）定期對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，提高他們的技能水平和對異常情況的應(yīng)對能力。

4 加熱爐自動裝鋼的步驟和故障分析

4.1 加熱爐自動裝鋼的步驟

加熱爐自動裝鋼的步驟主要包括：（1）板坯準(zhǔn)備：選擇適合加熱爐的板坯，檢查其尺寸、形狀和表面質(zhì)量是否符合要求。對于不合格的板坯，需要進(jìn)行修整或剔除。（2）裝爐規(guī)劃：根據(jù)加熱爐的容量和生產(chǎn)計劃，確定裝爐的板坯數(shù)量和排列方式。（3）裝爐操作：將板坯按照規(guī)劃好的順序和位置裝入加熱爐內(nèi)。為了確保裝爐的穩(wěn)定性和安全性，需要使用專門的裝爐設(shè)備，如裝鋼機(jī)或天車。（4）加熱過程控制：根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱曲線，控制加熱爐的加熱溫度和時間。在加熱過程中，需要對溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整，以確保板坯的加熱均勻和防止過熱或欠熱。（5）出爐操作：當(dāng)板坯達(dá)到預(yù)設(shè)的出爐溫度時，將其從加熱爐中取出。出爐操作同樣需要使用專門的設(shè)備，如出鋼機(jī)。（6）冷卻處理：冷卻處理有多種方法，如水冷、風(fēng)冷等。其中水冷是較為常用的一種方法，主要用于為爐膛隔墻水冷梁、裝出爐料門水冷門框和裝出料機(jī)等需要冷卻的部件提供冷卻水，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。

4.2 加熱爐自動裝鋼的故障分析

1.裝爐位置不正確與出爐溫度不達(dá)標(biāo)：由于板坯準(zhǔn)備不當(dāng)、裝爐設(shè)備故障或定位傳感器故障，容易出現(xiàn)裝爐位置不正確的問題。對于這種情況，需要檢查板坯的尺寸和形狀是否符合要求，同時對裝爐設(shè)備和傳感器進(jìn)行檢查和維修。同時，由于加熱爐的加熱效果不佳、出爐設(shè)備故障或溫度傳感器故障，導(dǎo)致出爐溫度不達(dá)標(biāo)。針對這個問題，需要檢查加熱爐的加熱元件和出爐設(shè)備是否正常工作，同時對溫度傳感器進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)。

2.加熱不足或過度與生產(chǎn)線協(xié)調(diào)問題：加熱不足或過度可能是由于溫度控制不當(dāng)或加熱時間不足導(dǎo)致的。為了解決這個問題，需要對加熱爐的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查和調(diào)整，確保溫度控制準(zhǔn)確和加熱時間足夠。同時，在多道工序的生產(chǎn)線上，如果各工序之間的協(xié)調(diào)出現(xiàn)問題，也可能導(dǎo)致裝鋼故障。例如，如果出爐速度與軋制速度不匹配，可能會導(dǎo)致堆積或短缺現(xiàn)象。針對這類問題，需要加強(qiáng)各工序之間的溝通和協(xié)調(diào)，確保生產(chǎn)線的順暢運行[4]。

3.冷卻與設(shè)備維護(hù)不當(dāng)與程序設(shè)計問題：首先，冷卻不當(dāng)可能是由于冷卻設(shè)備故障或冷卻參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致的。為了解決這個問題，需要對冷卻設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行檢查和調(diào)整，確保冷卻效果達(dá)到生產(chǎn)要求。同時，設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)對保持其正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。如果維護(hù)工作不到位，可能會導(dǎo)致設(shè)備故障或降低設(shè)備的性能。因此，需要制定合理的維護(hù)計劃并嚴(yán)格執(zhí)行，確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和延長其使用壽命。

此外，如果控制程序的設(shè)計存在問題，可能會導(dǎo)致設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)或出現(xiàn)誤動作。因此，程序設(shè)計人員需要對程序進(jìn)行反復(fù)測試和驗證，確保其邏輯正確、運行穩(wěn)定并具備良好的容錯能力。同時，環(huán)境因素如溫度、濕度、灰塵等也可能對設(shè)備的正常運行產(chǎn)生影響。例如，過高的溫度可能導(dǎo)致設(shè)備過熱、潮濕的環(huán)境可能導(dǎo)致設(shè)備銹蝕等。為減少環(huán)境因素的影響，需要采取相應(yīng)的措施，如安裝空調(diào)、定期清理設(shè)備等。

5 加熱爐自動裝鋼失效處理

5.1 依據(jù)輥道速度進(jìn)行鋼坯頭部跟蹤

由于輥道速度通常與鋼坯的運輸速度相關(guān)聯(lián)，因此，通過監(jiān)測輥道速度的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼坯位置的精準(zhǔn)跟蹤[5]。具體而言，主要包括以下幾個步驟：（1）測輥道速度：在生產(chǎn)線上，輥道速度通常是能夠被監(jiān)測的。通過傳感器或其他設(shè)備，可獲取輥道速度的數(shù)據(jù)。（2）計算鋼坯到達(dá)時間：根據(jù)輥道速度和已知的鋼坯長度，可計算出鋼坯到達(dá)特定位置的時間。（3）確定跟蹤點：在計算出鋼坯到達(dá)特定位置的時間后，需要確定一個跟蹤點，該跟蹤點可以是爐門、裝載位置等關(guān)鍵點。（4）觸發(fā)跟蹤：當(dāng)鋼坯到達(dá)跟蹤點時，相應(yīng)的跟蹤設(shè)備會被觸發(fā)，開始對鋼坯頭部進(jìn)行跟蹤。（5）實時調(diào)整：由于輥道速度和鋼坯長度等因素可能發(fā)生變化，因此需要實時調(diào)整跟蹤參數(shù)，以確保跟蹤的準(zhǔn)確性。

5.2 重新規(guī)劃裝鋼輥道跟蹤布置

通過重新規(guī)劃裝鋼輥道跟蹤布置，能夠在加熱爐自動裝鋼失效時及時調(diào)整并優(yōu)化運輸和裝載過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。主要有以下幾個方面的內(nèi)容：（1）分析現(xiàn)有布局：首先需要對現(xiàn)有的輥道跟蹤布置進(jìn)行分析，找出可能存在的問題和瓶頸，其中包括對輥道長度、間距、轉(zhuǎn)向角度等方面的評估。（2）確定優(yōu)化目標(biāo)：根據(jù)分析結(jié)果，確定優(yōu)化目標(biāo)，該目標(biāo)可以是減少運輸時間、提高裝載精度、降低設(shè)備故障率等。（3）設(shè)計新布局：根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)計新的輥道跟蹤布置方案。方案需要考慮各種因素，如輥道長度、間距、轉(zhuǎn)向角度、運輸速度等。（4）實施新布局：將新的輥道跟蹤布置方案付諸實施，并對實施結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測和評估。（5）調(diào)整和完善：根據(jù)實施結(jié)果，對新的布局進(jìn)行調(diào)整和完善，以提高生產(chǎn)效率[6]。

5.3 鋼坯準(zhǔn)確定位入爐

在加熱爐的入口部分，采取多種方法來保證每個鋼板都能準(zhǔn)確無誤地被放置到加熱爐中。具體的措施包括：（1）利用激光對射檢測鋼板位置，從而保證步進(jìn)梁受力平衡。（2）同步1#裝鋼機(jī)與2#的裝鋼機(jī)的行走速度，通過給定1#裝鋼機(jī)速度，并以1#裝鋼機(jī)速度反饋作為2#裝鋼機(jī)的速度設(shè)定，以確保鋼板在入爐過程中不會出現(xiàn)傾斜。（3）鋼板調(diào)正機(jī)制：裝鋼機(jī)每次執(zhí)行裝料操作前，首先進(jìn)行一個調(diào)正過程，目的是保證鋼板的位置準(zhǔn)確無誤。

5.4 合理設(shè)計輥道運行速度

輥道運行速度直接影響到鋼坯的運輸和裝載效率，主要包括：（1）確定運輸要求：根據(jù)生產(chǎn)計劃和工藝要求，確定鋼坯的運輸要求，具體要求包括運輸速度、運輸距離、運輸時間等。（2）選擇合適類型的輥道：根據(jù)運輸要求，選擇合適類型的輥道。不同類型的輥道具有不同的速度范圍和負(fù)載能力，需要根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇。（3）優(yōu)化輥道速度：在選擇合適的輥道類型后，需要優(yōu)化輥道速度。通過調(diào)整輥道的速度設(shè)置，使其適應(yīng)實際的生產(chǎn)需求，并確保運輸過程的順暢。（4）監(jiān)測與調(diào)整：在實際運行過程中，需要對輥道速度進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整，可通過傳感器和控制系統(tǒng)實現(xiàn)，以確保運輸速度與生產(chǎn)要求保持一致。

5.5 簡介程序的編寫

程序編寫是將自動化裝鋼失效處理過程轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可理解的形式，從而實現(xiàn)自動化控制和調(diào)整。可從以下幾個方面入手：（1）確定控制邏輯：根據(jù)加熱爐自動裝鋼失效處理的要求，確定相應(yīng)的控制邏輯。這些邏輯包括鋼坯的定位、裝載、加熱等過程。（2）編寫程序代碼：根據(jù)控制邏輯的要求，編寫程序代碼。這些代碼一般采用我們常見的PLC 編程語言，有圖形化編程語言和文本化編程語言。比較通用常見的plc編程軟件有西門子step7，歐姆龍CX-programmer，三菱GX-developer 等，具體取決于控制系統(tǒng)的要求和維護(hù)人員的偏好。（3）調(diào)試與測試：在編寫完程序代碼后，需要進(jìn)行調(diào)試和測試，包括模擬仿真測試和實際設(shè)備測試，以確保程序代碼的正確性和可靠性。（4）優(yōu)化與更新：根據(jù)實際生產(chǎn)情況和反饋信息，對程序代碼進(jìn)行優(yōu)化和更新，有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

6 結(jié)論

通過對加熱爐自動裝鋼常見故障的研究與處理，能夠有效地提高生產(chǎn)線的可靠性和穩(wěn)定性。因此，在實際生產(chǎn)當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的處理方法和措施，以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，不斷提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率質(zhì)量。