CN102220476A - 满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法，即通过在加热炉出料端第一激光检测器的后方增设一对第二激光检测器，当遇到插装坯料时，通过热轧生产线的过程控制系统和电气控制系统判断并控制两个激光检测器相互切换，使插装坯料的出料位向炉内侧偏移一个步长，即步进梁少走一个步进周期，以此来满足轧机的轧制节奏要求。本方法有效避免了加热炉“插装坯”出料操作时轧机“等钢”情况的发生，满足了加热炉插装坯料的出钢节奏，保证了热轧生产线的正常运行。

Description

满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法
技术领域
本发明涉及一种满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法。
背景技术
目前，冶金企业的热轧生产线针对加热炉炉群的装钢方式均采用顺序式，即在正常生产过程中，热轧生产线的过程控制系统（二级控制系统）按照每座加热炉的排列顺序（1#-2#-3#-4#-1#）依次为生产计划中的每块坯料分配炉列号,如下表为顺序装料，1A至16A为坯料，
4#炉 3#炉 2#炉 1#炉
4A 3A 2A 1A
8A 7A 6A 5A
12A 11A 10A 9A
16A 15A 14A 13A
装料操作完成后，加热炉通过步进梁的步进运动，一步一步将坯料从加热炉装料侧向出料侧传送。加热炉出料端的侧墙上设置一对激光检测器，激光检测器检测坯料在加热炉出料口的位置并将信号输入热轧生产线的电气控制系统（一级控制系统），当炉内最前一块坯料前沿接触到激光检测器的激光时，一级控制系统控制步进梁完成当前步进周期后停止，坯料到达出料位准备出料，一级控制系统同时记录坯料前沿超过激光的距离。当轧机发出出钢指令时，一级控制系统根据记录的坯料前沿位置计算出钢机行程并完成出料操作，同时二级控制系统对炉内坯料的位置跟踪系统进行修正。
通常在生产过程中，要求按照生产计划中坯料排列顺序进行装料和出料操作（1A-2A-3A-4A-5A…），在顺序式装料的情况下，由于每座加热炉内相临两块坯料都需要间隔三块坯料，即前一块坯料出料操作完成后，步进梁有足够的时间将下一块坯料传送至出料位，如坯料3A出料后，需间隔三块坯料才对坯料7A进行出料操作，步进梁有足够的动作时间，从而不影响坯料的出钢节奏。
但在生产过程中，根据需要经常会发生“插装”现象，即不按照加热炉的排列顺序装料，如下表中的坯料5A和10A，
4#炉 3#炉 2#炉 1#炉
4A 3A 2A 1A
5A
9A 8A 7A 6A
10A
14A 13A 12A 11A
当发生坯料“插装”操作时，当对3#炉中坯料3A进行出料操作时，中间只间隔一块坯料4A就要对插装坯料5A进行出料操作，此时由于3#炉步进梁的限制，就会发生轧机“等钢”的情况，严重影响了热轧生产线的生产节奏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法，利用本方法有效避免了加热炉 “插装坯”出料操作时轧机“等钢”情况的发生，满足了加热炉插装坯料的出钢节奏，保证了热轧生产线的正常运行。
为解决上述技术问题，本发明满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法包括坯料出钢的步进梁、设于加热炉出料端侧墙的一对第一激光检测器、热轧生产线的过程控制系统和电气控制系统，本方法包括如下步骤：
步骤一、在所述第一激光检测器后方平行设置一对第二激光检测器，所述第一激光检测器和第二激光检测器检测加热炉出料口坯料位置并将检测信号输入所述电气控制系统，所述第一激光检测器与第二激光检测器间距为D，并满足  Step≤D≤Wmin      式中Step为步进梁的步长，Wmin为最窄坯料宽度；
步骤二、加热炉出料操作时，所述电气控制系统计算后续坯料前沿与第一激光检测器间距Dn(L1)      Dn(L1)=W-X+C
式中：W为当前坯料宽度，X为当前坯料前沿超过第一激光检测器的距离，C为当前坯料与后续坯料间距，
所述过程控制系统跟踪后续坯料前沿与第一激光检测器间距并得到Dn(L2)；
步骤三、所述过程控制系统中设置所述第一激光检测器和第二激光检测器的切换指令DLA_Switch，
DLA_Switch=0  第一激光检测器工作，
DLA_Switch=1  第二激光检测器工作；
步骤四、当加热炉出料操作时，所述过程控制系统判断当前坯料是否与后续坯料间隔一块坯料或连装坯料，如否则DLA_Switch=0, 第一激光检测器工作，如是则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤五、所述电气控制系统以当前坯料宽度W计算后续坯料到达加热炉出料位时，所述步进梁需前进步数n(L1)，
n(L1)=fix(w/step)+1     式中：fix为取整命令；
步骤六、所述过程控制系统计算后续坯料到达加热炉出料位所需时间twalk，
twalk=n(L1)xT+tc+tdc
式中：T为步进梁的步进周期，tc为坯料装料所需时间，tdc为坯料出料所需时间；
步骤七、所述过程控制系统计算步进梁能满足的最快轧制时间twb，
当后续坯料与当前坯料间隔一块坯料时：twb=twalk/2；
当后续坯料与当前坯料为连装时：twb=twalk；
步骤八、所述过程控制系统判断所述步进梁最快时间twb能否满足当前轧制时间troll，
如果twb<troll,说明此时轧制节奏较慢，激光检测器无需切换，则DLA_Switch=0，第一激光检测器工作，
如果twb>troll，说时此时轧制节奏较快，激光检测器需切换，则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤九、根据所述过程控制系统跟踪的Dn(L2)值，计算后续坯料到达加热炉出料位步进梁需前进的步数n(L2)：
n(L2)=fix(Dn(L2)/step)+1   式中：fix为取整命令；
步骤十、所述过程控制系统判断n(L1)与n(L2)的关系，
如果n(L1)=n(L2)，则DLA_Switch=1，激光检测器切换，
如果n(L1)-n(L2)=1，则DLA_Switch=0，激光检测器无需切换；
步骤十一、所述过程控制系统将DLA_Switch、Dn(L1)、Dn(L2)和当前坯料宽度W信息传输至所述电气控制系统；
步骤十二、所述电气控制系统对过程控制系统传输的DLA_Switch值进行判断，如果DLA_Switch=0，则激光检测器不作切换，仍然第一激光检测器工作，如果DLA_Switch=1，则判断当前坯料抽出后第二激光检测器的状态，如第二激光检测器无接通信号,说明后续坯料前沿还未到达第二激光检测器，则切换至第二激光检测器工作，并根据第二激光检测器信号确定后需坯料的前沿位置，如果当前坯料抽出后，第二激光检测器仍然发出接通信号，说明后续坯料前沿处于第一激光检测器与第二激光检测器之间；
步骤十三、所述过程控制系统对电气控制系统传输的Dn(L1)与Dn(L2)的差值进行判断，
如果Dn(L2)- Dn(L1)≤0，说明相临两块坯料间距比所述电气控制系统计算的Dn(L1)小或为零，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L1)确定当前坯料的前沿位置，确保加热炉出钢机行程计算在允许误偏范围内；
如果0<Dn(L2)- Dn(L1)≤A    A为加热炉出钢机行程计算允许的最大偏差
说明相临两块坯料的间距大于所述电气控制系统计算的Dn(L1)，但在可接受的误差范围内，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L2)确定当前坯料的前沿位置；
如果Dn(L2)- Dn(L1)>A，说明所述过程控制系统的跟踪值Dn(L2)与电气控制系统的计算值Dn(L1)偏差过大,两块坯料间存在“空炉”或过程控制系统跟踪值Dn(L2)偏差大，此时激光检测器不切换，第一激光检测器工作；
步骤十四、当加热炉后续坯料出料完成后，所述电气控制系统切换激光检测器至第一激光检测器，第一激光检测器工作。
由于本发明满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法采用了上述技术方案，即通过在加热炉出料端第一激光检测器的后方增设一对第二激光检测器，当遇到插装坯料时，通过热轧生产线的过程控制系统和电气控制系统判断并控制两个激光检测器相互切换，使插装坯料的出料位向炉内侧偏移一个步长，即步进梁少走一个步进周期，以此来满足轧机的轧制节奏要求。本方法有效避免了加热炉 “插装坯”出料操作时轧机“等钢”情况的发生，满足了加热炉插装坯料的出钢节奏，保证了热轧生产线的正常运行。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明中第一激光检测器与第二激光检测器的布置示意图，
图2为本发明满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法原理框图。
具体实施方式
本发明满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法包括坯料出钢的步进梁、设于加热炉出料端侧墙的一对第一激光检测器、热轧生产线的过程控制系统和电气控制系统，本方法包括如下步骤：
步骤一、如图1所示，在所述第一激光检测器DLA1后方平行设置一对第二激光检测器DLA2，所述第一激光检测器DLA1和第二激光检测器DLA2检测加热炉出料口1坯料位置并将检测信号输入所述电气控制系统，所述第一激光检测器DLA1与第二激光检测器DLA2间距为D，并满足  Step≤D≤Wmin      式中Step为步进梁的步长，Wmin为最窄坯料宽度；
步骤二、加热炉出料操作时，所述电气控制系统计算后续坯料3前沿与第一激光检测器DLA1间距Dn(L1)，      Dn(L1)=W-X+C
式中：W为当前坯料2宽度，X为当前坯料2前沿超过第一激光检测器DLA1的距离，C为当前坯料2与后续坯料3间距，
所述过程控制系统跟踪后续坯料3前沿与第一激光检测器DLA1间距并得到Dn(L2)；
步骤三、所述过程控制系统中设置所述第一激光检测器DLA1和第二激光检测器DLA2的切换指令DLA_Switch，
DLA_Switch=0  第一激光检测器DLA1工作，
DLA_Switch=1  第二激光检测器DLA2工作；
如图2所示，步骤四、当加热炉出料操作时，所述过程控制系统判断当前坯料是否与后续坯料间隔一块坯料或连装坯料，如否则DLA_Switch=0, 第一激光检测器工作，如是则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤五、所述电气控制系统以当前坯料宽度W计算后续坯料到达加热炉出料位时，所述步进梁需前进步数n(L1)，
n(L1)=fix(w/step)+1     式中：fix为取整命令；
步骤六、所述过程控制系统计算后续坯料到达加热炉出料位所需时间twalk，
twalk=n(L1)xT+tc+tdc
式中：T为步进梁的步进周期，tc为坯料装料所需时间，tdc为坯料出料所需时间；
步骤七、所述过程控制系统计算步进梁能满足的最快轧制时间twb，
当后续坯料与当前坯料间隔一块坯料时：twb=twalk/2；
当后续坯料与当前坯料为连装时：twb=twalk；
步骤八、所述过程控制系统判断所述步进梁最快时间twb能否满足当前轧制时间troll，
如果twb<troll,说明此时轧制节奏较慢，激光检测器无需切换，则DLA_Switch=0，第一激光检测器工作，
如果twb>troll，说时此时轧制节奏较快，激光检测器需切换，则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤九、根据所述过程控制系统跟踪的Dn(L2)值，计算后续坯料到达加热炉出料位步进梁需前进的步数n(L2)：
n(L2)=fix(Dn(L2)/step)+1   式中：fix为取整命令；
步骤十、所述过程控制系统判断n(L1)与n(L2)的关系，
如果n(L1)=n(L2)，则DLA_Switch=1，激光检测器切换，
如果n(L1)-n(L2)=1，则DLA_Switch=0，激光检测器无需切换；说明当前坯料超过第一激光检测器的距离较大，使得后续坯料前沿到达第一激光检测器时，步进梁前进的步数已经比正常少走一步，激光检测器无需切换就可以满足轧制节奏；
步骤十一、所述过程控制系统将DLA_Switch、Dn(L1)、Dn(L2)和当前坯料宽度W信息传输至所述电气控制系统；
步骤十二、在实际生产过程中，由于加热炉装钢机行程计算存在偏差、步进梁检测步长与实际步长的偏差、坯料间距C的偏差以及坯料纵向跑偏等因素的影响，可能使Dn(L1)、Dn(L2)不准确，从而导致过程控制系统的DLA_Switch信号错误，因此电气控制系统在接收到过程控制系统的DLA_Switch信号后，需要经过判断后再决定是否执行激光检测器的切换；因此所述电气控制系统对过程控制系统传输的DLA_Switch值进行判断，如果DLA_Switch=0，则激光检测器不作切换，仍然第一激光检测器工作，如果DLA_Switch=1，则判断当前坯料抽出后第二激光检测器的状态，如第二激光检测器无接通信号,说明后续坯料前沿还未到达第二激光检测器，则切换至第二激光检测器工作，并根据第二激光检测器信号确定后需坯料的前沿位置，如果当前坯料抽出后，第二激光检测器仍然发出接通信号，说明后续坯料前沿处于第一激光检测器与第二激光检测器之间；
步骤十三、所述过程控制系统对电气控制系统传输的Dn(L1)与Dn(L2)的差值进行判断，
如果Dn(L2)- Dn(L1)≤0，说明相临两块坯料间距比所述电气控制系统计算的Dn(L1)小或为零，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L1)确定当前坯料的前沿位置，确保加热炉出钢机行程计算在允许误偏范围内；
如果0<Dn(L2)- Dn(L1)≤A    A为加热炉出钢机行程计算允许的最大偏差
说明相临两块坯料的间距大于所述电气控制系统计算的Dn(L1)，但在可接受的误差范围内，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L2)确定当前坯料的前沿位置；
如果Dn(L2)- Dn(L1)>A，说明所述过程控制系统的跟踪值Dn(L2)与电气控制系统的计算值Dn(L1)偏差过大,两块坯料间存在“空炉”或过程控制系统跟踪值Dn(L2)偏差大，此时激光检测器不切换，第一激光检测器工作；此时如果进行激光检测器切换可能会造成加热炉出钢机行程计算偏差过大而导致无法正常出钢；
步骤十四、当加热炉后续坯料出料完成后，所述电气控制系统切换激光检测器至第一激光检测器，第一激光检测器工作。
如图1所示，后续坯料3为插装坯料，当前坯料2完成出料操作后，中间只间隔一块坯料就要对后续坯料3进行出料操作，如果此时轧制节奏较快，就需要激光检测器切换功能起作用，当切换至第二激光检测器DLA2时，电气控制系统记录后续坯料3前沿经过第二激光检测器DLA2的距离，当达到D-Step时，步进梁完成当成步进周期后停止，使后续坯料3提前一个步进周期到达出料位，并根据第二激光检测器DLA2计算加热炉出钢机的行程完成后续坯料3的出料操作，出料操作完成后，激光检测器恢复至第一激光检测器DLA1。此功能相当于将第一激光检测器DLA1向坯料运动相反的方向偏移一个步长Step，从而减少了步进梁的运动时间，即一个步进周期，最终达到满足轧制节奏的目的。
本发明有效解决了热轧生产线加热炉炉群插装坯料时的出钢节奏问题，实施简单、成本低，仅需在加热炉出料端增设一套激光检测器，并通过热轧生产线的电气控制系统和过程控制系统作出相应的判断，并切换激光检测器，控制步进梁的运动，满足了热轧生产线的轧制节奏，减少了其它加热炉的待钢时间，降低了能耗，确保了正常生产节奏，使整条热轧生产线的产量不受影响。

Claims (1)

1.一种满足步进加热炉插装坯料出钢节奏的控制方法，包括坯料出钢的步进梁、设于加热炉出料端侧墙的一对第一激光检测器、热轧生产线的过程控制系统和电气控制系统，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、在所述第一激光检测器后方平行设置一对第二激光检测器，所述第一激光检测器和第二激光检测器检测加热炉出料口坯料位置并将检测信号输入所述电气控制系统，所述第一激光检测器与第二激光检测器间距为D，并满足  Step≤D≤Wmin      式中Step为步进梁的步长，Wmin为最窄坯料宽度；
步骤二、加热炉出料操作时，所述电气控制系统计算后续坯料前沿与第一激光检测器间距Dn(L1)      Dn(L1)=W-X+C
式中：W为当前坯料宽度，X为当前坯料前沿超过第一激光检测器的距离，C为当前坯料与后续坯料间距，
所述过程控制系统跟踪后续坯料前沿与第一激光检测器间距并得到Dn(L2)；
步骤三、所述过程控制系统中设置所述第一激光检测器和第二激光检测器的切换指令DLA_Switch，
DLA_Switch=0  第一激光检测器工作，
DLA_Switch=1  第二激光检测器工作；
步骤四、当加热炉出料操作时，所述过程控制系统判断当前坯料是否与后续坯料间隔一块坯料或连装坯料，如否则DLA_Switch=0, 第一激光检测器工作，如是则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤五、所述电气控制系统以当前坯料宽度W计算后续坯料到达加热炉出料位时，所述步进梁需前进步数n(L1)，
n(L1)=fix(w/step)+1     式中：fix为取整命令；
步骤六、所述过程控制系统计算后续坯料到达加热炉出料位所需时间twalk，
twalk=n(L1)xT+tc+tdc
式中：T为步进梁的步进周期，tc为坯料装料所需时间，tdc为坯料出料所需时间；
步骤七、所述过程控制系统计算步进梁能满足的最快轧制时间twb，
当后续坯料与当前坯料间隔一块坯料时：twb=twalk/2；
当后续坯料与当前坯料为连装时：twb=twalk；
步骤八、所述过程控制系统判断所述步进梁最快时间twb能否满足当前轧制时间troll，
如果twb<troll,说明此时轧制节奏较慢，激光检测器无需切换，则DLA_Switch=0，第一激光检测器工作，
如果twb>troll，说时此时轧制节奏较快，激光检测器需切换，则DLA_Switch=1，第二激光检测器工作；
步骤九、根据所述过程控制系统跟踪的Dn(L2)值，计算后续坯料到达加热炉出料位步进梁需前进的步数n(L2)：
n(L2)=fix(Dn(L2)/step)+1   式中：fix为取整命令；
步骤十、所述过程控制系统判断n(L1)与n(L2)的关系，
如果n(L1)=n(L2)，则DLA_Switch=1，激光检测器切换，
如果n(L1)-n(L2)=1，则DLA_Switch=0，激光检测器无需切换；
步骤十一、所述过程控制系统将DLA_Switch、Dn(L1)、Dn(L2)和当前坯料宽度W信息传输至所述电气控制系统；
步骤十二、所述电气控制系统对过程控制系统传输的DLA_Switch值进行判断，如果DLA_Switch=0，则激光检测器不作切换，仍然第一激光检测器工作，如果DLA_Switch=1，则判断当前坯料抽出后第二激光检测器的状态，如第二激光检测器无接通信号,说明后续坯料前沿还未到达第二激光检测器，则切换至第二激光检测器工作，并根据第二激光检测器信号确定后需坯料的前沿位置，如果当前坯料抽出后，第二激光检测器仍然发出接通信号，说明后续坯料前沿处于第一激光检测器与第二激光检测器之间；
步骤十三、所述过程控制系统对电气控制系统传输的Dn(L1)与Dn(L2)的差值进行判断，
如果Dn(L2)- Dn(L1)≤0，说明相临两块坯料间距比所述电气控制系统计算的Dn(L1)小或为零，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L1)确定当前坯料的前沿位置，确保加热炉出钢机行程计算在允许误偏范围内；
如果0<Dn(L2)- Dn(L1)≤A    A为加热炉出钢机行程计算允许的最大偏差
说明相临两块坯料的间距大于所述电气控制系统计算的Dn(L1)，但在可接受的误差范围内，此时切换至第二激光检测器工作，并以Dn(L2)确定当前坯料的前沿位置；
如果Dn(L2)- Dn(L1)>A，说明所述过程控制系统的跟踪值Dn(L2)与电气控制系统的计算值Dn(L1)偏差过大,两块坯料间存在“空炉”或过程控制系统跟踪值Dn(L2)偏差大，此时激光检测器不切换，第一激光检测器工作；
步骤十四、当加热炉后续坯料出料完成后，所述电气控制系统切换激光检测器至第一激光检测器，第一激光检测器工作。
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