CN111187894A - 一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，属于冶金热轧技术领域。该方法首先预测炉前第一块钢坯出炉时间，然后预测炉尾满足装钢空位所需时间，并对比钢坯运输到定位辊道和定位所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，最后启动装钢程序。通过精确预测钢坯出炉时间，准确控制热装连铸坯到达定位辊道的时间，实现尽量减少炉前停留时间的目的，从而降低高温坯料对炉前关键设备的热损坏，延长设备检修时间和使用寿命，同时避免影响装料节奏和生产产量。本发明应用性强、成本低、效果明显，不仅降低了设备维护成本，而且减少了设备故障率，保障生产节奏连续稳定，提高产量和生产效率。

Description

一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法
技术领域
本发明涉及冶金热轧技术领域，特别是指一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法。
背景技术
在冶金行业，特别是钢铁热轧生产线，连铸坯热送热装技术是一种重大的节能降耗技术，热装率越高则能耗越低，目前很多产线已达到80％以上。在实际生产中，高温的热送坯在辊道上停留将对周围设备(如辊道、电机、激光检测器、测温仪、视频监控等)高温辐射，一旦时间过长将影响这些设高的使用效果或寿命。
在加热炉炉前设备中，安装了很多自动化设备，这些设备都有一定的防护等级要求，很多设备中的电气元件只能在80℃内的环境温度中工作，一旦温度过高，容易引起设备失灵。
热送坯的高温辐射也对机械设备，如电机、轴承、定位光栅等，产生热变形，容易发生设备故障或信号错误，破坏装钢程序的自动运行，影响生产节奏。
目前，生产上常用的解决方法有两种，一种是通过辊道摆动，让坯料在辊道上来后运动，避免长时间停留，减缓对设备影响；另一种是通过增设冗余信号设备，利用冗余信号代替故障信号。但方法一不能应用于炉前定位辊道，因为坯料一旦输送到炉前，就需要根据坯料在炉内的布料图控制定位，不能摆动，否则需要重新定位；方法二未能从根本上解决问题，不仅增加了设备成本，而且提高设备维护量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，通过对比炉尾满足装钢空位所需时间和钢坯运输到定位辊道并完成装钢流程所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，然后启动装钢程序，可以最大程度减少钢坯在定位辊道的停留时间，达到降低高温连铸坯对炉前仪表和设备的热损坏的目的。
该方法首先预测炉前第一块钢坯出炉时间，然后预测炉尾满足装钢空位所需时间，并对比钢坯运输到定位辊道和定位所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，最后启动装钢程序，实现钢坯完成定位后不停留，立即装钢入炉的目的。
具体包括步骤如下：
(1)根据轧线要求的出钢间隔dt、上一块钢坯的出钢时刻t1和上一次步进时间t2，预测下一块钢坯的剩余出钢时间T_Next和距上一次步进时间间隔dT_Walk；
(2)根据炉前第一块钢坯距出钢位距离，即炉头空位长度L_Head，计算钢坯步进到出钢位所需要的步进次数N；
(3)根据步骤(1)计算的剩余出钢时间T_Next、距上一次步进时间间隔dT_Walk和步骤(2)计算的步进次数N，计算步进梁运动一步所控时间，并与最短步进周期对比，取两者最大值作为实际步进运动周期Cycle_walk；
(4)判断装钢所需空位L_Slab和目前炉尾空位长度L_Tail，同时减去距上一次步进时间间隔dT_Walk，计算得出装钢空位生成时间T_ChargPos；
(5)获取钢坯定位和装钢所需时间T_push，该时间为根据生产经验和设备动作速度现场调试得出；
(6)实时计算钢坯从当前位置移动到定位辊道所需时间T_pos；
(7)计算装钢流程时间T_Charge，其中，T_Charge＝T_pos+T_push；
(8)判断是否下达钢坯输送指令；
(9)若步骤(8)中下达钢坯输送指令，则执行装钢流程，启动装钢机前进行允许装钢的安全判断，核对当前步进梁是否处于步进状态，若步进周期未完成，继续等待；若步进周期完成，立即启动装钢流程，将钢坯装入炉内。
其中，步骤(1)中下一块钢坯的剩余出钢时间T_Next和距上一次步进时间间隔dT_Walk计算方法如下：
T_Next＝dt-(t-t1)，
dT_Walk＝t-t2，
其中，t为当前时刻。
步骤(2)中钢坯步进到出钢位所需要的步进次数N的计算方法如下：
N＝L_Head/L_Walk_max
其中，L_Walk_max为最大步进长度。
步骤(3)中实际步进运动周期Cycle_walk计算方法如下：
Cycle_walk＝max((T_Next+dT_Walk)/N,Min_Cycle_walk)
其中，Min_Cycle_walk为步进梁完成一步所需最短时间。
步骤(4)中装钢空位生成时间T_ChargPos的计算方法如下：
T_ChargPos_＝(L_Slab-L_Tail)/L_Walk_max*Cycle_walk-dT_Walk。
步骤(6)中钢坯从当前位置移动到定位辊道所需时间T_pos计算方法如下：
T_pos＝(Lpos-L)/v，
其中，Lpos为当前钢坯预计的定位位置，L为当前钢坯位置，v为辊道运输速度。
步骤(8)中下达钢坯输送指令的判断过程如下：
若装钢流程时间小于装钢空位生成时间，即T_Charge<T_ChargPos，则等待，继续执行钢坯在过渡辊道的停留或摆动模式，并重新执行步骤(1)～(7)；
若装钢流程时间大于或等于装钢空位生成时间，即T_Charge>＝T_ChargPos则立即下达钢坯输送指令，将钢坯输送到定位辊道，并执行钢坯装钢前的定位操作。
预测炉前第一块钢坯出炉时间，是根据轧机的轧制节奏或要钢节奏进行计算的，该节奏可以由人工进行手动设置，也可以通过分析历史数据，按照钢种、原料钢坯规格、成品目标规格等分类统计得出。
炉尾满足装钢空位，是根据即将入炉钢坯的宽度和坯间距来计算，所述坯间距需要根据钢种、入炉温度、成品目标规格等设定。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)通过提前预测出钢时间和装钢空位生成时间，及时装钢，减少钢坯在入炉辊道的无效停留时间，加快装钢节奏，提高生产产量；
(2)预防和降低热装板坯对炉前关键敏感装置(如定位激光检测器、定位辊道及编码器、炉前摄像监控设备等)的热辐射损害，延长设备使用寿命，降低维护成本；
(3)通过延长炉前关键敏感设备(如定位激光检测器、定位辊道及编码器、炉前摄像监控设备等)的使用寿命，提高装钢自动控制运行率，降低人工干预率，保障了装钢节奏的稳定运行，降低装钢中断时间，提高生产产量。
附图说明
图1为本发明的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法工艺流程图；
图2为本发明实施例1中的动作时刻示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，如图1所示，该方法首先预测炉前第一块钢坯出炉时间，然后预测炉尾满足装钢空位所需时间，并对比钢坯运输到定位辊道和定位所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，最后启动装钢程序。
具体包括步骤如下：
(1)根据轧线要求的出钢间隔dt、上一块钢坯的出钢时刻t1和上一次步进时间t2，预测下一块钢坯的剩余出钢时间T_Next和距上一次步进时间间隔dT_Walk；
(2)根据炉前第一块钢坯距出钢位距离，即炉头空位长度L_Head，计算钢坯步进到出钢位所需要的步进次数N；
(3)根据步骤(1)计算的剩余出钢时间T_Next、距上一次步进时间间隔dT_Walk和步骤(2)计算的步进次数N，计算步进梁运动一步所控时间，并与最短步进周期对比，取两者最大值作为实际步进运动周期Cycle_walk；
(4)判断装钢所需空位L_Slab和目前炉尾空位长度L_Tail，同时减去距上一次步进时间间隔dT_Walk，计算得出装钢空位生成时间T_ChargPos；
(5)获取钢坯定位和装钢所需时间T_push，该时间为根据生产经验和设备动作速度现场调试得出；
(6)实时计算钢坯从当前位置移动到定位辊道所需时间T_pos；
(7)计算装钢流程时间T_Charge，其中，T_Charge＝T_pos+T_push；
(8)判断是否下达钢坯输送指令；
(9)若步骤(8)中下达钢坯输送指令，则执行装钢流程，启动装钢机前进行允许装钢的安全判断，核对当前步进梁是否处于步进状态，若步进周期未完成，继续等待；若步进周期完成，立即启动装钢流程，将钢坯装入炉内。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
一种确定装钢时间和预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，所述方法首先预测炉前第一块钢坯出炉时间，然后预测炉尾满足装钢空位所需时间，并对比钢坯运输到定位辊道和定位所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，最后启动装钢程序，实现钢坯完成定位后不停留，立即装钢入炉的目的。
本实施例以某热轧加热炉某时刻准备装炉为例，如图1和图2所示，其预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，具体包括以下步骤：
(1)根据轧线要求的出钢间隔720秒，当前时间为“2019/1/9 16:01:58”，上一次步进的完成时间为“2019/1/9 15:00:33”上一块钢坯的出钢时间为“2019/1/9 16:01:03”，则距上一次出钢时间间隔为55秒，距离上一次步进时间间隔dT_Walk为85秒，则预测下一块钢坯的剩余出钢时间为665秒。
(2)根据炉内钢坯位置跟踪系统显示结果，目前炉前第一块钢坯前沿距出钢位距离L_Head为2560mm，而步进梁一次步进最大距离L_Walk_max为450mm计算钢坯前进到出钢位所需要的步数N：
N＝L_Head/L_Walk_max＝2560/450＝5.7
前进步数需要进位取整，因此下一次钢坯出炉所需步进步数为6步。
(3)根据步骤(1)计算的剩余出钢时间665、距上一次步进间隔时间dT_Walk(为85秒)和步骤(2)计算步进步数6，计算步进梁运动一步所控时间(舍余取整)，并与最短步进周期(即45秒)对比，取两者最大值作为实际步进运动周期Cycle_walk：
Cycle_walk＝max((T_Next+dT_Walk)/N,Min_Cycle_walk)
Cycle_walk＝max((665+85)/6,45)＝125(秒)
(4)当前下一块入炉钢坯的钢种为CCS-B，钢坯宽度1500mm，入炉温度25℃，计划轧制厚度3.0mm，粗轧末道次温度要求1060℃，按照装炉坯间距工艺表的技术要求，其装炉坯间距为250mm。
表1某厂装炉坯间距标准表
Figure BDA0002376021980000061
因此该钢坯的装钢所需空位间距L_Slab为钢坯宽度与装炉坯间距之和，即1750mm。
根据炉内钢坯位置跟踪系统显示，目前炉尾空位长度L_Tail为850mm,同时减去距上一次步进的时间间隔dT_Walk(为85秒)，计算出装钢空位生成时间T_ChargPos：
T_ChargPos_＝(L_Slab-L_Tail)/L_Walk_max*Cycle_walk-dT_Walk
T_ChargPos_＝(1750-850)/450*125-85＝165(秒)
(5)根据生产经验，完成一次完整的钢坯定位和装钢所需时间T_push约为30秒。
(6)根据辊道钢坯位置跟踪系统显示结果，目前即将入炉钢坯距离定位位置10550mm，而入炉辊道输送速度为每秒1000mm，则当前即将入炉钢坯从当前位置移动到定位位置所需时间T_pos。
T_pos＝(Lpos-L)/v＝10550/1000＝11(秒)
(7)计算装钢流程时间T_Charge,
T_Charge＝T_pos+T_push＝30+10.55＝41(秒)
(8)判断是否下达钢坯输送指令。由于装钢流程时间(41秒)小于装钢空位生成时间(165秒)，需等待，即将入炉钢坯继续在过渡辊道停留等待。
等待124秒后，时间即2019/1/9 16:04:02，此时步进梁钢已经完成了1个步距，正在进行第2个步进动作(已经进行了4秒)，41秒后步进动作结束，此时间段正好等于装钢流程时间，则立即下达钢坯输送指令，将钢坯输送到定位辊道.
(9)41秒后，时间即2019/1/9 16:04:43，此时步进梁刚刚结束步进周期，且入炉钢坯已经定位准备就绪，立即启动装钢流程，将钢坯装入炉内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：首先预测炉前第一块钢坯出炉时间，然后预测炉尾满足装钢空位所需时间，并对比钢坯运输到定位辊道和定位所需时间，当后两者相等时，下达钢坯输送和定位指令，最后启动装钢程序。
2.根据权利要求1所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：具体包括步骤如下：
(1)根据轧线要求的出钢间隔dt、上一块钢坯的出钢时刻t1和上一次步进时间t2，预测下一块钢坯的剩余出钢时间T_Next和距上一次步进时间间隔dT_Walk；
(2)根据炉前第一块钢坯距出钢位距离，即炉头空位长度L_Head，计算钢坯步进到出钢位所需要的步进次数N；
(3)根据步骤(1)计算的剩余出钢时间T_Next、距上一次步进时间间隔dT_Walk和步骤(2)计算的步进次数N，计算步进梁运动一步所控时间，并与最短步进周期对比，取两者最大值作为实际步进运动周期Cycle_walk；
(4)判断装钢所需空位L_Slab和目前炉尾空位长度L_Tail，同时减去距上一次步进时间间隔dT_Walk，计算得出装钢空位生成时间T_ChargPos；
(5)获取钢坯定位和装钢所需时间T_push，该时间为根据生产经验和设备动作速度现场调试得出；
(6)实时计算钢坯从当前位置移动到定位辊道所需时间T_pos；
(7)计算装钢流程时间T_Charge，其中，T_Charge＝T_pos+T_push；
(8)判断是否下达钢坯输送指令；
(9)若步骤(8)中下达钢坯输送指令，则执行装钢流程，启动装钢机前进行允许装钢的安全判断，核对当前步进梁是否处于步进状态，若步进周期未完成，继续等待；若步进周期完成，立即启动装钢流程，将钢坯装入炉内。
3.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(1)中下一块钢坯的剩余出钢时间T_Next和距上一次步进时间间隔dT_Walk计算方法如下：
T_Next＝dt-(t-t1)，
dT_Walk＝t-t2，
其中，t为当前时刻。
4.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(2)中钢坯步进到出钢位所需要的步进次数N的计算方法如下：
N＝L_Head/L_Walk_max
其中，L_Walk_max为最大步进长度。
5.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(3)中实际步进运动周期Cycle_walk计算方法如下：
Cycle_walk＝max((T_Next+dT_Walk)/N,Min_Cycle_walk)
其中，Min_Cycle_walk为步进梁完成一步所需最短时间。
6.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(4)中装钢空位生成时间T_ChargPos的计算方法如下：
T_ChargPos_＝(L_Slab-L_Tail)/L_Walk_max*Cycle_walk-dT_Walk。
7.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(6)中钢坯从当前位置移动到定位辊道所需时间T_pos计算方法如下：
T_pos＝(Lpos-L)/v，
其中，Lpos为当前钢坯预计的定位位置，L为当前钢坯位置，v为辊道运输速度。
8.根据权利要求2所述的确定装钢时间并预防热送钢坯损坏炉前设备的方法，其特征在于：所述步骤(8)中下达钢坯输送指令的判断过程如下：
若装钢流程时间小于装钢空位生成时间，即T_Charge<T_ChargPos，则等待，继续执行钢坯在过渡辊道的停留或摆动模式，并重新执行步骤(1)～(7)；
若装钢流程时间大于或等于装钢空位生成时间，即T_Charge>＝T_ChargPos则立即下达钢坯输送指令，将钢坯输送到定位辊道，并执行钢坯装钢前的定位操作。
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