一种板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法

摘要

一种板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法，属控制领域。其首先确定出料炉门的开启合理位置和出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角，在满足正常生产工艺要求的前提下，建立出料炉门“开启”动作在“自动出钢”过程中的时序控制逻辑，采用“计算出钢机的出钢臂上升到位后在出料炉门的最前沿处所述出钢机的出钢臂距离炉门的垂直距离，再决定出料炉门需要打开的最低位置”的模式，确保出钢机的出钢臂不会碰撞到出料炉门，以保护设备安全，最大限度减小炉门的开口度，减少热量损失，缩短了炉门“全开”状态的时间，能够更好的控制炉内加热氛围，减少了加热炉“自动出钢”过程中的能源损耗，可进一步降低生产成本和设备运行耗能。

说明书

技术领域

本发明属于控制领域，具体为金属热处理过程中的控制或调整方法，尤其涉及一种用于板坯加热炉出料炉门的开启控制方法。

背景技术

轧钢厂加热炉出钢机的功能是将在加热炉内加热到一定温度的板坯“抽出”，放到加热炉出口辊道的中心线上，送往轧线。

板坯加热炉的“出钢”顺序控制，一般均遵循传统的顺序控制模式，即加热炉收到“自动出钢”指令后，炉门开始上升，当炉门动作到“半开”位置(炉门上升在出料端下端墙上方，保证出钢机的出钢臂能够正常前进，而此时炉门对出炉端处于继续“封闭”状态)时，炉门停止“上升”动作，此时出钢机的出钢臂开始“前进”动作，运行到目标设定位置(通常是“前进限位”位置)时，出料炉门从“半开”位置动作至“全开”位置并停止动作。出钢机的出钢臂开始作“上升”动作，托起炉内加热的板坯，出钢臂运行至“上升到位”的位置后，出钢机的出钢臂开始“后退”运行至“后退到位”位置，出料炉门关闭，出钢臂开始下降至“下降停止”位置，板坯经出料辊道输送至轧机，进行下一步的“轧制”工艺。

一般轧钢厂加热炉，在出料炉门的控制方面也作了不少相关的优化工作，也达到一定的节能效果。例如，公开日为2014年11月19日，公开号为CN104152667A的中国发明专利申请中，公开了“一种蓄热式加热炉出料炉门的节能控制方法”，该申请的技术方案，在满足生产工艺且确保设备安全的条件下，设计了出钢机、出料辊道及出料炉门的控制逻辑时序，可有效减少出料炉门的开启时间。

但是该技术方案在实施过程中的主要问题是，从出钢机“前进”运行到目标设定位置后，炉门开始从“半开”运行位置至“全开”位置，出钢机的出钢臂在炉内“上升”期间，炉门一直处于“全开”状态。

由于轧钢厂板坯加热炉出料侧的温度均超过1100℃，辐射热损失较大，炉内外的压力差，造成炉内热量迅速损失，需要燃烧更多的煤气来补偿热量损失，对加热炉的节能带来负面影响。所以，在节约能源损耗上，上述技术方案仍存在很大的可 改进空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法，其在满足正常生产工艺要求的前提下，重新建立了出料炉门“开启”动作在“自动出钢”过程中的时序控制逻辑，并且采用“计算出钢机的出钢臂上升到位后在出料炉门的最前沿处所述出钢机的出钢臂距离炉门的垂直距离，再决定出料炉门需要打开的最低位置”的模式，确保出钢机的出钢臂不会碰撞到出料炉门，以保护设备安全；同时，最大限度减小炉门的开口度，减少热量损失，缩短了炉门“全开”状态的时间，能够更好的控制炉内加热氛围，减少了加热炉“自动出钢”过程中的能源损耗，可进一步降低生产成本和设备运行耗能。

本发明的技术方案是：提供一种板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法，包括根据板坯加热炉的正常生产工艺，依据出钢机的出钢臂的位置，控制所述板坯加热炉出料炉门的开度；其特征是所述的出料炉门开启时序控制方法包括下列步骤：

1.1、根据板坯加热炉现场设备的实际尺寸参数，确定所述出料炉门“关闭”位置到所述出钢机出钢臂下沿的距离S0，所述出钢机出钢臂上、下沿间的距离S1，所述出钢臂上升所抬升的距离S2，所述出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离S3，所述出钢机的出钢臂运行至预定的“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ；

1.2、确定出料炉门的开启合理位置S；

所述出料炉门的开启合理位置S＝出料炉门“关闭”位置到出钢机出钢臂下沿的距离S0+出钢机出钢臂上、下沿间的距离S1+出钢臂上升所抬升的距离S2+出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离S3，即

S＝S0+S1+S2+S3；

1.3、测量或确定所述出钢机出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ；

1.4、将所述出料炉门的开启合理位置S以及所述出钢机出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ储存在所述板坯加热炉的现场生产工艺控制计算机中；

1.5、当生产工艺开始“自动出钢”操作时，控制所述的出料炉门进行“开启” 操作；

1.6、对所述出料炉门的开启位置进行检测，当出料炉门的开启位置到达“开启合理位置”S时，暂停出料炉门的“开启”操作；

1.7、所述出钢机的出钢臂进行正常的“前进”操作；

1.8、对所述出钢臂的水平移动位置进行检测，当出钢臂的前端到达预定的“前进到位”目标设定位置时，停止出钢臂的“前进”操作；

1.9、所述出钢机的出钢臂进行正常的“上升”操作，托起炉内加热的板坯；

1.10、对所述出钢臂的上升位置进行检测，当所述的出钢臂运行至预定的“上升到位”位置后，停止出钢臂的“上升”操作；

1.11、控制所述的出料炉门继续进行“开启”操作；

1.12、对所述出料炉门的开启位置进行检测，当出料炉门的开启位置达到“全开”位置后，停止出料炉门的“开启”操作；

1.13、控制所述出钢机的出钢臂进行正常的“后退”操作；

1.14、当出钢机的出钢臂通过“后退”操作运行至预定的“后退到位”目标设定位置时，停止出钢臂的“后退”操作；

1.15、对出料炉门执行“关闭”操作；

1.16、对出钢机的出钢臂进行正常的“下降”操作；

1.17、当出钢臂运行至预定的“下降到位”位置后，停止出钢臂的“下降”操作；

1.18、所述的板坯经出料辊道输送至轧机，进行下一步的“轧制”工艺。

具体的，所述的出钢机设置在出料炉门的外侧。

具体的，所述出钢机出钢臂上、下沿间的距离S1为出钢机出钢臂的垂直高度。

具体的，所述出钢臂上升所抬升的距离S2为出钢机抬升曲柄与出钢机出钢臂之间的支点位置在所述出钢臂“上升”操作过程中所抬升的垂直距离。

具体的，所述的抬升支点为出钢机抬升曲柄与出钢机出钢臂之间的支点位置。

具体的，所述出料炉门的开启合理位置为出料炉门需要开启或“上升”操作的最小安全距离。

进一步的，所述出钢臂的“上升”或“下降”操作，通过出钢臂升降驱动电机、第一减速装置及抬升曲柄组件来实现。

进一步的，所述出钢臂的“前进”或“后退”操作，通过出钢臂水平驱动电机、第二减速装置及齿轮-齿条运动付组件来实现。

更进一步的，所述的出钢臂升降驱动电机与所述的出钢臂水平驱动电机之间， 设置有电气“互锁”联锁条件，在某一时刻，只允许出钢臂升降驱动电机与出钢臂水平驱动电机中的一个驱动电机工作运行。

更进一步的，所述预定的“前进到位”目标设定位置、“后退到位”目标设定位置、“上升到位”位置或“下降到位”位置，由生产工艺和现场设备的具体尺寸来确定。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本技术方案通过重新建立出料炉门开启动作时序，在出钢过程中出料炉门以最合理的炉门开度，缩短炉门全开时间，减少加热炉自动出钢过程中能源损耗；

2.本技术方案可最大限度地减小炉门的开口度，减少热量损失。实现了缩短炉门全开时间，能够更好的控制炉内加热氛围，减少加热炉自动出钢过程中能源损耗，更进一步降低生产成本。

附图说明

图1是出钢机与出料炉门的现场位置关系示意图；

图2是出钢臂在原点位置时与出料炉门关闭位置时的相对位置示意图；

图3是出钢臂在前进到设定位置时与出料炉门的相对位置示意图；

图4是出钢臂托起板坯抬升到位时与出料炉门的相对位置示意图；

图5是现有自动出钢时出料炉门的控制流程方框图；

图6是本发明自动出钢时出料炉门的控制流程方框图。

图中1为炉壁，2为出料炉门，3为板坯，4为出钢臂，5为出钢臂升降曲柄，6为出钢臂平移轴，M1为出钢臂升降驱动电机，M2为出钢臂水平驱动电机；

2-2为出料炉门关闭位置，4-1为出钢臂上沿，4-2为出钢臂下沿，4-3为出钢臂的“前进到位”目标设定位置，5-1为抬升曲柄支点；

S0为出料炉门“关闭”位置到出钢机出钢臂下沿的距离，S1为出钢机出钢臂上、下沿间的距离，S2为出钢臂上升所抬升的距离，S3为出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离，θ为出钢机出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在“自动出钢”工艺运行方式下，加热炉出钢机出钢臂在进入加热炉内之前，出料炉门的开启时序以及开启到合理的位置，是确保出钢机、出料炉门本体设备安全及最大程度减少热量损耗之关键。

首先，分析确定出钢机出钢臂与出料炉门的位置关系，得到出料炉门的开启合理位置(S)：

图1中，出钢机是布置在出料炉门2的外侧，加热炉至少包括炉壁1和出料炉门2，加热炉内有被加热的板坯3。

申请人企业的厚板步进式加热炉的出钢机采用齿轮-齿条式驱动形式，其出钢机的出钢臂4由出钢臂升降驱动电机M1、出钢臂升降驱动电机M2、两个对应的减速装置及相应组件分别驱动。

其中的出钢臂水平驱动电机M1通过出钢臂平移轴6以及齿轮-齿条运动付来驱动出钢臂的“前进”或“后退”，出钢臂升降驱动电机M1通过驱动出钢臂升降曲柄5带动出钢臂4的“上升”或“下降”。出钢臂升降驱动电机M2与出钢臂升降驱动电机M1的对应减速装置之间没有机械连接，是采用电气连锁的方法控制设备动作。

当加热炉收到“自动出钢”指令后，出料炉门开始上升，出钢机的出钢臂开始“前进”动作，当出钢臂运行到“前进到位”目标设定位置时，出料炉门打开至“全开”位置并停止开启动作。出钢机的出钢臂开始作“上升”动作，托起炉内加热的板坯，出钢臂运行至“上升到位”的位置后，出钢机的出钢臂开始“后退”运行至“后退到位”位置，出料炉门下降关闭，出钢臂开始下降至“下降停止”位置，板坯经出料辊道输送至轧机，进行下一步的“轧制”工艺。

图2中，给出了在“自动出钢”过程中，出钢臂4与出料炉门2的几个相对位置、出钢机出钢臂在原点位置时与出料炉门“关闭”位置的相对位置。

图2中，S0为出料炉门“关闭”位置到出钢机出钢臂下沿的距离，S1为出钢机出钢臂上、下沿间的距离(即出钢机出钢臂的高度)。所述的抬升支点5-1为出钢机抬升曲柄与出钢机出钢臂之间的支点位置。

由图2所示可知，出钢臂4前进到“前进到位”目标设定位置4-3时，出料炉门2打开所需要的最小安全位置S_min＝S0+S1。

图3中，给出了出钢臂4前进到设定位置4-3时，出料炉门2所需要打开的安全位置高度，安全位置高度的设置是为了避免出钢机的出钢臂撞上出料炉门。

其余同图2。

图4中，按照“自动出钢”工艺的控制逻辑，出钢机出钢臂的升降电机驱动升降曲柄及组件，将出钢机出钢臂缓缓抬起至上位。与辊道面(水平面)形成一定夹角θ后再托起炉内板坯，防止板坯脱落坠炉，同时，θ随着前进的行程增大而增大。

图4中，S2是出钢臂上升所抬升的距离，S3是出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离。所述的抬升支点5-1为出钢机抬升曲柄与出钢机出钢臂之间的支点位置。其余同图2。

综上所述，出料炉门开启合理位置S＝S0+S1+S2+S3，也即出料炉门需要开启的最小安全距离。

其中：

S0为出料炉门的“关闭”位置到出钢机出钢臂下沿的距离；

S1为出钢机出钢臂上、下沿间的距离(即出钢机出钢臂的高度)；

S2是出钢臂上升所抬升的距离；

S3是出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点5-1水平方向上的垂直距离。

图5中所示给出了原有的“自动出钢”时出料炉门控制逻辑。

从图5中可以看出，原有的控制逻辑存在以下缺点：

①出钢臂“前进”过程中，出料炉门先“半开”再“全开”，炉门全开启时间长，此期间有大量的热量损失，同时，炉门“的半开”位置也不是最合理炉门开度，存在可压缩的空间。

②出钢臂在前进到目标位置后且出料炉门处于全开时，出钢臂开始上升，整个上升过程持续约5秒钟，在此过程中有大量热量损耗。

图6中，本发明的技术方案在满足正常生产的前提下，重新建立出料炉门开启动作在“自动出钢”过程中时序控制逻辑(即出料炉门开启动作时序)，在出钢过程中出料炉门以最合理的炉门开度，缩短炉门全开时间，减少加热炉自动出钢过程中能源损耗。

具体的，本发明的技术方案提供了一种板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法，包括根据板坯加热炉的正常生产工艺，依据出钢机的出钢臂的位置，控制所述板坯加热炉出料炉门的开度；其发明点在于所述的出料炉门开启时序控制方法包括下列步骤：

1.1、根据板坯加热炉现场设备的实际尺寸参数，确定所述出料炉门“关闭” 位置到所述出钢机出钢臂下沿的距离S0，所述出钢机出钢臂上、下沿间的距离S1，所述出钢臂上升所抬升的距离S2，所述出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离S3，所述出钢机的出钢臂运行至预定的“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ；

1.2、确定出料炉门的开启合理位置S；

所述出料炉门的开启合理位置S＝出料炉门“关闭”位置到出钢机出钢臂下沿的距离S0+出钢机出钢臂上、下沿间的距离S1+出钢臂上升所抬升的距离S2+出钢机出钢臂在前进到最大位置再上升到位后出料炉门水平方向最内侧前沿到抬升支点水平方向上的垂直距离S3，即

S＝S0+S1+S2+S3；

1.3、测量或确定所述出钢机出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ；

1.4、将所述出料炉门的开启合理位置S以及所述出钢机出钢臂运行至“上升到位”位置时与水平辊道面之间的夹角θ储存在所述板坯加热炉的现场生产工艺控制计算机中；

1.5、当生产工艺开始“自动出钢”操作时，控制所述的出料炉门进行“开启”操作；

1.6、对所述出料炉门的开启位置进行检测，当出料炉门的开启位置到达“开启合理位置”S时，暂停出料炉门的“开启”操作；

1.7、所述出钢机的出钢臂进行正常的“前进”操作；

1.8、对所述出钢臂的水平移动位置进行检测，当出钢臂的前端到达预定的“前进到位”目标设定位置时，停止出钢臂的“前进”操作；

1.9、所述出钢机的出钢臂进行正常的“上升”操作，托起炉内加热的板坯；

1.10、对所述出钢臂的上升位置进行检测，当所述的出钢臂运行至预定的“上升到位”位置后，停止出钢臂的“上升”操作；

1.11、控制所述的出料炉门继续进行“开启”操作；

1.12、对所述出料炉门的开启位置进行检测，当出料炉门的开启位置达到“全开”位置后，停止出料炉门的“开启”操作；

1.13、控制所述出钢机的出钢臂进行正常的“后退”操作；

1.14、当出钢机的出钢臂通过“后退”操作运行至预定的“后退到位”目标设定位置时，停止出钢臂的“后退”操作；

1.15、对出料炉门执行“关闭”操作；

1.16、对出钢机的出钢臂进行正常的“下降”操作；

1.17、当出钢臂运行至预定的“下降到位”位置后，停止出钢臂的“下降”操作；

1.18、所述的板坯经出料辊道输送至轧机，进行下一步的“轧制”工艺。

所述出料炉门的开启合理位置为出料炉门需要开启或“上升”操作的最小安全距离。

进一步的，所述预定的“前进到位”目标设定位置、“后退到位”目标设定位置、“上升到位”位置或“下降到位”位置，由生产工艺和现场设备的具体尺寸来确定。

由于板坯经出料辊道输送至轧机的工艺过程为现有生产工艺技术，其具体操作过程在此不再叙述。

由于本发明技术方案所述的板坯加热炉出料炉门开启时序控制方法，通过检测出钢机出钢臂的位置，考虑出钢臂“上升”操作的运行位置和运行时间，来决定所述出料炉门需要打开的最低安全位置，藉此来缩短出料炉门处于“全开”状态下的时间，通过减小炉门的开口度和全开启时间，最大限度地减小出料炉门的开口度，缩短出料炉门处于“全开”状态的时间段，以减少热量的逸失，减少了所述板坯加热炉“自动出钢”生产工艺过程中的能源损耗。

本发明可广泛用于厚板步进式加热炉出料炉门及出钢机的控制领域。