2250mm热轧连加热炉节奏控制分析及改进

王健

摘要：介绍了首钢京唐加热炉区域的生产瓶颈制约，通过合理的对辊道速度、步进梁速度、要钢程序的优化以及自动要钢的开发，最大化的满足生产，发挥产能潜力，顺利完成生产目标。

关键词：加热炉；轧制节奏；辊道速度；步进梁；程序；自动要钢

首钢热轧2250mm热连轧于2009年正式投产，主要设备有四座步进式加热炉，R1、R2可逆粗轧机，F1F7精轧机，层流冷却和3架卷取机，通过不断调试、允许以及生产线的磨合，生产逐渐走向正轨。面对越来越严峻的钢铁市场形势客户的需求以及成本的巨大压力，如何发挥热连轧厂产能的优势也变的越来越紧迫，即在有效的轧制时间内使生产发挥最大产能，最终能够在保证产品质量的同时，实现效率最大、消耗最低的高效生产，其中关键环节就是轧制线的小时产量，而表达具体的参数就是轧制节奏，影响轧制节奏的因素包括加热炉出钢节奏，粗轧轧制节奏、精轧轧制节奏、卷取节奏，此处我们重点分析如何提高加热炉最快节奏的出钢。

步进式加热炉送出的钢坯通过设置在步进式加热炉外的热金属探测仪的位置时，热金属探测仪会激发要钢信号；根据要钢信号确定步进式加热炉出钢。该装置包括：4 座步进式加热炉、第一热金属探测仪（1）、第二热金属探测仪（2）、第三热金属探测仪（3）、步进梁及传送辊及信号处理模块。該装置能加快半连式热轧带钢生产线上步进式加热炉出钢的节奏，提高了产能。

一、影响加热炉轧制节奏的原因分析

（一）装钢节奏慢

统计了下板坯称重出口辊道C10的检测仪表，在4个炉子节奏的情况下，辊道速度60m/min的情况下，仪表过4块钢的最快时间为390S，平均一块105S左右。而在辊道70m/min的情况下，仪表过4块钢的节奏为370S左右的时间，每块钢98S。

步进梁一步65cm，对4个炉子的步进梁的动作一步的时间进行统计发现2号炉步进梁一步的时间74S，其他炉子步进梁的时间为5661S，二号炉和其他炉子差别较大。

所以存在问题，如果最快节奏1分30S一块的情况下，按照1、2、3炉子进行出钢，出完1号炉出第二个1号炉的时间必须小于3*90S=270S，正常情况下捞一块钢 步进梁一般动作3步（和板坯宽度有关），2号步进梁动作3步的时间为3*70=210S，而装钢的时间一般是75S左右的时间，不能保证每块钢装钢和出钢（出钢时间一般50S）的同步进行，导致步进梁加装钢的时间=210+75=285S，大于270S的出钢节奏，所以这个是2号步进梁影响节奏的因素，但不是每块装钢出钢都不是同步的，所以2号步进梁在最快节奏的情况下影响节奏的时间在015S左右的时间。

（三）要钢节奏慢

1.本身程序存在漏洞

正常情况下，加热炉出钢按顺序循环切换，各炉次均需要在前一炉次板坯触发出钢时序控制点（即最早允许要钢点）后方可出钢，靠粗除磷机（5）前面的热金属探测仪（6）来激发要钢信号。2250产线各炉次出钢节奏如下：

加热炉的出钢由粗轧区域控制，即粗轧区域发出要钢信号后加热炉方可出钢。生产中为了保护要钢过快导致的加热炉区域板坯相冲突事故，会设置一个出钢时序控制点，即最早允许要钢的点，当前移炉次板坯触发该点后，方允许粗轧要下一炉次板坯。

目前，为方便4座加热炉出钢时序控制点相同且均设置为粗轧区第一组热金属探测仪（以下称热检）检失，这就存在一个问题，距轧线越远的炉次板坯出钢后在辊道上运输的时间会相应越长，这个就是我们之前统计中3、4号炉出钢节奏较慢的原因。若在粗轧使用1+5模式时，这一瓶颈并未有明显体现，但若采用3+3模式轧制，3、4号炉出钢节奏远低于粗轧区节奏，加热炉的瓶颈则暴露无遗。因此，我们需要改变传统的出钢时序控制点设计，给不同炉次分别设置合理的与之匹配的出钢时序控制点，以加快出钢节奏。3、4号炉的要钢节奏是制约粗轧节奏的瓶颈。

2.操作工人为存在失误

由于加热炉的出钢前提是由粗轧向加热炉发送出钢信号，也就是要钢节奏全部由操作工人为控制，由于人为控制必不可少的会存在一些失误。

二、加热炉节奏改进措施

（一）优化装钢节奏

上表可知改进后2号炉的步进梁的出钢一步的步进时间从74S优化为61，出钢节奏从102S/块，变为了88S/块。

（三）优化要钢节奏

1.优化3.4号炉子最优的要钢点

（1）根据实际试验，当出三号炉的钢接着出四号炉的钢时，三号炉的钢到达二号炉过7秒后给予要钢提示，二号炉同理。

2.推进自动要钢

在一级HMI G100画面上增加自动要钢、手动要钢切换按钮LEVEL1 MODE。主要针对4个炉子的出钢顺序做了16个类似的程序，以当 前炉次出钢完成信号和一次除鳞机入口HMD

检测板坯为基准点开始倒计时。基准值（出钢完成信号之后开始计时与要下一块钢的时间间隔）选取8300mm板坯的最快节奏，见下表：

由自动化程序在16个时间基准的基础上增加一个节奏补偿的概念（在程序原有时间基准的基础上增加一个时间补偿值），针对节奏补偿值在SSP 监控G100画面上增加输入时间补偿值的功能的画面，时间补偿值输出3秒即这16个程序均在原有时间基准的基础上增加3秒的节奏。

三、结语

（1）通过从装钢、要钢到出钢分析出各个区域影响加热炉节奏的主要瓶颈。装钢辊道速度、2号步进梁速度、3、4号炉要钢判断点、人为要钢是影响加热炉出钢节奏的主要因素。

（2）通过采取提高装钢辊道速度、提高2号步进梁速度、优化3、4号炉出钢点的判断程序，创建了人为一级要钢程序等问题解决了加热炉的出钢节奏。

（3）通过以上措施，使首钢京唐2250分厂的平均机时卷数达到了30.2卷/小时，使2014年产量完成公司设定的。

参考文献：

[1]姚小兰，梁启宏，张迪生.控制轧制节奏的优化[J].北京理工大学学报，2004，24（4）：327330.

[2]陈兴福，硼军明，吴洪，等.热连轧轧制节奏分析及改进[J].河南冶金，2012，20（2）：4648.