推鋼式加熱爐自動出鋼系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種推鋼式加熱爐自動出鋼系統，包括操作臺、出鋼小車、出鋼管、可移動出鋼底座、PLC控制器、出鋼管驅動電機、出鋼管對準驅動電機、卷揚筒、鋼絲、行程開關和中間繼電器，出鋼小車設置在可移動出鋼底座上，行程開關固定安裝在出鋼管一側的可移動出鋼底座上，出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機固定安裝在出鋼管一側的出鋼機平臺上，卷揚筒和出鋼管通過鋼絲相連，可移動出鋼底座與出鋼管對準驅動電機傳動連接，操作臺和行程開關均與PLC控制器電連接，出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機均通過中間繼電器與PLC控制器電連接。本系統結構簡單，操作方便，自動化程度高，大幅提高了出鋼控制水平和精度，提供了軋鋼生產效率。
【專利說明】
推鋼式加熱爐自動出鋼系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及乳鋼加熱爐出鋼系統技術領域，具體地說，涉及一種乳鋼推鋼式加熱爐出鋼系統。
【背景技術】
[0002]推鋼式加熱爐在乳鋼生產車間的運用一般較早，其自動化程度和控制技術都遠遠落后于現今推廣采用的步進式加熱爐。但緣于其建設成本較低、控制系統簡單、維護技術要求不高等原因，故在較早投產的乳鋼車間以及生產低檔鋼材的車間中任然運用廣泛。在采用現有推鋼式加熱爐進行乳鋼生產過程中，被加熱到一定溫度的鋼坯由出鋼操作工通過操作臺按鈕手動操作出鋼機進行出鋼作業，使熱鋼坯進入連乳線乳機進行乳制生產，出鋼機由電機驅動，出鋼機出鋼管推動鋼坯前行。由于出鋼操作臺屬高溫煤氣區域，存在相當大的危險性，并且現場工人在得到出鋼通知電鈴的通知后控制出鋼機左(右)移動出鋼管使其對準鋼坯然后操作出鋼管出鋼。這種方式生產效率較低，人為因素較多，且所有操作和設備狀態判斷只能由人工完成，操作工人勞動強度大，且生產的鋼材質量不太理想。
【發明內容】
[0003]本發明正是針對現有推鋼式加熱爐出鋼的所存在的技術問題，提供一種推鋼式加熱爐自動出鋼系統，該系統是在推鋼式加熱爐現有出鋼設備的基礎上，增加用于自動出鋼控制的PLC控制器和相關檢測元器件進行自動出鋼改造，整體結構簡單，操作方便，自動化程度高，大幅提高了控制水平和精度，提高了乳鋼生產效率。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種推鋼式加熱爐自動出鋼系統，包括操作臺、出鋼小車、出鋼管、可移動出鋼底座、PLC控制器、出鋼管驅動電機、出鋼管對準驅動電機、卷揚筒、鋼絲、行程開關和中間繼電器，所述可移動出鋼底座設置在位于加熱爐爐門外側的出鋼機平臺上，所述出鋼小車設置在可移動出鋼底座上，所述出鋼管固定安裝在出鋼小車上，所述行程開關固定安裝在出鋼管一側的可移動出鋼底座上，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機固定安裝在出鋼管一側的出鋼機平臺上，所述卷揚筒固定安裝在出鋼管驅動電機的轉軸上，所述卷揚筒和出鋼管通過鋼絲相連，所述可移動出鋼底座與出鋼管對準驅動電機傳動連接，所述操作臺和行程開關均與PLC控制器電連接，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機均通過中間繼電器與PLC控制器電連接。
[0005]作為本發明的一種改進，所述出鋼管對準驅動電機的轉軸上設有主動齒輪，所述可移動出鋼底座上設有從動齒輪，所述主動齒輪和從動齒輪相嚙合傳動連接。通過對出鋼管對準驅動電機進行正/反轉控制來實現可移動出鋼底座的左/右位置調整，從而使得出鋼管對準加熱爐內的鋼坯。
[0006]作為本發明的一種改進，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機均采用三相交流異步電動機，所述三相交流異步電動機的正/反轉采用接觸器進行控制，接觸器的數量采用兩用兩備的方式設置。
[0007]作為本發明的一種改進，在所述可移動出鋼底座上豎直設有第一定滑輪，在所述加熱爐爐門的一側水平設有第二定滑輪，所述第一定滑輪與可移動出鋼底座相垂直，所述第二定滑輪與加熱爐爐門相垂直，所述鋼絲依次從卷揚筒、第一定滑輪、出鋼管和第二定滑輪中穿過形成鋼絲回路。
[0008]作為本發明的一種改進，所述PLC控制器采用西門子S7-200PLC，所述中間繼電器采用24V直流中間繼電器，所述中間繼電器的數量采用兩用兩備的方式設置。
[0009]作為本發明的一種改進，所述行程開關的數量為4個，均分成兩組設置在位于出鋼管同一側的可移動出鋼底座上，一組為前進到位行程開關，另一組為后退到位行程開關，在出鋼管的管壁上焊接一個用于配合行程開關檢測的鐵塊，當鐵塊碰到行程開關時，行程開關會接通。同一組行程開關中任意一個接觸到鐵塊時都將發出觸發信號給PLC控制器。
[0010]作為本發明的一種改進，所述PLC控制器包括電源模塊、CPU和數字量信號模塊，所述電源模塊和數字量信號模塊均與(PU相連，所述操作臺上設有手/自動轉換開關和手動操作按鈕，所述手/自動轉換開關和手動操作按鈕的兩端均連接至PLC控制器的數字量信號模塊的輸入端接線端子，所述手動操作按鈕包括“要料信號”按鈕、運行和備用元件間切換按鈕、出鋼急停按鈕、手動出鋼按鈕、手動后退按鈕、手動左移按鈕和手動右移按鈕。手/自動轉換開關用于手動/自動模式的切換，當該開關打到手動時，前進出鋼和后退回位都需要操作臺按下按鈕進行點動操作;而自動時是根據出鋼管位置檢測信號，PLC控制器進行自動控制。
[0011]作為本發明的一種改進，所述兩組行程開關間的距離由加熱爐的寬度(S卩加熱爐前、后爐門間的寬度)決定，且所述出鋼管的長度大于兩組行程開關的間距，所述兩組行程開關間的距離采用出鋼管前進的距離。這樣可保證出鋼管前進時可將整只鋼坯推出爐外。
[0012]作為本發明的一種改進，所述出鋼機平臺上設有攝像監控裝置，所述操作臺上設有顯示屏，所述攝像監控裝置與顯示屏相連。
[0013]作為本發明的一種改進，所述PLC控制器上連接有出鋼故障報警裝置。
[0014]相對于現有技術，本發明是在推鋼式加熱爐現有出鋼設備的基礎上用于自動出鋼控制的PLC控制器和相關檢測元器件進行自動出鋼改造，整體結構簡單，操作方便，自動化程度高，大幅提供了控制水平和精度，提供了乳鋼生產效率;整個出鋼操作的啟動信號由操作臺發出，實現推鋼式加熱爐的自動出鋼，出鋼啟動信號由要料信號按鈕給定PLC，出鋼管運動位置由兩組行程開關進行檢測并給出前進、后退和停止等信號；經過改進后的推鋼式加熱爐自動出鋼系統一直穩定可靠運行，提高了生產效率的同時避免了出鋼操作工受到煤氣、高溫環境對身體健康的影響，并且減少了三個用工成本;在出鋼管同側安裝兩組共四個行程開關進行兩用兩備雙冗余設計，作為出鋼動作的前進到位和后退到位信號檢測，同時將觸發出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機的中間繼電器和接觸器均采用兩用兩備雙冗余設計，有效保證了自動出鋼操作的穩定可靠性;通過出鋼管驅動電機正/反轉帶動卷揚筒轉動而收緊右/左側鋼絲，通過鋼絲的拉力來帶動出鋼小車前進和后退，結構及原理簡單且易于實現，控制效果好;通過出鋼管對準驅動電機正/反轉帶動主動齒輪轉動進而傳動給與其相嚙合的從動齒輪帶動可移動出鋼底座左右移動來調整出鋼管在加熱爐爐門的位置，使得出鋼管對準加熱爐內的鋼坯，實現精準出鋼操作；出鋼管的位置通過兩組行程開關配合設置在出鋼管管壁上的鐵塊進行精準定位，結構簡單且易于實現。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明實施例的自動出鋼電氣原理框圖。
[0017]圖3為本發明實施例的自動出鋼控制流程圖。
[0018]圖4為本發明實施例的自動出鋼的PLC接線圖。
[0019 ]圖5為本發明實施例的自動出鋼電氣原理圖。
[0020]圖中:1_可移動出鋼底座，2-出鋼機平臺，3-出鋼管驅動電機，4-卷揚筒，5-出鋼管對準驅動電機，6-齒輪，7-出鋼管，8-后退到位雙行程開關，9-前進到位雙行程開關，10-鐵塊，11-出鋼小車，12-第一定滑輪，13-鋼絲，14-第二定滑輪，15-加熱爐爐門。
【具體實施方式】
[0021]為了加深對本發明的理解和認識，下面結合附圖對本發明作進一步描述和介紹。
[0022]如圖1-5所示，一種推鋼式加熱爐自動出鋼系統，包括操作臺、出鋼小車11、出鋼管
7、可移動出鋼底座1、PLC控制器、出鋼管驅動電機3、出鋼管對準驅動電機5、卷揚筒4、鋼絲13、行程開關和中間繼電器，所述可移動出鋼底座I設置在位于加熱爐爐門15(該爐門為后爐門)外側的出鋼機平臺2上，所述出鋼小車11設置在可移動出鋼底座I上，所述出鋼管7固定安裝在出鋼小車11上，所述行程開關固定安裝在出鋼管7—側的可移動出鋼底座I上，所述出鋼管驅動電機3和出鋼管對準驅動電機5固定安裝在出鋼管7—側的出鋼機平臺2上，所述卷揚筒4固定安裝在出鋼管驅動電機3的轉軸上，所述卷揚筒4和出鋼管7通過鋼絲13相連，所述可移動出鋼底座I與出鋼管對準驅動電機5傳動連接，所述操作臺和行程開關均與PLC控制器電連接，所述出鋼管驅動電機3和出鋼管對準驅動電機5均通過中間繼電器與PLC控制器電連接。
[0023]未改進之前，1#操作臺是乳鋼生產車間整個生產線的第一個操作臺，作用是通過操作臺的按鈕和開關等設備進行鋼坯入爐作業，為維持生產節奏并保護加熱爐設備，必須與進行出鋼作業的出鋼操作臺配合作業，即出鋼操作臺推出一根鋼坯以后，1#操作臺裝入一根，兩者交替操作。而在實現自動出鋼作業后，整個出鋼操作的啟動信號就改由1#操作臺提供，因此本系統中的操作臺為原來的1#操作臺和出鋼操作臺的綜合體。出鋼啟動信號由原來的1#操作臺通過電鈴提醒出鋼操作改為現在的操作臺“要料信號”按鈕的要料信號給定PLC控制器，出鋼管7運動位置由行程開關進行檢測并給出后退和停止等信號。
[0024]此外，所述出鋼管對準驅動電機5的轉軸上設有主動齒輪6，所述可移動出鋼底座I上設有從動齒輪6，所述主動齒輪6和從動齒輪6相嚙合傳動連接。通過對出鋼管對準驅動電機5進行正/反轉控制來實現可移動出鋼底座I的左/右位置調整，從而使得出鋼管7對準加熱爐內的鋼坯。
[0025]在所述可移動出鋼底座I上豎直設有第一定滑輪12，在所述加熱爐爐門15的一側水平設有第二定滑輪14，所述第一定滑輪12與可移動出鋼底座I相垂直，所述第二定滑輪14與加熱爐爐門15相垂直，所述鋼絲13依次從卷揚筒4、第一定滑輪12、出鋼管7和第二定滑輪14中穿過形成鋼絲13回路。
[0026]具體的，所述出鋼管驅動電機3和出鋼管對準驅動電機5均采用三相交流異步電動機，所述三相交流異步電動機的正/反轉采用接觸器進行控制，接觸器的數量采用兩用兩備的方式設置。
[0027]進一步的，所述PLC控制器采用西門子S7-200PLC，所述中間繼電器采用24V直流中間繼電器，所述中間繼電器的數量采用兩用兩備的方式設置，中間繼電器用于PLC控制器的信號放大和傳遞。具體是在出鋼管驅動電機3和PLC控制器之間設置四只用于傳遞該電機正/反轉控制信號的中間繼電器，而在出鋼管對準驅動電機5和PLC控制器之間也設置四只用于傳遞該電機正/反轉控制信號的中間繼電器，所述PLC控制器包括電源模塊、CPU和數字量信號模塊，所述電源模塊和數字量信號模塊均與CPU相連，所述操作臺上設有手/自動轉換開關和手動操作按鈕，所述手/自動轉換開關和手動操作按鈕的兩端均連接至PLC控制器的數字量信號模塊的輸入端接線端子，所述手動操作按鈕包括“要料信號”按鈕、運行和備用元件間切換按鈕、出鋼急停按鈕、手動出鋼按鈕、手動后退按鈕、手動左移按鈕和手動右移按鈕。手/自動轉換開關用于手動/自動模式的切換，當該開關打到手動時，前進出鋼和后退回位都需要操作臺按下按鈕進行點動操作;而自動時是根據出鋼管7位置檢測信號，PLC控制器進行自動控制。
[0028]更進一步的，所述行程開關的數量為4個，均分成兩組設置在位于出鋼管7同一側的可移動出鋼底座I上，一組為前進到位行程開關9，另一組為后退到位行程開關8，在出鋼管7的管壁上焊接一個用于配合行程開關檢測的鐵塊10，可當出鋼管7完全將鋼坯推出加熱爐時在前進到位行程開關9對應的出鋼管7壁位置處焊接即可。當鐵塊10碰到行程開關時，行程開關會接通。同一組行程開關中任意一個接觸到鐵塊10時都將發出觸發信號給PLC控制器。
[0029]此外，所述兩組行程開關間的距離由加熱爐的寬度(S卩加熱爐前爐門與后爐門之間的寬度)決定，且所述出鋼管7的長度大于兩組行程開關的間距，所述兩組行程開關間的距離采用出鋼管7前進的距離。這樣可保證出鋼管7前進時可將整只鋼坯推出爐外。
[0030]更進一步的，所述出鋼機平臺2上設有攝像監控裝置，所述操作臺上設有顯示屏，所述攝像監控裝置與顯示屏相連。
[0031]更進一步的，所述PLC控制器上連接有出鋼故障報警裝置，所述出鋼故障報警裝置為聲光報警器，當出鋼操作發生故障時進行報警，并觸發出鋼急停按鈕，操作人員將PLC控制器通過數據線與PC機(即編程計算機)進行相連，PLC控制器與編程計算機相連后可通過讀取PLC控制器內部信號狀態來人工判斷故障所在，因此利用編程計算機中S7-200PLC編程軟件自帶的程序狀態監控功能讀取PLC控制器的運行狀態，看是哪個信號未采集或哪一步未執行，即可快速精確判定故障點。相對于改造前的出鋼系統通過逐步查找現場元件和線路，其維護效率大幅度提升。
[0032]在圖4給出的PLC接線圖中，采用兩個西門子可編程控制器模塊:6ES7214-1ED23-OXEO和6ES7223-1EH22-0XA0進行編程控制，其中Jl-JlO均為中間繼電器，各引腳功能說明如下:
〈I >移鋼運行/備用切換控制，〈2>出鋼運行/備用切換控制，
〈3>手動出鋼控制，〈4>手動后退控制，
〈5>手動左移控制，〈6>手動右移控制，
〈7>出鋼急停控制，〈8>手動/自動切換控制， 〈9>出鋼前進到位控制，〈10>出鋼前進保護控制，
〈11>出鋼后退到位控制，〈12>出鋼后退保護控制，
〈13>備用，〈14>備用，
〈15>左移到位控制，〈16>右移到位控制，
〈17>1#臺出鋼急停控制，〈18>要料信號控制，
〈19>備用，〈20>備用，
〈21>備用，〈22>備用，
〈23>出鋼前進控制，〈24>出鋼后退控制，
〈25>備用出鋼前進控制，〈26>備用出鋼后退控制，
〈27>小車左移控制，〈28>小車右移控制，
〈29>備用小車左移控制，〈30>備用小車右移控制，
〈31>備用，〈32>備用，
〈33>出鋼故障報警控制。
[0033]在圖5給出的自動出鋼電氣原理圖中，出鋼管驅動電機(Ml)3和出鋼管對準驅動電機(M2)5均依次通過隔離開關、中間繼電器和接觸器連接三相交流電，其中QS1-QS8均為隔離開關，KMl -KM8均為接觸器，J1-J8均為中間繼電器。具體控制功能描述如下:
KMl:出鋼前進接觸器，KM2:出鋼后退接觸器，
KM3:備用出鋼前進接觸器，KM4:備用出鋼后退接觸器，
KM5:小車左移接觸器，KM6:小車右移接觸器，
KM7:備用小車左移接觸器，KM8:備用小車右移接觸器，
Jl:出鋼前進中間繼電器，J2:出鋼后退中間繼電器，
J3:備用出鋼前進中間繼電器，J4:備用出鋼后退中間繼電器，
J5:小車左移中間繼電器，J6:小車右移中間繼電器，
J7:備用小車左移中間繼電器，J8:備用小車右移中間繼電器。
[0034]采用本系統執行出鋼作業時，首先位于操作臺上的操作人員通過攝像監控裝置傳送至顯示屏中的畫面判斷出鋼管7是否正對鋼坯，若沒有，則按下手動左移按鈕或手動右移按鈕使出鋼管7所在的可移動出鋼底座I整體左/右移動來對準鋼坯。然后按下“要料信號”按鈕，PLC控制器接收到“要料信號”后將信號經控制導線傳送給出鋼管驅動電機3的中間繼電器和主回路上的接觸器，出鋼管驅動電機3正轉帶動出鋼管7前進出鋼;在當鐵塊10到達前進到位雙行程開關的任意一個時，PLC控制器接收到行程開關發出的前進到位信號，出鋼管驅動電機3開始反轉，出鋼管7往后退;并在鐵塊10隨著出鋼管7到達后退到位行程開關8的任意一個時，電機停止，出鋼管7回到原位，等待PLC控制器下次收到“要料信號”時發出出鋼指令。
[0035]系統中的鋼絲13兩端分別固定在出鋼管7尾部的上側和外側，穿過第一定滑輪12和第二定滑輪14并纏繞在出鋼管驅動電機3轉軸上的卷揚筒4外圍形成一個鋼絲13回路。當出鋼管驅動電機3正轉時，卷揚筒4正轉收緊右側鋼絲13的同時放松左側鋼絲13，這樣出鋼管7就會因卷揚筒4右側鋼絲13的拉力而前進出鋼。反之出鋼管驅動電機3反轉時，卷揚筒4反轉收緊左側鋼絲13的同時放松右側鋼絲13，這樣出鋼管7就會因卷揚筒4左側鋼絲13的拉力而后退回位。
[0036]需要說明的是上述實施例，并非用來限定本發明的保護范圍，在上述技術方案的基礎上所作出的等同變換或替代均落入本發明權利要求所保護的范圍。在權利要求中，單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件。
[0037]本發明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于:包括操作臺、出鋼小車、出鋼管、可移動出鋼底座、PLC控制器、出鋼管驅動電機、出鋼管對準驅動電機、卷揚筒、鋼絲、行程開關和中間繼電器，所述可移動出鋼底座設置在位于加熱爐爐門外側的出鋼機平臺上，所述出鋼小車設置在可移動出鋼底座上，所述出鋼管固定安裝在出鋼小車上，所述行程開關固定安裝在出鋼管一側的可移動出鋼底座上，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機固定安裝在出鋼管一側的出鋼機平臺上，所述卷揚筒固定安裝在出鋼管驅動電機的轉軸上，所述卷揚筒和出鋼管通過鋼絲相連，所述可移動出鋼底座與出鋼管對準驅動電機傳動連接，所述操作臺和行程開關均與PLC控制器電連接，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機均通過中間繼電器與PLC控制器電連接。2.如權利要求1所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述出鋼管對準驅動電機的轉軸上設有主動齒輪，所述可移動出鋼底座上設有從動齒輪，所述主動齒輪和從動齒輪相嚙合傳動連接。3.如權利要求1所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述出鋼管驅動電機和出鋼管對準驅動電機均采用三相交流異步電動機，所述三相交流異步電動機的正/反轉采用接觸器進行控制，接觸器的數量采用兩用兩備的方式設置。4.如權利要求1所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，在所述可移動出鋼底座上豎直設有第一定滑輪，在所述加熱爐爐門的一側水平設有第二定滑輪，所述第一定滑輪與可移動出鋼底座相垂直，所述第二定滑輪與加熱爐爐門相垂直，所述鋼絲依次從卷揚筒、第一定滑輪、出鋼管和第二定滑輪中穿過形成鋼絲回路。5.如權利要求1所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述PLC控制器采用西門子S7-200PLC，所述中間繼電器采用24V直流中間繼電器，所述中間繼電器的數量采用兩用兩備的方式設置。6.如權利要求1所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述行程開關的數量為4個，均分成兩組設置在位于出鋼管同一側的可移動出鋼底座上，一組為前進到位行程開關，另一組為后退到位行程開關，在出鋼管的管壁上焊接一個用于配合行程開關檢測的鐵塊，當鐵塊碰到行程開關時，行程開關會接通;同一組行程開關中任意一個接觸到鐵塊時都將發出觸發信號給PLC控制器。7.如權利要求5所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述PLC控制器包括電源模塊、CPU和數字量信號模塊，所述電源模塊和數字量信號模塊均與CPU相連，所述操作臺上設有手/自動轉換開關和手動操作按鈕，所述手/自動轉換開關和手動操作按鈕的兩端均連接至PLC控制器的數字量信號模塊的輸入端接線端子，所述手動操作按鈕包括“要料信號”按鈕、運行和備用元件間切換按鈕、出鋼急停按鈕、手動出鋼按鈕、手動后退按鈕、手動左移按鈕和手動右移按鈕。8.如權利要求6所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述出鋼管的長度大于兩組行程開關的間距，所述兩組行程開關間的距離采用出鋼管前進的距離。9.如權利要求1-8任一項所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述出鋼機平臺上設有攝像監控裝置，所述操作臺上設有顯示屏，所述攝像監控裝置與顯示屏相連。10.如權利要求9所述的推鋼式加熱爐自動出鋼系統，其特征在于，所述PLC控制器上連接有出鋼故障報警裝置。
【文檔編號】F27D3/12GK105973013SQ201610511004
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】王飛, 孫少斌, 王震, 江波
【申請人】江蘇永鋼集團有限公司