首钢4300mm热轧中厚板生产线简介

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1、首钢钢4300mm热轧热轧 中厚板生产线产线一级级自动动化控制系统统浅析首钢自动化信息技术有限公司 运行事业部_马利友摘要 l本文介绍首钢4300mm热轧宽厚板生产 线一级自动化控制系统。l真对4300mm热轧宽厚板生产线计算机 控制系统整体结构和软、硬件的优点、 性能进行介绍。l掌握4300mm热轧宽厚板生产线一级自 动化控制系统，达到对一级自动化控制 系统稳定运行和维护为目的。总貌l首钢4300mm宽厚板生产线全长762米，宽 205米，占地面积14131万平方米，是迄今 为止国内第三条4300mm生产线。电气及自 动化采用德国SIEMENS技术，主流一级控制 系统采用德国SIEMENS和

2、美国Allen Bradley 的高性能PLC和变频设备。文中对4300mm 宽厚板生产线工艺流程进行介绍，重点说明 精轧系统组成、系统性能，特别是对TDC在 系统中的作用进行了说明。一期建设一架 4300mm精轧机，年生产规模为120万吨，二 期增建一架粗轧机和热处理线，年生产规模 为180万吨。总貌l整个生产线由热轧区、剪切区，成品区，厚 板区及其它生产辅助设施组成。该生产线是 一个自动化水平非常高的生产线，主体设备 从国外进口，主要设备有两座步进式加热炉 、粗轧机(一期预留)、精轧机、加速冷却设 备、矫直机、1#冷床、2#冷床、3#冷床、检 查台架、滚切式双边剪、滚切式定尺剪、堆 垛机、

3、火切机、磨床。轧钢生产线自动化系 统的核心部分从西门子公司引进，采用一级 和二级全自动化控制。 总貌l整个自动化系统按控制等级和工艺流程 分为加热炉自动化二级、轧机自动化二 级、矫直自动化二级、剪切线自动化二 级、加热炉自动化一级、轧区自动化一 级、加速冷却自动化一级、矫直自动化 一级、冷床自动化一级、剪切线自动化 一级、精整线自动化一级共11部分。 工艺和一级自动化 l4300mm轧制生产线由加热区、热轧区 、矫直区、剪切区，成品区，厚板区及 介质等其它生产辅助设施组成 。工艺和一级自动化 _网络l一级自动化整体网络如下图： 工艺和一级自动化 _加热区 l4300mm宽宽厚板生产线设产线设

4、置2座步进进梁式加热热 炉（一期已投用一座），每座炉子的额额定加 热热能力为为230th，加热热炉热热工自动动化仪仪表 采用先进进的检测检测 、控制系统统，并具有安全报报 警功能。加热热炉的一级级自动动化采用SIEMENS S7-400控制系统统，对对加热热炉区的装炉辊辊道、 装钢钢机、装料炉门门、步进进粱、出料炉门门、出 钢钢机和出料辊辊道等设备设备 的运行进进行控制，加 热热炉的生产过产过 程由二级计计算机进进行管理和控 制。 工艺和一级自动化 _加热区l设备清单 序号名称数量备注 1上料辊道 9 2双步进梁 1 3出料辊道 5 4装出料炉门 4上料与出料 5装出钢机 4上料与出料 6液压

5、站 1工艺和一级自动化 _加热区 l加热热炉工艺艺流程简简介 上料系统输送板坯（经过测长、人工核对 ）选择允许装料步进梁炉前上料辊道定 位（炉内有空位）对应装钢炉门打开（到 位）装钢机前移推正钢坯装钢机后退、 拖起钢坯、前进送入炉内装钢机把板坯在 与前一块板坯间隔50mm左右处放下装钢机 退回原位（准备重复送钢）装钢炉门关闭 。 工艺和一级自动化 _加热区 l加热热炉工艺艺流程简简介 步进梁自动作矩形运动（正循环：上升、前进 、下降、后退）炉内有装钢空位步进梁停止运 动（等待装钢，在自动运行状态下，只要步进梁内 具备装入一块板坯的空间，步进梁就会停止运动， 等待装钢）如此循环板坯前进加热到轧制

6、温度 步进梁出炉激光检测器检测到有钢坯到达步进 梁减速停止前进并下降、后退回后下位（钢坯被放 到固定梁的一定位置等待出钢）轧线要钢出钢 出钢炉门打开（到位）出钢机从低位运行进入 炉内到位拖起钢坯后退出炉钢坯放在出料辊道 上炉门关闭操作出料辊道输送钢坯到轧线或返 坯。 工艺和一级自动化 _加热区 l加热炉一级自动化简介 加热炉一级自动化分为电控PLC和仪 控PLC，采用SIEMENS S7400 CPU 通 过PROFIBUS DP 网络连接ET200和变频 器，通过以太网络连接二级服务器,最 终达到控制加热炉的目的。工艺和一级自动化 _加热区 l加热炉一级自动化网络图:工艺和一级自动化 _热轧

7、区 l热轧区从加热炉开始，到矫直机结束， 轧制线全长335米，主要设备包括一次 高压水除鳞机、四辊可逆式精轧机、 ACC加速冷却系统、四重式十一辊矫直 机、热喷号机。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 高压水除鳞机除鳞机为焊接钢结构，有上下两套喷水 集管。两套集管可以同时或分别进行高度调 整。上集管可以快速调节，以适应不同的板 坯厚度。喷嘴的倾斜角度针对不同的板坯厚 度保持不变。用一个四连杆机构来保证不变 的喷射角度，除鳞箱入/出口设有可双向摆动 的挡水板，以防止除鳞水和氧化皮飞溅。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 1、除鳞辊道辊道位于除鳞机前、后除鳞机内部

8、。 2、精轧机机前辊道 辊道位于精轧机前转钢辊道之前。 辊道的功能是将钢坯/厚板送到精轧机 ，辊道能够快速反转，并在正反两个方 向与精轧机同步运行。辊道是外部水冷 。工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 3、轧机前、后对中装置 轧机前后对中装置（侧导板）位于精轧 机的前后转钢辊道上，转钢辊道两侧导板 相平行布置。其作用是将板坯钢板在进入 轧机前进行对中每侧由两个液压缸驱动。 两个侧导扳之间依靠电气同步。单侧导板的 两个推臂机械同步。工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.1功能简介为了生产出各行业所需具有特定厚度、 宽度、特定机械性能的钢材产品，需要对

9、连 铸坯进行压力加工，轧机的作用就是根据产 品大纲的要求，对热板坯进行多道次轧制， 得到适合各行业需要的钢材产品。 板凸度、干直度、厚度偏差是钢板极为 重要的指标，为了进行板凸度和平直度控制 ， 工艺和一级自动化 _热轧区 轧机上安装有弯辊装置。轧机由两台交流 电机驱动，通过两根带有安全接手的十字形 万向接轴将两台主电机分别与两根工作辊连 接。为了保证轧制线水平高度不变，可以通过 窜动下支承辊轴承座底部的阶梯垫来补偿下 工作辊、下支承辊的磨损。由于轧制过程中 的磨损，轧辊表面质量逐渐恶化，为了得到 具有合格的表面质量的钢板，当轧完一定数 量的钢板之后需要对工作辊、支承辊系统进 行更换通过电机驱

10、动的牵引小车完成工作 辊系的更换通过一个液压操作的牵引小车 来更换支承辊系统。工艺和一级自动化 _热轧区 轧机牌坊安装在两个重型轨座上，轨座 通过地角螺栓固定在基础上。工作辊安装在 四列圆锥滚子轴承上：支承辊装在油膜轴承 上，通过特殊的润滑系统润滑工作辊和支 承辊锁紧装置安装在轧机牌坊的操作侧，当 需要换轧辊时，通过液压缸打开锁紧装置。辊缝调节是通过两个交流电机驱动蜗轮 单元，使压下螺丝相对压下螺母转动。机械 压下系统是在道次间无负荷的的情况下进行 操作的。 工艺和一级自动化 _热轧区 为了消除压下系统的螺纹间隙，减小轧制过程中产 生的冲击，在连接两片牌坊的上横粱上有一个液压 缸，用来平衡上支

11、承辊系。为了在轧制过程中微量 调整辊缝，实现厚度自动控制，每个下支承辊轴承 座下面安装一个AGC液压缸，液压辊缝设定系统也用 来精确校正下辊系的水平，设定辊缝，并起到过载 保护的作用。上、下工作辊两端分别通过液压缸平衡，分别 压在上下支承辊上，这个系统也用于工作辊弯辊。 在上工作辊的入口和出口侧装有入口和出口导板箱 。导板箱安装在轧机牌坊之间，能够根据辊缝进行 升降调节。 工艺和一级自动化 _热轧区 此外，安装了除尘喷雾设备，形成一个水幕，防止 轧制过程中产生的灰尘扩散高压水上除鳞集管集 成在轧机入口侧的导板箱内。上工作辊冷却集管安装在轧机两侧入口、出口 导板箱内。下工作辊冷却集管布置在轧机两

12、侧入口 、出口机架辊的下面，可液压收回，以进行换辊。工作辊冷却由轧辊冷却系统供水。上、下支承 辊通过恒定水流进行冷却。机架辊安装在下工作辊 两侧轧机上有一个操作平台，用来布置压下齿轮 单元和压下电机。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.1轧机牌坊 现代中厚板轧机牌坊分为3种形式：即 整体式牌坊、组合式牌坊、焊接式牌坊。 组合式牌坊为组合式设计，即把传统的 单片牌坊做成4个部分，用螺栓连接成一个整 体，然后将两片牌坊通过上横梁连接在一起 。首秦公司4300mm主轧机采用的就是组合式 牌坊。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介：

13、4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.2上支承辊平衡机构 上支承辊平衡装置安装在轧机横梁顶部，用来 下街上支承辊系的重量，以消除机械压下系统间隙 。平衡液压缸缸体嵌在轧机上横粱内。支承辊轴承 座悬挂粱分别位于轧机的入口和出口侧。悬挂梁钩 住配套设计的上支承辊轴承座。平衡系统还用来跟 随机械压下系统，抬升上辊系，打开辊缝。4个液压 操作的锁定销，安装在牌坊上横梁上，在换辊和维 护通过这些锁定销锁住平衡系统。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.3阶梯垫调整机构 阶梯垫调整系统安装在HGC液压缸和卜支 承辊轴承座之间。用十补偿卜辊系轧辊直径

14、的磨损，在规定的偏差范围内调整轧制线。 4.2.4辊缝设定系统 4.2.4.1液压辊缝设定系统 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.4.1液压辊缝设定系统 HGC液压缸位于轧机底部。通过液压缸 及与之关联的位置控制系统来设定轧制力和 调整辊缝此外，它保护机架免于过载，最 大轧制力被液压缸的可调泄荷压力限制。 4.2.4.2液压辊缝设定系统 EGC压下电机通过蜗轮蜗杆机构来驱动压下 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.4.2液压辊缝设定系统 丝杠，使压下丝杠与压下螺母之间产生相对转动。 压

15、下电机布置在轧机牌坊上面的操作平台上。操作 侧和传动侧采用电气同步一个气动碟形抱闸安装 在传动轴上，用来精确定位。蜗杆上安装有液压驱 动的回松装置，用于在事故情况下回松机械压下系 统。压下螺丝下端装有球面推力块。工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.4.3轧机内的轨道-支承辊抬升轨道 支承辊抬升轨道装在轧机底部，位于 HGC液压缸和牌坊立柱之间。主要用于更换 支承辊和调整阶梯垫位置。支承辊抬升轨道 是重型板坯钢结构。抬升液压缸安装在轧机 牌坊立柱外侧的支架上，这个支架用螺钉和 键固定在牌坊上。 4.2.4.4轧机内的轨道-工作辊换辊轨道 工艺

16、和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介工作辊换辊轨道安装在牌坊窗口内，在 工作辊轴承座。此外，延伸部分安装在轧机 操作侧的外面。工作辊换辊轨道与轧机外侧 轨道在同一水平面上，用于移开工作辊系统 。工作辊换辊轨道为铡制，装有耐磨滑板， 机架内的轨道用螺栓固定在轧机牌坊立柱上 。 工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.5工作辊弯辊系统 上下工作辊弯辊液压缸安装在弯辊块 的内部，弯辊块螺栓固定在轧机牌坊的内表 面上。在所有滑动面上都装有耐磨滑板。共 有四个弯辊块，每个弯辊块上有两个弯辊缸 ，单侧最大弯辊力为4000kN。工作辊弯辊块 安装在牌坊窗口内的上下工作辊轴承座之间 的区域。工艺和一级自动化 _热轧区 l轧区设备情况简介： 4、四辊精轧机 4.2设备简介 4.2.5工作辊弯辊系统 通过施加弯辊可以补偿工作辊的磨损和抵消 由于轧制力产生