推钢式加热炉自动出钢系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种推钢式加热炉自动出钢系统，包括操作台、出钢小车、出钢管、可移动出钢底座、PLC控制器、出钢管驱动电机、出钢管对准驱动电机、卷扬筒、钢丝、行程开关和中间继电器，出钢小车设置在可移动出钢底座上，行程开关固定安装在出钢管一侧的可移动出钢底座上，出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机固定安装在出钢管一侧的出钢机平台上，卷扬筒和出钢管通过钢丝相连，可移动出钢底座与出钢管对准驱动电机传动连接，操作台和行程开关均与PLC控制器电连接，出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机均通过中间继电器与PLC控制器电连接。本系统结构简单，操作方便，自动化程度高，大幅提高了出钢控制水平和精度，提供了轧钢生产效率。
【专利说明】
推钢式加热炉自动出钢系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及乳钢加热炉出钢系统技术领域，具体地说，涉及一种乳钢推钢式加热炉出钢系统。
【背景技术】
[0002]推钢式加热炉在乳钢生产车间的运用一般较早，其自动化程度和控制技术都远远落后于现今推广采用的步进式加热炉。但缘于其建设成本较低、控制系统简单、维护技术要求不高等原因，故在较早投产的乳钢车间以及生产低档钢材的车间中任然运用广泛。在采用现有推钢式加热炉进行乳钢生产过程中，被加热到一定温度的钢坯由出钢操作工通过操作台按钮手动操作出钢机进行出钢作业，使热钢坯进入连乳线乳机进行乳制生产，出钢机由电机驱动，出钢机出钢管推动钢坯前行。由于出钢操作台属高温煤气区域，存在相当大的危险性，并且现场工人在得到出钢通知电铃的通知后控制出钢机左(右)移动出钢管使其对准钢坯然后操作出钢管出钢。这种方式生产效率较低，人为因素较多，且所有操作和设备状态判断只能由人工完成，操作工人劳动强度大，且生产的钢材质量不太理想。
【发明内容】
[0003]本发明正是针对现有推钢式加热炉出钢的所存在的技术问题，提供一种推钢式加热炉自动出钢系统，该系统是在推钢式加热炉现有出钢设备的基础上，增加用于自动出钢控制的PLC控制器和相关检测元器件进行自动出钢改造，整体结构简单，操作方便，自动化程度高，大幅提高了控制水平和精度，提高了乳钢生产效率。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种推钢式加热炉自动出钢系统，包括操作台、出钢小车、出钢管、可移动出钢底座、PLC控制器、出钢管驱动电机、出钢管对准驱动电机、卷扬筒、钢丝、行程开关和中间继电器，所述可移动出钢底座设置在位于加热炉炉门外侧的出钢机平台上，所述出钢小车设置在可移动出钢底座上，所述出钢管固定安装在出钢小车上，所述行程开关固定安装在出钢管一侧的可移动出钢底座上，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机固定安装在出钢管一侧的出钢机平台上，所述卷扬筒固定安装在出钢管驱动电机的转轴上，所述卷扬筒和出钢管通过钢丝相连，所述可移动出钢底座与出钢管对准驱动电机传动连接，所述操作台和行程开关均与PLC控制器电连接，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机均通过中间继电器与PLC控制器电连接。
[0005]作为本发明的一种改进，所述出钢管对准驱动电机的转轴上设有主动齿轮，所述可移动出钢底座上设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮相啮合传动连接。通过对出钢管对准驱动电机进行正/反转控制来实现可移动出钢底座的左/右位置调整，从而使得出钢管对准加热炉内的钢坯。
[0006]作为本发明的一种改进，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机均采用三相交流异步电动机，所述三相交流异步电动机的正/反转采用接触器进行控制，接触器的数量采用两用两备的方式设置。
[0007]作为本发明的一种改进，在所述可移动出钢底座上竖直设有第一定滑轮，在所述加热炉炉门的一侧水平设有第二定滑轮，所述第一定滑轮与可移动出钢底座相垂直，所述第二定滑轮与加热炉炉门相垂直，所述钢丝依次从卷扬筒、第一定滑轮、出钢管和第二定滑轮中穿过形成钢丝回路。
[0008]作为本发明的一种改进，所述PLC控制器采用西门子S7-200PLC，所述中间继电器采用24V直流中间继电器，所述中间继电器的数量采用两用两备的方式设置。
[0009]作为本发明的一种改进，所述行程开关的数量为4个，均分成两组设置在位于出钢管同一侧的可移动出钢底座上，一组为前进到位行程开关，另一组为后退到位行程开关，在出钢管的管壁上焊接一个用于配合行程开关检测的铁块，当铁块碰到行程开关时，行程开关会接通。同一组行程开关中任意一个接触到铁块时都将发出触发信号给PLC控制器。
[0010]作为本发明的一种改进，所述PLC控制器包括电源模块、CPU和数字量信号模块，所述电源模块和数字量信号模块均与(PU相连，所述操作台上设有手/自动转换开关和手动操作按钮，所述手/自动转换开关和手动操作按钮的两端均连接至PLC控制器的数字量信号模块的输入端接线端子，所述手动操作按钮包括“要料信号”按钮、运行和备用元件间切换按钮、出钢急停按钮、手动出钢按钮、手动后退按钮、手动左移按钮和手动右移按钮。手/自动转换开关用于手动/自动模式的切换，当该开关打到手动时，前进出钢和后退回位都需要操作台按下按钮进行点动操作;而自动时是根据出钢管位置检测信号，PLC控制器进行自动控制。
[0011]作为本发明的一种改进，所述两组行程开关间的距离由加热炉的宽度(S卩加热炉前、后炉门间的宽度)决定，且所述出钢管的长度大于两组行程开关的间距，所述两组行程开关间的距离采用出钢管前进的距离。这样可保证出钢管前进时可将整只钢坯推出炉外。
[0012]作为本发明的一种改进，所述出钢机平台上设有摄像监控装置，所述操作台上设有显示屏，所述摄像监控装置与显示屏相连。
[0013]作为本发明的一种改进，所述PLC控制器上连接有出钢故障报警装置。
[0014]相对于现有技术，本发明是在推钢式加热炉现有出钢设备的基础上用于自动出钢控制的PLC控制器和相关检测元器件进行自动出钢改造，整体结构简单，操作方便，自动化程度高，大幅提供了控制水平和精度，提供了乳钢生产效率;整个出钢操作的启动信号由操作台发出，实现推钢式加热炉的自动出钢，出钢启动信号由要料信号按钮给定PLC，出钢管运动位置由两组行程开关进行检测并给出前进、后退和停止等信号；经过改进后的推钢式加热炉自动出钢系统一直稳定可靠运行，提高了生产效率的同时避免了出钢操作工受到煤气、高温环境对身体健康的影响，并且减少了三个用工成本;在出钢管同侧安装两组共四个行程开关进行两用两备双冗余设计，作为出钢动作的前进到位和后退到位信号检测，同时将触发出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机的中间继电器和接触器均采用两用两备双冗余设计，有效保证了自动出钢操作的稳定可靠性;通过出钢管驱动电机正/反转带动卷扬筒转动而收紧右/左侧钢丝，通过钢丝的拉力来带动出钢小车前进和后退，结构及原理简单且易于实现，控制效果好;通过出钢管对准驱动电机正/反转带动主动齿轮转动进而传动给与其相啮合的从动齿轮带动可移动出钢底座左右移动来调整出钢管在加热炉炉门的位置，使得出钢管对准加热炉内的钢坯，实现精准出钢操作；出钢管的位置通过两组行程开关配合设置在出钢管管壁上的铁块进行精准定位，结构简单且易于实现。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的结构示意图。
[0016]图2为本发明实施例的自动出钢电气原理框图。
[0017]图3为本发明实施例的自动出钢控制流程图。
[0018]图4为本发明实施例的自动出钢的PLC接线图。
[0019 ]图5为本发明实施例的自动出钢电气原理图。
[0020]图中:1_可移动出钢底座，2-出钢机平台，3-出钢管驱动电机，4-卷扬筒，5-出钢管对准驱动电机，6-齿轮，7-出钢管，8-后退到位双行程开关，9-前进到位双行程开关，10-铁块，11-出钢小车，12-第一定滑轮，13-钢丝，14-第二定滑轮，15-加热炉炉门。
【具体实施方式】
[0021]为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
[0022]如图1-5所示，一种推钢式加热炉自动出钢系统，包括操作台、出钢小车11、出钢管
7、可移动出钢底座1、PLC控制器、出钢管驱动电机3、出钢管对准驱动电机5、卷扬筒4、钢丝13、行程开关和中间继电器，所述可移动出钢底座I设置在位于加热炉炉门15(该炉门为后炉门)外侧的出钢机平台2上，所述出钢小车11设置在可移动出钢底座I上，所述出钢管7固定安装在出钢小车11上，所述行程开关固定安装在出钢管7—侧的可移动出钢底座I上，所述出钢管驱动电机3和出钢管对准驱动电机5固定安装在出钢管7—侧的出钢机平台2上，所述卷扬筒4固定安装在出钢管驱动电机3的转轴上，所述卷扬筒4和出钢管7通过钢丝13相连，所述可移动出钢底座I与出钢管对准驱动电机5传动连接，所述操作台和行程开关均与PLC控制器电连接，所述出钢管驱动电机3和出钢管对准驱动电机5均通过中间继电器与PLC控制器电连接。
[0023]未改进之前，1#操作台是乳钢生产车间整个生产线的第一个操作台，作用是通过操作台的按钮和开关等设备进行钢坯入炉作业，为维持生产节奏并保护加热炉设备，必须与进行出钢作业的出钢操作台配合作业，即出钢操作台推出一根钢坯以后，1#操作台装入一根，两者交替操作。而在实现自动出钢作业后，整个出钢操作的启动信号就改由1#操作台提供，因此本系统中的操作台为原来的1#操作台和出钢操作台的综合体。出钢启动信号由原来的1#操作台通过电铃提醒出钢操作改为现在的操作台“要料信号”按钮的要料信号给定PLC控制器，出钢管7运动位置由行程开关进行检测并给出后退和停止等信号。
[0024]此外，所述出钢管对准驱动电机5的转轴上设有主动齿轮6，所述可移动出钢底座I上设有从动齿轮6，所述主动齿轮6和从动齿轮6相啮合传动连接。通过对出钢管对准驱动电机5进行正/反转控制来实现可移动出钢底座I的左/右位置调整，从而使得出钢管7对准加热炉内的钢坯。
[0025]在所述可移动出钢底座I上竖直设有第一定滑轮12，在所述加热炉炉门15的一侧水平设有第二定滑轮14，所述第一定滑轮12与可移动出钢底座I相垂直，所述第二定滑轮14与加热炉炉门15相垂直，所述钢丝13依次从卷扬筒4、第一定滑轮12、出钢管7和第二定滑轮14中穿过形成钢丝13回路。
[0026]具体的，所述出钢管驱动电机3和出钢管对准驱动电机5均采用三相交流异步电动机，所述三相交流异步电动机的正/反转采用接触器进行控制，接触器的数量采用两用两备的方式设置。
[0027]进一步的，所述PLC控制器采用西门子S7-200PLC，所述中间继电器采用24V直流中间继电器，所述中间继电器的数量采用两用两备的方式设置，中间继电器用于PLC控制器的信号放大和传递。具体是在出钢管驱动电机3和PLC控制器之间设置四只用于传递该电机正/反转控制信号的中间继电器，而在出钢管对准驱动电机5和PLC控制器之间也设置四只用于传递该电机正/反转控制信号的中间继电器，所述PLC控制器包括电源模块、CPU和数字量信号模块，所述电源模块和数字量信号模块均与CPU相连，所述操作台上设有手/自动转换开关和手动操作按钮，所述手/自动转换开关和手动操作按钮的两端均连接至PLC控制器的数字量信号模块的输入端接线端子，所述手动操作按钮包括“要料信号”按钮、运行和备用元件间切换按钮、出钢急停按钮、手动出钢按钮、手动后退按钮、手动左移按钮和手动右移按钮。手/自动转换开关用于手动/自动模式的切换，当该开关打到手动时，前进出钢和后退回位都需要操作台按下按钮进行点动操作;而自动时是根据出钢管7位置检测信号，PLC控制器进行自动控制。
[0028]更进一步的，所述行程开关的数量为4个，均分成两组设置在位于出钢管7同一侧的可移动出钢底座I上，一组为前进到位行程开关9，另一组为后退到位行程开关8，在出钢管7的管壁上焊接一个用于配合行程开关检测的铁块10，可当出钢管7完全将钢坯推出加热炉时在前进到位行程开关9对应的出钢管7壁位置处焊接即可。当铁块10碰到行程开关时，行程开关会接通。同一组行程开关中任意一个接触到铁块10时都将发出触发信号给PLC控制器。
[0029]此外，所述两组行程开关间的距离由加热炉的宽度(S卩加热炉前炉门与后炉门之间的宽度)决定，且所述出钢管7的长度大于两组行程开关的间距，所述两组行程开关间的距离采用出钢管7前进的距离。这样可保证出钢管7前进时可将整只钢坯推出炉外。
[0030]更进一步的，所述出钢机平台2上设有摄像监控装置，所述操作台上设有显示屏，所述摄像监控装置与显示屏相连。
[0031]更进一步的，所述PLC控制器上连接有出钢故障报警装置，所述出钢故障报警装置为声光报警器，当出钢操作发生故障时进行报警，并触发出钢急停按钮，操作人员将PLC控制器通过数据线与PC机(即编程计算机)进行相连，PLC控制器与编程计算机相连后可通过读取PLC控制器内部信号状态来人工判断故障所在，因此利用编程计算机中S7-200PLC编程软件自带的程序状态监控功能读取PLC控制器的运行状态，看是哪个信号未采集或哪一步未执行，即可快速精确判定故障点。相对于改造前的出钢系统通过逐步查找现场元件和线路，其维护效率大幅度提升。
[0032]在图4给出的PLC接线图中，采用两个西门子可编程控制器模块:6ES7214-1ED23-OXEO和6ES7223-1EH22-0XA0进行编程控制，其中Jl-JlO均为中间继电器，各引脚功能说明如下:
〈I >移钢运行/备用切换控制，〈2>出钢运行/备用切换控制，
〈3>手动出钢控制，〈4>手动后退控制，
〈5>手动左移控制，〈6>手动右移控制，
〈7>出钢急停控制，〈8>手动/自动切换控制， 〈9>出钢前进到位控制，〈10>出钢前进保护控制，
〈11>出钢后退到位控制，〈12>出钢后退保护控制，
〈13>备用，〈14>备用，
〈15>左移到位控制，〈16>右移到位控制，
〈17>1#台出钢急停控制，〈18>要料信号控制，
〈19>备用，〈20>备用，
〈21>备用，〈22>备用，
〈23>出钢前进控制，〈24>出钢后退控制，
〈25>备用出钢前进控制，〈26>备用出钢后退控制，
〈27>小车左移控制，〈28>小车右移控制，
〈29>备用小车左移控制，〈30>备用小车右移控制，
〈31>备用，〈32>备用，
〈33>出钢故障报警控制。
[0033]在图5给出的自动出钢电气原理图中，出钢管驱动电机(Ml)3和出钢管对准驱动电机(M2)5均依次通过隔离开关、中间继电器和接触器连接三相交流电，其中QS1-QS8均为隔离开关，KMl -KM8均为接触器，J1-J8均为中间继电器。具体控制功能描述如下:
KMl:出钢前进接触器，KM2:出钢后退接触器，
KM3:备用出钢前进接触器，KM4:备用出钢后退接触器，
KM5:小车左移接触器，KM6:小车右移接触器，
KM7:备用小车左移接触器，KM8:备用小车右移接触器，
Jl:出钢前进中间继电器，J2:出钢后退中间继电器，
J3:备用出钢前进中间继电器，J4:备用出钢后退中间继电器，
J5:小车左移中间继电器，J6:小车右移中间继电器，
J7:备用小车左移中间继电器，J8:备用小车右移中间继电器。
[0034]采用本系统执行出钢作业时，首先位于操作台上的操作人员通过摄像监控装置传送至显示屏中的画面判断出钢管7是否正对钢坯，若没有，则按下手动左移按钮或手动右移按钮使出钢管7所在的可移动出钢底座I整体左/右移动来对准钢坯。然后按下“要料信号”按钮，PLC控制器接收到“要料信号”后将信号经控制导线传送给出钢管驱动电机3的中间继电器和主回路上的接触器，出钢管驱动电机3正转带动出钢管7前进出钢;在当铁块10到达前进到位双行程开关的任意一个时，PLC控制器接收到行程开关发出的前进到位信号，出钢管驱动电机3开始反转，出钢管7往后退;并在铁块10随着出钢管7到达后退到位行程开关8的任意一个时，电机停止，出钢管7回到原位，等待PLC控制器下次收到“要料信号”时发出出钢指令。
[0035]系统中的钢丝13两端分别固定在出钢管7尾部的上侧和外侧，穿过第一定滑轮12和第二定滑轮14并缠绕在出钢管驱动电机3转轴上的卷扬筒4外围形成一个钢丝13回路。当出钢管驱动电机3正转时，卷扬筒4正转收紧右侧钢丝13的同时放松左侧钢丝13，这样出钢管7就会因卷扬筒4右侧钢丝13的拉力而前进出钢。反之出钢管驱动电机3反转时，卷扬筒4反转收紧左侧钢丝13的同时放松右侧钢丝13，这样出钢管7就会因卷扬筒4左侧钢丝13的拉力而后退回位。
[0036]需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。
[0037]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于:包括操作台、出钢小车、出钢管、可移动出钢底座、PLC控制器、出钢管驱动电机、出钢管对准驱动电机、卷扬筒、钢丝、行程开关和中间继电器，所述可移动出钢底座设置在位于加热炉炉门外侧的出钢机平台上，所述出钢小车设置在可移动出钢底座上，所述出钢管固定安装在出钢小车上，所述行程开关固定安装在出钢管一侧的可移动出钢底座上，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机固定安装在出钢管一侧的出钢机平台上，所述卷扬筒固定安装在出钢管驱动电机的转轴上，所述卷扬筒和出钢管通过钢丝相连，所述可移动出钢底座与出钢管对准驱动电机传动连接，所述操作台和行程开关均与PLC控制器电连接，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机均通过中间继电器与PLC控制器电连接。2.如权利要求1所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述出钢管对准驱动电机的转轴上设有主动齿轮，所述可移动出钢底座上设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮相啮合传动连接。3.如权利要求1所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述出钢管驱动电机和出钢管对准驱动电机均采用三相交流异步电动机，所述三相交流异步电动机的正/反转采用接触器进行控制，接触器的数量采用两用两备的方式设置。4.如权利要求1所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，在所述可移动出钢底座上竖直设有第一定滑轮，在所述加热炉炉门的一侧水平设有第二定滑轮，所述第一定滑轮与可移动出钢底座相垂直，所述第二定滑轮与加热炉炉门相垂直，所述钢丝依次从卷扬筒、第一定滑轮、出钢管和第二定滑轮中穿过形成钢丝回路。5.如权利要求1所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述PLC控制器采用西门子S7-200PLC，所述中间继电器采用24V直流中间继电器，所述中间继电器的数量采用两用两备的方式设置。6.如权利要求1所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述行程开关的数量为4个，均分成两组设置在位于出钢管同一侧的可移动出钢底座上，一组为前进到位行程开关，另一组为后退到位行程开关，在出钢管的管壁上焊接一个用于配合行程开关检测的铁块，当铁块碰到行程开关时，行程开关会接通;同一组行程开关中任意一个接触到铁块时都将发出触发信号给PLC控制器。7.如权利要求5所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述PLC控制器包括电源模块、CPU和数字量信号模块，所述电源模块和数字量信号模块均与CPU相连，所述操作台上设有手/自动转换开关和手动操作按钮，所述手/自动转换开关和手动操作按钮的两端均连接至PLC控制器的数字量信号模块的输入端接线端子，所述手动操作按钮包括“要料信号”按钮、运行和备用元件间切换按钮、出钢急停按钮、手动出钢按钮、手动后退按钮、手动左移按钮和手动右移按钮。8.如权利要求6所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述出钢管的长度大于两组行程开关的间距，所述两组行程开关间的距离采用出钢管前进的距离。9.如权利要求1-8任一项所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述出钢机平台上设有摄像监控装置，所述操作台上设有显示屏，所述摄像监控装置与显示屏相连。10.如权利要求9所述的推钢式加热炉自动出钢系统，其特征在于，所述PLC控制器上连接有出钢故障报警装置。
【文档编号】F27D3/12GK105973013SQ201610511004
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】王飞, 孙少斌, 王震, 江波
【申请人】江苏永钢集团有限公司