步進式加熱爐概述

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1、步進式加熱爐概 現代化的麻產熱軋極帶軋機，由于對ft制鋼枚的厚度尺寸公差、訓?L?面質肚和板空擰制的塑h°2?■抑伺對鋼坯加熱溫座均勻件和熱鋼壞表面的質啟鑒求也更為加熱爐是熱軋帶鋼軋機必須配備的熱處理設備.隧召匚業(yè)I動化技術的不斷發(fā)展.現代化的熱連軋機應謹配置大劇化的、高度門動化的步進諸式加熱爐.其生產應符含高產、優(yōu)質.低耗“前能*無公害以及主產操柞『1動化的丨藝婆求，以提商其產品的質Sb增強產品的巾場競爭力。 我國軋鋼工業(yè)的加熱爐有推鋼式爐和步進式爐兩牌?巫鋼式爐有也度婭、產量低.燒損大.掾作不當時會粘網'鋼壞斷面溫差較大.鋼壞背iti滑紈擦狼務.難以實現什理白功化等難議克膽的缺止，而步

2、進醍式加熱爐是第專用的脂迓機構.在爐內做矩形運動來移送鋼壞?鋼町Z聞訓以陽出空隙.側坯和步進巢之間沒仃MF＞出爐MK*過托出St氏出爐?完全消除了滑軌攥痕.又有適含加熱斷廊較大的坯料.別坯加熱斯而溫差小、加熱刼勻以及可出空爐料,爐詮不覺陽制,產量高，生產操作靈活尊特點，英生產符合商產、優(yōu)質、低耗、節(jié)施.無公害M及宅產操作II動化的「藝晏求° 為了對鋼坯實現有熾的加熱.步進式加熱爐沿爐性力向好為’預熱段、加熱段和均熱段.有的步進式加熱爐加熱段分為一加熱段和二加期段.預酣段氏度較長*可以充分利用煙氣來預熱裝爐鋼輕.從而提窩燃料的利用率。鋼址在加熱初期會用溫差過*面產生熱應力.因此要求控劇升溢速度

3、.鋼坯經過預熱段穫熱后進入如熱段.加熱段地加熱爐屮垠咆咚的段.刎壞彳加熱段枝加熱的榨陞決定r鋼坯是否能被燒透、爐口能否正常出鋼°均熱段主要將鋼坯均勻加融到規(guī)定的出鋼溫度.若均熱段溫度過高.將出現鋼體打滑現象.溫度過低，則不能出鋼.三段的溫度瓦相軸合‘互相影響. 步進式加熱爐的慕工制度匸要包摘:遙度制度.燃料燃燒制度印爐壓制度峯為了保證燃燒的高效進荷，一掇采用雙交叉限幅燃燒SMMft和帶動態(tài)補償的爐JB用力控制系統(tǒng).同時對爐膛溫度和爐膛m力進U腔制°在步進式加懸護里.踞坯的移功圧通過同加梁和投冇鋼址的移動梁進行的.住同宦鑒上的刪兇.通過移動聚反境地匕升、前進、FB,后退的矩璐運動?毎一個循環(huán)運

4、動過裁憧鋼対M爐內的梁上狀生潸動就前進一步.傳動機構的上下運動和前眉迄動分別是獨立機構構成的.支撐住雜子上的步進梁的洞進、后退姜采用油壓傳動方式.上下運動采用各種勺兒如來用油壓或采用電動。爐f裝細曼保持規(guī)迅的間隔,用推鋼機戒輸送機髏人爐內，加熱好的鋼耳出刪采用出鋼裝置送入下■步T序11旳 1967年4}].Ill美國米蘭德公司設計的世界上第一臺步進梁式加熱爐問世,接者日本中外爐公可為名古屋鋼鐵廠設計的世界第:座步進梁式加熱爐于同年5月投產。 20Hi紀70年代末期，匸業(yè)發(fā)達國家的人空連續(xù)加熱爐的計樣機控制己進入實用階段.但就其控制策略而言，主要還局燃燒控制。 近二十多年來，IN際I：對加

5、熱爐的楔型化及計休機址優(yōu)控制的研究不斷深入,到11両為止，C經取得了很姜成泉?并且1-業(yè)發(fā)達國家的人型連續(xù)加熱爐人多數C綬利用這空成果實現「加熱爐的模醴化址優(yōu)控制，獲得J"巨大的經濟效益。例如:瑞典ABB公司?荷蘭HOOGOVENS鋼鐵公司的研究部門介彳1?成功地研制了加熱爐過程在線?？?此?？諏崿F加熱爐址佳曲線的計％和優(yōu)化控制，并C成功地W用「?瑞典的SSAB公可DOMNARVET廠的9段加熱爐,對加熱爐實現計算機優(yōu)化控制后,使粗軋機出口溫度目標值的準確度達到士tor.打能規(guī)作業(yè)相比節(jié)約燃料6.1%；法國STEIN-HEURTEY公司開發(fā)的最佳加熱、熱狀念模型、出爐鋼壞溫降楔型、最佳設定值計

6、算組戚的加熱爐最優(yōu)控制系統(tǒng),解決了當裝爐鋼坯品種規(guī)格變化大或軋線出現計劃、II計劃生產停頓時,粘確控制鋼坯出爐溫度和溫度均勻性問題,并在該公同及其后設計的加熱爐中須到廣泛的應用:美國LUK為NStl冊公“JCONHOHOCHEN廠兩臺板材M機的推鋼式加熱爐配置了-?計樣機控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)山加熱爐計口機、生產調度計并機組成局部網絡加熱爐計并機采用DECMCIROVAXII以監(jiān)控兩個爐『的加熱過粘第?級控制系統(tǒng)實現加熱爐各個區(qū)的空燃比、爐壓、空氣壓力和熱風放散等控制?井實現包揚燃料選擇在內的全部邏輯功能,系統(tǒng)軟件由鋼坯跟蹤程序、加熱爐溫度模型程序、設定值選抒程庫和生產誠度模醴程序組成，該系統(tǒng)成

7、功的關徒足實時溫度模弋程序，此溫丿殳棋空是-維熱傳亍機理?？眨簩滺InlaiidsSO.ni熱軋廠的阿用鋼壞加熱步進式加熱爐實現了以在線數學模型為基礎的監(jiān)督控制系統(tǒng)?可實時預測鋼坯溫度、調整爐溫設圮值.調整步進機構的步進速率.便預測制溫接近II標值H—定程度減少能It.該熱M廠的鋼坯加熱控制系統(tǒng)是加熱爐控制領域屮第一家實現完全n動化的系統(tǒng)，是今后加熱爐自動化改造的典范,據其統(tǒng)計,ih1991年加熱毎噸鋼平均消耗14S.9萬Btu減少到1992年的138.0萬Btu,毎年可以節(jié)約400萬美元：Yainatake-Honey'^ell公訶采用TDC3000BASIC系統(tǒng)構成姜種鋼壞混介的步進軸射式

8、加熱爐的全門動燃燒控制系統(tǒng)，根據爐了產盤、裝爐鋼坯溫度以及鋼坯跟 蹤信號進行各加熱區(qū)的自動爐溫優(yōu)化設定.近年來,IB外人I?智能和發(fā)展的實用化,待別是樓糊控制和&家系統(tǒng)取得成功.(2用于加熱爐控制中,如日本川崎鋼鐵的加熱爐控制系統(tǒng)PX71. 國內加熱爐控制系統(tǒng)的研究和應用現狀 我囚從80年代開始對加熱爐生產過程進行計樣機控制技術的研究。隨打檢測設備、儀表、計算機水平的提高.90年代我國軋鋼企業(yè)配置計算機控制的連續(xù)加熱爐逐漸増多?并進行了不同程度的控制,由于各自的控制內容和便用情況不同.所得到的效果也不盡相同。11前田內在控制理論和關鍵技術方面的開發(fā)與國外先進國家相比差距不是很大,但在真正

9、的應用上與歐美、日本、的蘇聯(lián)等冶金技術較先進國家相比差距較大.從20世紀90年代末國內許多老企業(yè),都對加熱爐進行了計算機魅燒控制方面的改造,計算機幾乎全是選用進口的,檢測設備、儀表部分采用國產的.新上項口大部分是整奩設備進口。 近幾年來,蘆著學科交叉的日益深入、計并機科學的不斷發(fā)展和現代控制理論的逐漸成熟，國內對加熱爐數學模樂的研究越來越活躍起來，并冃?取得了一哇進展。例如：陳水、張衛(wèi)軍、陳海耿以能fit平衡和熱傳導方程為基礎,建立較為嚴密的爐子筒化模型，使燃料消耗這個II標磧打綱溫聯(lián)系起來，構成燃料消耗最低的真實II標函數.從而可以運用址優(yōu)升溫曲線：為充分減少加熱爐I?況、運行條件和環(huán)境等

10、變化因索對加熱爐描耳粘確化帶來的不利形晌，梁軍引入模熨在線辨識機制，推導了一個具有在線枝正功能的離散化模型，并在此基礎上,運用了廣義最小方差控制原理設計相應的自校正控制算法:楊宗山、陸宗武以熱平衡原理為理論基礎,建立加熱爐的機理數學模型,直接以加熱爐各段熾料消耗為目標,實現加熱爐兀段燃料的址小化.nh.根據所得模樂，按照爐內加熱耗能址小的原則，實現了址優(yōu)遞階計w機控制.皿然加熱爐數學模型II前己取得了-?些研究成臬,但還有許多的匸作可做,如何有效地把加熱爐的1?藝特點和實驗數據結合起必形成?種I?藝模熨，井利用機理模期和熱半衡計％*儲止該模樂將成為今后數學模型的一個重要研究領城間. II前田

11、內加熱爐計算機控制系統(tǒng)廣泛應用有以F主要技術: ① PLC及DCS控制技術 II前加熱爐生產控制系統(tǒng)己經從常規(guī)儀農和繼電邏粧控制系統(tǒng)發(fā)展到了PLC和DCS控制系統(tǒng).住現場控制級評遍采用FieldBut現場總線技術.右肚礎門動化級和過程控制管理級普遍采用計算機網絡技術，基礎自動化硬件的選擇,傳統(tǒng)的方法是便用PLC或DCS.對于大規(guī)模的系統(tǒng),往往其電控系統(tǒng)部分采用PLC,而回路控制即過程量控制采用DCS。近年來山FPLC增強了回路控制的功能，同樣DCS也加強了邏輯控制的功能?而彼此能互相覆蓋.加熱爐儀表系統(tǒng)的控制比較復雜.開關呈控制相対簡單.因此就儀農控制而言，一股選抒DCS.為保證步進梁的檢

12、測控制枯度，減少壞料從入爐到出爐的跟蹤誤星，電氣控制系統(tǒng)對PLC的開環(huán)模擬筮循環(huán)控制周期、模擬量分辨、采樣刷新周期有嚴格的要求,一般采用高速PLC?優(yōu)化軟件設計，確保系統(tǒng)正常運行。 集散控制系統(tǒng)將向兩個方向發(fā)鳳-個方向是向上發(fā)展,即向CIMS計算機集成制適系統(tǒng)、CIPS計算機集成過程系統(tǒng)發(fā)展.另一方向是向下發(fā)展.即向FCS（FieldbusContiolSystem）現場總線控制系統(tǒng)發(fā)展。任今麻的DCS系統(tǒng)的發(fā)展中，向CIMS.CIPS方向發(fā)展將是十分重要的內容。 ② 現場總線技術的應用 什么是現場總線?仃人把現場總線定義為應用在生產現場、任微機化測応控制設備之間實現雙向串行數字通信的系

13、統(tǒng),也有人把它稱為開放式、數字化、多點逍信技術?，F場總線既是通信網絡，又是"控系統(tǒng)。它作為通信網絡，不同于日常用「?聲音、圖像、文字傳送的網絡，它所傳送的是接通、關斷電源，開關閥門的折令打數據，血接關系到處于運行操作過程Z中的設備、人身的安全，要求信號任粉塵、噪聲、電磁T?擾零較為惡劣的環(huán)境下能夠準確、及時到位，同時還貝有節(jié)點分散、報文簡短等特征,它作為自動化系統(tǒng).在系統(tǒng)結構上發(fā)生了較大變化，其顯著特征是通過網絡信號的傳送聯(lián)絡，可由單個節(jié)點、也可由多個網絡節(jié)點人同完成所要求的『I動化功能.是一種山網絡集成的“動化系統(tǒng)卩】?計并機網絡技術的應用 凡將地理位置不同、具仃獨必功能的姜個計粥機系統(tǒng)用

14、通信設備和線路連接起來.山功能完褲的網絡軟件（網絡協(xié)議、信息交換控制程序和網絡操作系絢實現網絡資源共享者稱為計算機網絡.計算機網絡既可以用通信線路將兒臺計算機系統(tǒng)連成簡單的網絡?實現信息的收集、分配、傳輸和處理，也可以將數可臺計葩機系統(tǒng).川數「公里的通信線路連成全國或全球通信網，以實現負源共乍。網絡建立的目的: 1）資源共*Z：讓網絡上的用門，無論他處于什么地方，也無論資源的物理位置在哪里.都能使用網絡中的程序、設備、尤其是數據。 2）島對靠件：篡處理機的出現，盤味桿如果冀中一臺出現了故障，其余的處理機仍然可以分擔它的任務.盡背性能可能下降.但工作不會中斷。 3）節(jié)約經費：小醴計并機比大樂計算機仃更島的性能價格比?4）町擴充件：即T1.作負侖加人時，只要增加更姜的處理器.就能逐步改善系統(tǒng)的性能。 5）及時件：計并機網絡對以為分布在并地的慮員提供強人的通侑手段。通過網絡生活任不同地方的人可以一起匚作，利用網絡來增強人際溝通可能比它的技術II的（如增加對電性）更重要。