步進(jìn)式加熱爐概述

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1、步進(jìn)式加熱爐概 現(xiàn)代化的麻產(chǎn)熱軋極帶軋機(jī)，由于對(duì)ft制鋼枚的厚度尺寸公差、訓(xùn)?L?面質(zhì)肚和板空擰制的塑h°2?■抑伺對(duì)鋼坯加熱溫座均勻件和熱鋼壞表面的質(zhì)啟鑒求也更為加熱爐是熱軋帶鋼軋機(jī)必須配備的熱處理設(shè)備.隧召匚業(yè)I動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展.現(xiàn)代化的熱連軋機(jī)應(yīng)謹(jǐn)配置大劇化的、高度門動(dòng)化的步進(jìn)諸式加熱爐.其生產(chǎn)應(yīng)符含高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì).低耗“前能*無(wú)公害以及主產(chǎn)操柞『1動(dòng)化的丨藝婆求，以提商其產(chǎn)品的質(zhì)Sb增強(qiáng)產(chǎn)品的巾場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 我國(guó)軋鋼工業(yè)的加熱爐有推鋼式爐和步進(jìn)式爐兩牌?巫鋼式爐有也度婭、產(chǎn)量低.燒損大.掾作不當(dāng)時(shí)會(huì)粘網(wǎng)'鋼壞斷面溫差較大.鋼壞背iti滑紈擦狼務(wù).難以實(shí)現(xiàn)什理白功化等難議克膽的缺止，而步

2、進(jìn)醍式加熱爐是第專用的脂迓機(jī)構(gòu).在爐內(nèi)做矩形運(yùn)動(dòng)來(lái)移送鋼壞?鋼町Z聞?dòng)?xùn)以陽(yáng)出空隙.側(cè)坯和步進(jìn)巢之間沒(méi)仃MF＞出爐MK*過(guò)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(jué)陽(yáng)制,產(chǎn)量高，生產(chǎn)操作靈活尊特點(diǎn)，英生產(chǎn)符合商產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)施.無(wú)公害M及宅產(chǎn)操作II動(dòng)化的「藝晏求° 為了對(duì)鋼坯實(shí)現(xiàn)有熾的加熱.步進(jìn)式加熱爐沿爐性力向好為’預(yù)熱段、加熱段和均熱段.有的步進(jìn)式加熱爐加熱段分為一加熱段和二加期段.預(yù)酣段氏度較長(zhǎng)*可以充分利用煙氣來(lái)預(yù)熱裝爐鋼輕.從而提窩燃料的利用率。鋼址在加熱初期會(huì)用溫差過(guò)*面產(chǎn)生熱應(yīng)力.因此要求控劇升溢速度

3、.鋼坯經(jīng)過(guò)預(yù)熱段穫熱后進(jìn)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(guò)高.將出現(xiàn)鋼體打滑現(xiàn)象.溫度過(guò)低，則不能出鋼.三段的溫度瓦相軸合‘互相影響. 步進(jìn)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(jìn)荷，一掇采用雙交叉限幅燃燒SMMft和帶動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)臓tJB用力控制系統(tǒng).同時(shí)對(duì)爐膛溫度和爐膛m力進(jìn)U腔制°在步進(jìn)式加懸護(hù)里.踞坯的移功圧通過(guò)同加梁和投冇鋼址的移動(dòng)梁進(jìn)行的.住同宦鑒上的刪兇.通過(guò)移動(dòng)聚反境地匕升、前進(jìn)、FB,后退的矩璐運(yùn)動(dòng)?毎一個(gè)循環(huán)運(yùn)

4、動(dòng)過(guò)裁憧鋼対M爐內(nèi)的梁上狀生潸動(dòng)就前進(jìn)一步.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的上下運(yùn)動(dòng)和前眉迄動(dòng)分別是獨(dú)立機(jī)構(gòu)構(gòu)成的.支撐住雜子上的步進(jìn)梁的洞進(jìn)、后退姜采用油壓傳動(dòng)方式.上下運(yùn)動(dòng)采用各種勺兒如來(lái)用油壓或采用電動(dòng)。爐f裝細(xì)曼保持規(guī)迅的間隔,用推鋼機(jī)戒輸送機(jī)髏人爐內(nèi)，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(guó)米蘭德公司設(shè)計(jì)的世界上第一臺(tái)步進(jìn)梁式加熱爐問(wèn)世,接者日本中外爐公可為名古屋鋼鐵廠設(shè)計(jì)的世界第:座步進(jìn)梁式加熱爐于同年5月投產(chǎn)。 20Hi紀(jì)70年代末期，匸業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人空連續(xù)加熱爐的計(jì)樣機(jī)控制己進(jìn)入實(shí)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(lái)，IN際I：對(duì)加

5、熱爐的楔型化及計(jì)休機(jī)址優(yōu)控制的研究不斷深入,到11両為止，C經(jīng)取得了很姜成泉?并且1-業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人型連續(xù)加熱爐人多數(shù)C綬利用這空成果實(shí)現(xiàn)「加熱爐的模醴化址優(yōu)控制，獲得J"巨大的經(jīng)濟(jì)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(guò)程在線模空.此?？諏?shí)現(xiàn)加熱爐址佳曲線的計(jì)％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(duì)加熱爐實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制后,使粗軋機(jī)出口溫度目標(biāo)值的準(zhǔn)確度達(dá)到士tor.打能規(guī)作業(yè)相比節(jié)約燃料6.1%；法國(guó)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(shè)定值計(jì)

6、算組戚的加熱爐最優(yōu)控制系統(tǒng),解決了當(dāng)裝爐鋼坯品種規(guī)格變化大或軋線出現(xiàn)計(jì)劃、II計(jì)劃生產(chǎn)停頓時(shí),粘確控制鋼坯出爐溫度和溫度均勻性問(wèn)題,并在該公同及其后設(shè)計(jì)的加熱爐中須到廣泛的應(yīng)用:美國(guó)LUK為NStl冊(cè)公“JCONHOHOCHEN廠兩臺(tái)板材M機(jī)的推鋼式加熱爐配置了-?計(jì)樣機(jī)控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)山加熱爐計(jì)口機(jī)、生產(chǎn)調(diào)度計(jì)并機(jī)組成局部網(wǎng)絡(luò)加熱爐計(jì)并機(jī)采用DECMCIROVAXII以監(jiān)控兩個(gè)爐『的加熱過(guò)粘第?級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加熱爐各個(gè)區(qū)的空燃比、爐壓、空氣壓力和熱風(fēng)放散等控制?井實(shí)現(xiàn)包揚(yáng)燃料選擇在內(nèi)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(shè)定值選抒程庫(kù)和生產(chǎn)誠(chéng)度模醴程序組成，該系統(tǒng)成

7、功的關(guān)徒足實(shí)時(shí)溫度模弋程序，此溫丿殳棋空是-維熱傳亍機(jī)理?？眨簩滺InlaiidsSO.ni熱軋廠的阿用鋼壞加熱步進(jìn)式加熱爐實(shí)現(xiàn)了以在線數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的監(jiān)督控制系統(tǒng)?可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)鋼坯溫度、調(diào)整爐溫設(shè)圮值.調(diào)整步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)速率.便預(yù)測(cè)制溫接近II標(biāo)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(lǐng)域屮第一家實(shí)現(xiàn)完全n動(dòng)化的系統(tǒng)，是今后加熱爐自動(dòng)化改造的典范,據(jù)其統(tǒng)計(jì),ih1991年加熱毎噸鋼平均消耗14S.9萬(wàn)Btu減少到1992年的138.0萬(wàn)Btu,毎年可以節(jié)約400萬(wàn)美元：Yainatake-Honey'^ell公訶采用TDC3000BASIC系統(tǒng)構(gòu)成姜種鋼壞混介的步進(jìn)軸射式

8、加熱爐的全門動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)，根據(jù)爐了產(chǎn)盤、裝爐鋼坯溫度以及鋼坯跟 蹤信號(hào)進(jìn)行各加熱區(qū)的自動(dòng)爐溫優(yōu)化設(shè)定.近年來(lái),IB外人I?智能和發(fā)展的實(shí)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(guó)內(nèi)加熱爐控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀 我囚從80年代開始對(duì)加熱爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)樣機(jī)控制技術(shù)的研究。隨打檢測(cè)設(shè)備、儀表、計(jì)算機(jī)水平的提高.90年代我國(guó)軋鋼企業(yè)配置計(jì)算機(jī)控制的連續(xù)加熱爐逐漸増多?并進(jìn)行了不同程度的控制,由于各自的控制內(nèi)容和便用情況不同.所得到的效果也不盡相同。11前田內(nèi)在控制理論和關(guān)鍵技術(shù)方面的開發(fā)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比差距不是很大,但在真正

9、的應(yīng)用上與歐美、日本、的蘇聯(lián)等冶金技術(shù)較先進(jìn)國(guó)家相比差距較大.從20世紀(jì)90年代末國(guó)內(nèi)許多老企業(yè),都對(duì)加熱爐進(jìn)行了計(jì)算機(jī)魅燒控制方面的改造,計(jì)算機(jī)幾乎全是選用進(jìn)口的,檢測(cè)設(shè)備、儀表部分采用國(guó)產(chǎn)的.新上項(xiàng)口大部分是整奩設(shè)備進(jìn)口。 近幾年來(lái),蘆著學(xué)科交叉的日益深入、計(jì)并機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的逐漸成熟，國(guó)內(nèi)對(duì)加熱爐數(shù)學(xué)模樂(lè)的研究越來(lái)越活躍起來(lái)，并冃?取得了一哇進(jìn)展。例如：陳水、張衛(wèi)軍、陳海耿以能fit平衡和熱傳導(dǎo)方程為基礎(chǔ),建立較為嚴(yán)密的爐子筒化模型，使燃料消耗這個(gè)II標(biāo)磧打綱溫聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成燃料消耗最低的真實(shí)II標(biāo)函數(shù).從而可以運(yùn)用址優(yōu)升溫曲線：為充分減少加熱爐I?況、運(yùn)行條件和環(huán)境等

10、變化因索對(duì)加熱爐描耳粘確化帶來(lái)的不利形晌，梁軍引入模熨在線辨識(shí)機(jī)制，推導(dǎo)了一個(gè)具有在線枝正功能的離散化模型，并在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用了廣義最小方差控制原理設(shè)計(jì)相應(yīng)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(chǔ),建立加熱爐的機(jī)理數(shù)學(xué)模型,直接以加熱爐各段熾料消耗為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)加熱爐兀段燃料的址小化.nh.根據(jù)所得模樂(lè)，按照爐內(nèi)加熱耗能址小的原則，實(shí)現(xiàn)了址優(yōu)遞階計(jì)w機(jī)控制.皿然加熱爐數(shù)學(xué)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(diǎn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合起必形成?種I?藝模熨，井利用機(jī)理模期和熱半衡計(jì)％*儲(chǔ)止該模樂(lè)將成為今后數(shù)學(xué)模型的一個(gè)重要研究領(lǐng)城間. II前田

11、內(nèi)加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用有以F主要技術(shù): ① PLC及DCS控制技術(shù) II前加熱爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)己經(jīng)從常規(guī)儀農(nóng)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(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)評(píng)遍采用FieldBut現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù).右肚礎(chǔ)門動(dòng)化級(jí)和過(guò)程控制管理級(jí)普遍采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基礎(chǔ)自動(dòng)化硬件的選擇,傳統(tǒng)的方法是便用PLC或DCS.對(duì)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(guò)程量控制采用DCS。近年來(lái)山FPLC增強(qiáng)了回路控制的功能，同樣DCS也加強(qiáng)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(fù)雜.開關(guān)呈控制相対簡(jiǎn)單.因此就儀農(nóng)控制而言，一股選抒DCS.為保證步進(jìn)梁的檢

12、測(cè)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(duì)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(yán)格的要求,一般采用高速PLC?優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。 集散控制系統(tǒng)將向兩個(gè)方向發(fā)鳳-個(gè)方向是向上發(fā)展,即向CIMS計(jì)算機(jī)集成制適系統(tǒng)、CIPS計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)發(fā)展.另一方向是向下發(fā)展.即向FCS（FieldbusContiolSystem）現(xiàn)場(chǎng)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(nèi)容。 ② 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用 什么是現(xiàn)場(chǎng)總線?仃人把現(xiàn)場(chǎng)總線定義為應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、任微機(jī)化測(cè)応控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行數(shù)字通信的系

13、統(tǒng),也有人把它稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)逍信技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是"控系統(tǒng)。它作為通信網(wǎng)絡(luò)，不同于日常用「?聲音、圖像、文字傳送的網(wǎng)絡(luò)，它所傳送的是接通、關(guān)斷電源，開關(guān)閥門的折令打數(shù)據(jù)，血接關(guān)系到處于運(yùn)行操作過(guò)程Z中的設(shè)備、人身的安全，要求信號(hào)任粉塵、噪聲、電磁T?擾零較為惡劣的環(huán)境下能夠準(zhǔn)確、及時(shí)到位，同時(shí)還貝有節(jié)點(diǎn)分散、報(bào)文簡(jiǎn)短等特征,它作為自動(dòng)化系統(tǒng).在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了較大變化，其顯著特征是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳送聯(lián)絡(luò)，可由單個(gè)節(jié)點(diǎn)、也可由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)人同完成所要求的『I動(dòng)化功能.是一種山網(wǎng)絡(luò)集成的“動(dòng)化系統(tǒng)卩】?計(jì)并機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 凡將地理位置不同、具仃獨(dú)必功能的姜個(gè)計(jì)粥機(jī)系統(tǒng)用

14、通信設(shè)備和線路連接起來(lái).山功能完褲的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換控制程序和網(wǎng)絡(luò)操作系絢實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享者稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)既可以用通信線路將兒臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連成簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)?實(shí)現(xiàn)信息的收集、分配、傳輸和處理，也可以將數(shù)可臺(tái)計(jì)葩機(jī)系統(tǒng).川數(shù)「公里的通信線路連成全國(guó)或全球通信網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)源共乍。網(wǎng)絡(luò)建立的目的: 1）資源共*Z：讓網(wǎng)絡(luò)上的用門，無(wú)論他處于什么地方，也無(wú)論資源的物理位置在哪里.都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、設(shè)備、尤其是數(shù)據(jù)。 2）島對(duì)靠件：篡處理機(jī)的出現(xiàn)，盤味桿如果冀中一臺(tái)出現(xiàn)了故障，其余的處理機(jī)仍然可以分擔(dān)它的任務(wù).盡背性能可能下降.但工作不會(huì)中斷。 3）節(jié)約經(jīng)費(fèi)：小醴計(jì)并機(jī)比大樂(lè)計(jì)算機(jī)仃更島的性能價(jià)格比?4）町?dāng)U充件：即T1.作負(fù)侖加人時(shí)，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(shí)件：計(jì)并機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)以為分布在并地的慮員提供強(qiáng)人的通侑手段。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)生活任不同地方的人可以一起匚作，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)人際溝通可能比它的技術(shù)II的（如增加對(duì)電性）更重要。