加热炉的温度自动控制系统 [莱钢大H型钢步进式加热炉自动控制系统的研究与实现]

来源:工程科技 发布时间:2019-04-07 06:19:42 点击:

  H型钢在工业生产中的优点十分明显,如:抗弯能力强、施工方便、成本低、重量小等,因而被广泛使用。莱钢集团作为大H型钢的生产企业之一,笔者根据公司生产需要对步进式加热炉控制系统进行了科学地研究。
  一、步进式加热炉及其优点
  步进式加热炉的炉底由活动和固定两部分构成,其具体又可分为:步进梁式、步进底式、组合式等。步进式加热炉中,钢料的移动是借助于步进机构作矩形轨迹的反复运动实现的。其运动轨迹如下图所示:
  步进式加热炉的步进机构运动轨迹图
   1、步进式加热炉优点:
  (1)加热灵活,适应良好。步进式加热炉能够在改变钢料之间的距离后,对炉内装料的数目进行调整。
  (2)质量较高,温度适中。由于步进炉内钢料之间会存在距离差,使得钢料的受热面积变大,钢料断面温度适中。
  (3)配合合理,适应要求。步进式加热炉和与轧钢机的配合,适应轧机在产量上的要求。
  (4)自动生产,效率提升。步进式加热炉的控制系统均为PLC系统,控制起来相当方便。
  二、大H型钢步进式加热炉控制系统的研究
  鉴于步进式加热路的使用情况及其众多优点,笔者结合自身的工作经验和莱钢集团的生产需要,对大H型钢步进式加热炉控制系统进行了详细地研究:
  1、莱钢大H型钢生产工艺流程
   莱钢大H型生产工艺流程示意图
  当前工业生产中,对于H型钢毛坯的选择标准为:选用异形坯,异形坯适用于连铸坯。对钢坯进行精整、称重后,将其输送至步进式加热炉中,当加热温度到达1200~1250℃时再出炉。
  2、莱钢大H型钢步进式加热炉工艺流程
  步进式加热炉工艺流程图
  3、步进式加热炉的控制技术
  (1)生产顺序控制
  步进式加热炉区的机械设备的运行节奏必须保持高度统一,才能实现异形板坯在生产过程中的准确定位。装炉时,使用上料台架输送到装料辊道或连铸直接热送至炉前辊道上,接着利用金属探测器和编码器在炉前进行粗略的预定位,然后利用装钢机进行推正,推正后再根据分布在炉门外两侧的激光测距仪的读数进一步进行精确定位调整,调整结束后等待装炉。当炉内装料端有足够的装钢空间同时已经有板坯在炉前辊道等待装炉时,装钢机上升同时开启装料炉门,装钢机上升到位以及装料炉门开到位以后,装钢机开始前进,至放钢位后下降,将板坯放至步进梁上,然后装钢机低位返回至原位,装料炉门关闭,完成一次自动装钢。板坯在炉内由步进梁通过数次正循环动作运送至出料端,出料激光检测到板坯到达以后,步进梁停止,等待出钢。接到出钢命令以后,出料炉门开启到位,出钢机前进至板坯下面,然后上升,上升到位以后后退到计算的出钢位置,将板坯放在出料辊道上,炉门关闭,完成一次自动出钢。
  (2)加热炉燃烧控制
  当前我国工业炉主要是实行连续燃烧的控制方式,对燃料、助燃空气流量进行科学控制,让炉内的温度、燃烧气氛满足生产工艺要求。笔者本次研究主要运用脉冲燃烧系统,实现步进式加热炉内燃烧器的交替燃烧,在炉内的不断搅拌燃气实现炉内温度的均匀分布。若提升温度,可延长燃烧器的燃烧时间;若降低温,可缩短燃烧器的燃烧时间。生产过程中对燃料流量的控制参照炉内的设定温度进行,温度低时关小主燃料控制阀门,温度高时开大燃料控制阀门。
  4、步进式加热炉控制系统的实现
  加热炉区PLC控制的作用是确保板坯在加热炉内能顺利传输,使板坯对轧机的供应量达到要求。此次研究的步进式加热炉的控制系统,选择西门子PLC系统来实现,共分为硬件系统和软件系统两部分。
  (1)硬件系统:a、在西门子PLC的产品中,选用CPU416-2DP过程控制器作为加热炉系统的重点,并结合分布式I/O ET200M,两者建成冗余的系统控制站。b、选用戴尔制造的纯平彩色显示器作为监控系统,并建成工程师师站和操作员站。由于系统各操作站之间是联网的,工作起来可以相互协调或交替运行。c、由以太网为主的互联网络建成三级网络体系结构,在数据通讯过程中实现无阻碍、高速度运行,选用双环容错光纤网络增强网络系统数据传输的抗干扰能力。
  (2)软件系统:软件系统必须在计算机上实行,步进式加热炉的SCADA软件为INTOUCH,操作系统为windowsXP 。INTOUCH的特点为:应用面广,兼容性强,操作可靠、性能高效。INTOUCH在自动化领域中能够适用于一切操作员控制和及监控任务,能以图像、文字、棒图、曲线、报等诸多形式将生产过程生动形象地表达出来。此外,INTOUCH开放通信协议能支持多种PLC系统。在步进式加热炉的操作过程中可以及时显示信息过程,停机时,可缩短停机时间,保证生产过程畅通。
  总之,科学技术的发展使得很多先进的系统控制被运用其中,使得钢铁企业的生产逐渐走向自动化,在提高生产效率,保证产品质量的同时也降低了企业生产投资的成本,实现企业可持续发展。
  
  

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