推进式加热炉（精选7篇）
推进式加热炉 篇1
摘要：主要研究在热轧步进式加热炉过程控制计算机系统中,如何准确预测板坯在炉加热时间。通过分析时间预测计算的相关因素,给出了针对板坯抽出节奏、最小在炉时间和待轧策略等相关因素的时间预测优化手段。其中优化手段主要包括预测策略的改进,采用理论公式计算值替代经验常数,通过实际数据回归修正公式系数等。最后采用离线模拟试验,通过验证结果数据展现了优化效果。整个时间预测优化提高了炉内板坯在炉时间的预测精度,为加热炉自动燃烧控制模型提供了可靠的计算前提条件。同时准确的时间预测既保证了轧线对板坯产量的需求,又保证了板坯有较好的加热质量和较低的燃耗。
关键词：步进式加热炉,时间预测,抽出节奏,待轧策略
0 引言
加热炉在加热过程中,板坯在炉时间预测准确与否直接影响温度控制。预测时间比实际需要加热的时间长会导致满足不了轧线的产量需求和出炉的板坯温度指标不合格;时间预测过短则会使板坯在加热炉内过早地升温,这样不但增加燃料消耗,同时还会导致板坯的氧化烧损加剧。目
前对加热炉燃烧控制来说,不能准确预测板坯在炉时间的模型通常就不能投入自动烧钢控制,即便强制投入烧钢控制,同时加入操作上的干预,也会产生控制不是最优的状况。准确预测板坯在炉时间不但对加热炉自动烧钢有很大的作用,同时对提高板坯加热质量、减少板坯的氧化烧损及降低燃耗都密切相关,所以研究如何提高板坯在炉时间的预测精度对加热炉自动烧钢控制有着非常重要的意义。
1 时间预测的相关因素
一般来说,板坯在炉时间预测需要考虑生产安排、产品本身限制及加热炉状况等因素。要分析影响时间预测的主要因素可以从计算方法入手,预测时用到的外围数据很多,大致可以分为以下几类:抽出节奏、轧制顺序、板坯本身的限制条件和加热炉的状态,下面对这几类分别进行分析。
1.1 抽出节奏
抽出节奏是加热炉的抽钢间隔时间。加热炉抽钢的前提是加热炉方面和轧线方面都满足条件才能进行抽钢,抽出节奏由式(1)确定。
Tp=Max(Tpm,Tpf) (1)
式中,Tp为最终抽出节奏;Tpm为轧线节奏;Tpf为炉子节奏。
轧线节奏是轧线对炉子的产能要求,炉子节奏是炉子本身的加热能力。炉子本身的加热能力完全可以通过自身的数据计算出来,而其中的难点是如何较为准确地预测轧线节奏,如果要精确地计算轧线节奏,会涉及到轧线上的大多数模型,而把它们放在加热炉模型中既不可行,也不现实。所以,如何将轧制节奏由复杂、不可控转变为可控、可预测,对时间预测来说非常必要。
1.2 轧制顺序
轧制顺序直接决定了板坯的抽出生产顺序,也是时间预测计算的基础条件。实际生产中,轧制顺序一般情况下不会有变动,只是在某些特殊情况下会导致轧制顺序发生变化。这时如果没有很好的处理手段,往往会导致时间预测出现很大的误差。这里需要指出的是,少量的换抽(更换轧制顺序)对时间预测并无大碍,但是大批量的换抽会极大地影响预测时间的准确性。良好的待轧策略可以减小轧制顺序变动导致的时间预测误差。
1.3 板坯本身的限制条件
在预测计算中,板坯本身的限制条件较多。其中主要的是板坯最小在炉时间、当前在炉内所处的位置和正常情况下的轧制节奏。随着板坯本身的特性不同及炉子加热能力的不同,各种板坯的最小在炉时间并不相同,即便同一板坯在不同加热能力的炉子中它的最小在炉时间也不尽相同。所以对于板坯本身而言,找准板坯合理的最小在炉时间,是准确预测的前提。
1.4 加热炉状态
加热炉状态对时间影响的主要因素是加热能力、机械搬送能力和是否处于待轧状态。炉子的加热能力一般情况下是指炉子标准坯的小时产量,而这里可以将它转换为炉内各段可以达到的极限炉温。机械搬送能力是指步进梁移动的步长和时间,一般在多炉正常连续生产时,它不会成为时间预测中的主要因素,只有在单炉或有较大空炉时它才会制约预测的时间。待轧与否对时间预测会有很大的影响,实际生产中也存在着大量的待轧情况,如何合理地利用待轧信息进行在炉时间预测相当重要。
通过以上分析可知,预测时间的关键是合理地提前预测抽出节奏、根据炉子板坯本身的特性和炉子的加热能力计算板坯最小在炉时间、在预测时间上合理体现待轧策略。
2 准确预测时间
2.1 准确预测抽出节奏
抽出节奏控制方式一般分为三种,即手动抽出、定时抽出和按轧制节奏计算。在手动抽出时,板坯始终处于待抽出状态,因为抽出节奏随意性较大,所以抽出节奏不稳定。定时抽出是指按照固定的间隔时间向轧线提供板坯,这时的抽出节奏基本上是一个恒定值,但是定时的时间随着生产状况经常会发生变化,时间预测也会受到干扰而产生波动。轧制节奏方式是指由轧线模型进行预测计算后,按计算的抽出节奏进行控制,这使得时间预测对轧线模型有较强的依赖性,一旦轧线模型出现异常,时间预测必然受到影响,最终导致加热炉温度控制不合理。以上所述的节奏控制都受到较多不稳定因素的影响,而且波动范围较大,这样势必导致预测时间不准。由于加热模型需要的抽出节奏应是一个相对比较稳定而且合理的值,所以根据现有经验和资源,将抽出节奏按式(2)方法进行推测计算。
Tp=f(C1,C2,C3,C4,C5,C6) (2)
式中,C1为生产炉子数;C2为板坯规格;C3为成品规格;C4为温度要求;C5为钢种;C6为特殊要求。
由于生产炉子数与抽出节奏变化趋势相反,板坯规格、成品规格与温度要求的变化和抽出节奏变化趋势相同,钢种和特殊要求随具体情况而发生变化。所以节奏的预测公式可按式(3)进行估计。
式中,α1 ～α7为系数,其中α7可以考虑部分特殊因素影响;cfuc为正在生产的加热炉数;hslab为板坯厚度;haim为成品厚度;wslab为板坯宽度;waim为成品宽度;Taim为板坯目标温度。
通过采集一定量的现场数据并进行回归分析,可以确定式(3)中α1 ～α7的系数,从而确定抽出节奏的计算公式。
以此节奏作为基准值,在实际使用过程中通过式(4)对实际使用的抽出节奏间隔时间进行进一步的学习修正,具体学习方法根据实际需求而定。选用的学习方法要求能够快速逼近实际要求,并且过渡要平稳。
Tpu=Tp+ΔTp (4)
式中,Tpu为实际使用的抽出节奏;ΔTp为节奏学习值。
2.2 计算板坯最小在炉时间
最小在炉时间是保证板坯温度质量的一个重要参数,但它随着加热炉的加热能力、板坯自身条件的不同而不同。加热能力可以通过模拟炉内供热段极限负荷时的工况获取,板坯自身因素与装炉初始温度、抽出目标温度、板厚及钢种有关。
一般某板坯在一个特定炉子中的最小在炉时间可以计算如下。
undefined
式中,Tmin为最小在炉时间,h;H为板坯厚度,m;α为热传导率;θg为炉气温度,℃(加热炉内各点的极限温度,随位置变动而变化);θout为目标温度,℃;θin为初始温度,℃。
式(5)给出了计算最小在炉时间的基本思路,实际计算时需要注意的是炉气温度并不是固定不变,另外热传导率也会随着板坯温度的变化而变化。
2.3 在时间预测上体现待轧策略
根据不同的生产情况待轧策略一般分为三种:轧线突发事故导致加热炉停止抽出一段时间;加热炉故障导致停止抽出;计划安排导致停止抽出。
轧线突发事故导致的停炉一般处理起来相对较为简单,只要在现有预测的时间基础上累加待轧时间即可。即
Tslb=Tpre+Tsud (6)
式中,Tslb为轧线突发故障后板坯的预测在炉时间;Tpre为轧线突发故障前板坯的预测在炉时间;Tsud为轧线突发故障时间。
加热炉故障导致停炉时,轧线生产能力保持不变,这时如果按照原来生产节奏时,加热炉往往会成为瓶颈。为了避免无法满足轧线产量要求,需要考虑加快其它几个炉子的生产节奏。
undefined
式中,T′i为没有故障炉子的预测在炉时间;Ti为故障前没有故障炉子的预测在炉时间;Tsgl为故障炉子的故障时间;n为没有故障的炉子数。
一般可提前输入计划安排导致停止抽出的时间,并在待轧板坯进入高温区前输入待轧时间,产生的效果更为明显。在时间预测上如果预测到板坯在炉时间长,则可以更好地控制升温曲线,延迟升温时间,避免过早升温导致大量的氧化烧损。
现有的时间预测计算中,导致时间计算不准的原因很多,除上述原因外,其它主要表现在:不能实时地刷新部分外围数据,原因是很多数据在装炉后一旦确定了就再也不变;计算时间时大多采用假设炉内搬送是匀速的,时间一般按照距离进行分割。
如果重新计算时能够及时更新外围数据,必然可以提高预测计算的准确性,这样虽然会增加一定的模型计算时间,但是对于现在计算机的计算能力来说,这点时间消耗不会引起新的问题。
3 试验对比
试验数据采用2007年4月宝钢现场实际生产数据(包括轧制计划、轧制顺序等信息),模拟程序所用控制逻辑和现场实际使用的控制逻辑一致,在此基础上对优化程序进行测试。
3.1 时间预测策略优化试验
原有时间预测模块是按照固定移动距离来预测,结果如图1(a)所示;改进后的时间预测模块是按照步进梁移动步数来预测,结果如图1(b)所示。
通过图1中(a)和(b)的比较,可以清晰地看出以下两点:(b)的预测结果比(a)的预测结果要平滑的多; (a)中在跨段时有明显的跳跃。
3.2 时间预测整体优化试验
试验中的优化包括上述的抽出节奏、最小在炉时间、待轧策略等,试验结果见表1和表2。
1—炉尾段;2—预热段;3—一加段;4—二加段;5—均热段
通过试验结果可以发现,未经优化的预测时间和实际时间的误差最大可以达到10 min,部分段的误差百分比达到32%;而优化后的预测时间和实际时间的误差在2 min以内,所有段的误差百分比控制在5%以内。由此可见整个时间预测优化的效果相当明显。
推进式加热炉 篇2
加热炉作为轧钢行业的重点耗能设备, 钢坯加热能耗占总能耗的60%～70%, 加热炉的节能研究具有较为重要的实际意义。目前, 步进式加热炉是最为广泛应用的加热炉型, 具有加热质量好、氧化烧损少、钢温均匀、无划伤等优点, 现有的加热炉优化研究工作主要集中在余热回收、汽化冷却、燃烧技术及热工制度方面, 对钢坯布料间距关注较少。加热钢坯间距的大小影响着加热炉的生产率及热效率, 在实验的基础上, 舒佩在测量试验观察基础上提出最佳间距在0.3～0.7倍坯厚之间, 范围太宽, 不利于指导生产。坯料间距较大时, 钢坯受热面加大, 吸热性强, 能够快速加热, 热效率较高, 但此时炉内钢坯量较少, 生产率受到影响, 从而使炉子总的热效率降低, 钢坯间距较小时, 炉内钢坯数量增加, 但每支钢坯吸热受到影响, 从而影响炉子的热效率。因此, 可通过对加热炉热量吸收效率分析, 并对其求极值的方法, 来确定钢坯的最佳间距, 此方法简单实用, 便于指导步进式加热炉炉内布料[1,2,3]。
1步进式加热炉概述
某厂轧钢加热炉为三段步进式加热炉, 引进法国斯坦因技术, 具有较高的自动化水平, 该炉长35.6m, 炉宽14.4m, 均热段与加热段高4.2m, 预热段高2.9m, 产量240t/h (冷坯) , 所用燃料为高焦混合煤气, 热值为7500KJ/m3, 共分为14个加热区, 28个烧嘴, 空气预热至400℃, 煤气无预热, 加热的坯料为异形钢坯, 共分三种规格, BB1、BB2、BB3, 坯料尺寸分别为:BB1:550*440*90 (mm) ;BB2:750*370*90 (mm) ;BB3:1024*390*90 (mm) 。最大允许入炉钢坯长度13.6m, 图1为BB1钢坯横截面尺寸。
2步进式加热炉数学模型
2.1 主要假定条件
1) 加热炉内加热状态处于稳态, 炉温不随时间变化, 认为炉膛内介质温度在所分区段内是均匀一致的。2) 异形钢坯横截面几何图形简化为如图2。3) 炉内每支钢坯在同一位置受热条件完全相同。4) 忽略钢坯间的热交换。
2.2 数学模型的建立
加热炉中每支钢坯单位时间的所受热流密度qi为,
qi=σφCG (Tundefined-Tundefined) (1)
式中
σ——史提芬-波尔兹曼常量
φCG——总括热吸收率
Tundefined——炉温
Tundefined——钢温
如图2, 设定异形钢坯的尺寸分别为a、b、c、d、S, 每支异形钢坯有效受热面积F为
undefined (2)
则单位时间内炉内每支钢坯获得的热量为Qi
undefined (3)
设加热炉有效长度为L, 钢坯间距为x, 炉内钢坯总数量N为
undefined (4)
单位时间内炉内钢坯所获得的总热量为
Q=NQi (5)
由图2可知, 式 (2) 与式 (3) 中cosα与cosβ分别为undefined, 将其与式 (3) 、式 (4) 带入式 (5) 中, 可得,
undefined (6)
由于式 (6) 中a、b、c、d、S都为常量, 由假定条件知, 热流密度qi也为定值, 所以单位时间内炉内钢坯获得的总热量与加热间距x有关。[3]
3计算结果分析
异形钢坯间距由前人研究可在0.3～0.7倍坯厚之间, 某厂异形坯加热炉控制间隙为0.12m。分别选择三种规格异形钢坯, 命x值在0.08m至0.2m之间, 以长度为10m钢坯为例, 得单位时间炉内钢坯获得总热量见表1 (表中数值为热流密度qi的倍数) 。
利用计算机辅助得到此区间内的吸热功率曲线图如图3, 可知, 在此区间内钢坯吸热功率有极大值产生, 对应的钢坯间距为最佳间距, 由曲线图可得, BB1钢坯的最优间距为142.0mm, BB2钢坯最优间距为126.48mm, BB3钢坯最优间距为136.39mm。
4结论
本文仅从钢坯吸热功率上研究钢坯的最优间距, 莱钢型钢厂大型线加热炉异形坯加热间距为120mm, 与本文基本相符。由于加热炉炉内温度场较为复杂, 异形钢坯受热不规律, 难以确定最佳的钢坯间距, 此方法简单使用, 可作为制定异形钢坯炉内布料制度的参考依据。
摘要：分析步进式加热炉布料间距对炉子热效率及生产率的影响, 在导出加热炉在炉钢坯吸热功率解析表达式的基础上, 借助计算机绘图技术, 采用求得吸热功率极值的方法计算出加热炉钢坯的最佳间距, 方法简单实用, 便于指导轧钢加热炉制定合理的加热制度与布料。
关键词：轧钢加热炉,异形钢坯,加热间距
参考文献
[1]李国军、刘筱婷等.步进式加热炉内布料间距的优化研究.东北大学学报.2012.33 (3) :389-391.
[2]张富等.步进梁式板坯加热炉内流场和温度场的数值模拟.工业炉.2009.9 (5) :5-7.
步进式加热炉水梁应用技术 篇3
1. 炉型:高效蓄热步进梁式加热炉。
2. 钢种:普碳钢、优碳钢、低合金钢、优质碳素结构钢、冷镦钢、弹簧钢、焊条钢。
3. 产量:120t/h。
4. 燃料:转炉煤气, 最高低发热值Qd:1500k Cal/Nm3;接点压力:压力8 000Pa~10 000Pa。
二、水梁的设计
1. 该加热炉纵水梁设有6根固定梁、4根活动梁。可以满足12 000mm单排和6 000mm双排料钢坯规格的装炉要求。
2. 水平支撑梁由双根厚壁无缝钢管组成, 其断面系数大、刚度好、对钢坯遮蔽小。
支撑梁立柱采用无缝钢管套管式结构, 外管采用厚壁无缝钢管, 内管采用普通无缝管。立柱顶部采用鞍座密封, 鞍座与纵向支撑梁焊在一起。立柱冷却采用外管进水内管排水。
3. 立柱与纵向水平支撑梁采用刚性焊接结构连接。
4. 加热炉水梁采用两种不同材质的热滑道, 根据不同段的炉温和钢坯温度, 两段滑道采用不同合金垫块。
低温段采用ZGCr25Ni20Si2耐热合金垫块的半热滑道, 垫块高度约70mm;高温段采用ZGCr25Ni3l WNb RE的高温合金垫块的全热滑道, 卡固式安装。垫块高度约l00mm。
5. 错位梁是水梁进入均热段后错位布置, 这样, 钢坯在加
热段形成的水管黑印进入均热段由于水梁位移而脱离滑道, 黑印逐步消失, 而钢坯在均热段滑道尚未形成明显的黑印即准备出炉。采用直线滑道的钢坯黑印温差为40℃~50℃, 采用错位梁后钢坯黑印温差可减少20℃~30℃。本工程采取步进梁和固定梁均错位的技术。
6. 水梁规格。
活动梁规格:纵梁, 双管ф114x16;单立柱, ф168X16;双立柱, ф114X16。
固定梁规格:纵梁, 双管ф114X16;单立柱, ф140X18;双立柱, ф114X16。
7. 水梁包扎。
水平支撑梁和立柱的绝热采用耐火纤维毯和莫来石浇注料双层包扎, 以减少散热损失。活动梁立柱在靠近炉底处包扎层减薄, 目的是为了减少氧化铁皮落入水封槽, 而且还可以减小炉底开洞处的散热损失。
─自流浇注料60mm
─硅酸铝纤维毯20mm
总厚度80mm
三、水梁的制作
1. 材料的选择。
(1) 各种原材料必须有合格证, 并按国家标准进行检查, 对不符合要求的需进行矫正处理, 有明显缺陷又无法修整的材料不得使用。 (2) 对入厂的材料检查其型号、材质是否与图纸要求相符。 (3) 采用的钢材应具有质量证明书, 并符合设计要求。对材质有疑义时, 应按国家现行有关标准规定抽样检查。用于制造水梁立柱的钢管应是同一家生产厂同一批生产的钢管, 以防止出现由于管子上的允许公差点不同而引起的管子外径的尺寸变化。钢管的尺寸公差必须符合GB/8162-87和GB/8163-87的较高级精度要求。 (4) 钢材的表面质量应符合国家现行标准。 (5) 当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时, 其深度不得大于钢材厚度负偏差的一半。 (6) 钢材表面的锈蚀等级应符合标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》有关规定的A、B、C项。 (7) 药皮脱落或焊芯生锈的焊条, 受潮结块或已熔烧的焊剂以及锈蚀、碰伤的螺栓、螺母不得使用。 (8) 对入厂的材料, 按其规格、类型进行标识。标牌或标签要求字迹清楚并放于明显的位置。 (9) 三通、弯头为外购件, 要检查是否有合格证和材质单。
2. 材料的机械加工:
(1) 水梁立柱必须严格认真地按照图纸给定的尺寸公差和形位公差进行制造施工。制作前要制定好设备制造的程序步骤, 以便掌握在焊接操作中出现的各种问题。 (2) 水梁、立柱用的钢管采用机械锯切的方法进行定尺下料。 (3) 对于水管和弯头, 在进行对接焊前应对焊口处进行机械加工, 对需要在施工现场进行对接焊的两个接合口端, 应保证达到要求的管壁厚薄公差及剖口要求;在对水管及弯头等部件加工完毕后, 必须清除其上面的金属屑, 机械加工的部分应涂油保护, 焊接时再将油膜擦净。 (4) 加工后的棱边坡口必须符合所选定的焊接方法对形状和角度的要求;破口必须保持干净, 坡口上加工面要保持无裂纹和裂痕, 圆弧应平滑过渡, 并且要保持同心度, 以使两部件之间能够正确的结合。
3. 组装。
(1) 组装要在具有一定长度和足够刚度的平台上进行, 以保证各组装部件尺寸外形公差的一致性。 (2) 应制作组装时用于找平的可复用的模具, 模具制作完成后, 要认真进行尺寸检查, 检查合格后再使用。在上一次模具使用之后, 下一次使用之前, 对模具应认真的在水平面上进行水平度和尺寸的校验。 (3) 在进行各部位组装时, 应正确使用模具, 注意正确的对齐和找平。 (4) 对要焊接的部位, 要认真清理干净, 除去油污。 (5) 水梁很重, 容易变形和损坏, 组装好后要做上标记, 尽可能防止变形, 管件的对焊依照模具进行, 如水梁焊后变形量大于设计要求, 要对焊接好的水梁进行矫直。 (6) 经组装核查后, 不同的对焊焊接可以成批进行。 (7) 主要制作部件的公差要求 (除在图纸上已标明的) :a.组装后的活动梁及固定梁公差要求:总长度公差:出料侧+2 mm/-3mm, 装料侧+2mm/-3mm;梁与立柱中心在长度方向的距离公差:+1mm;与立柱相接的P弯头中心在长度方向上的距离公差:+1mm;梁靠两端头的单管立柱中心在长度方向上的距离公差:+2mm;b.组装后的立柱总高度 (顶端标高) 公差:活动梁各立柱公差:+1.5mm;固定梁各立柱公差:+1.5mm;c.固定立柱、活动立柱的中心管必须与外管保持同心;不得有明显的弯曲, 要求内外管不同心度为1mm;d.外管中心不直度不大于1mm;e.同一纵梁平行度误差为2mm;其中直管道平行度误差:1mm。
4. 焊接:
(1) 担任水梁及立柱焊接工作的人员必须是具有锅炉压力容器的持证焊工并且具有水平转动管对焊、水平固定管对接、垂直固定管对接等项目的合格资格。 (2) 在压力部件接合面进行任何焊接操作之前, 必须进行焊接工艺的技术鉴定。 (3) 认真擦去坡口保护油膜, 保证破口干净无锈迹; (4) 所采用的焊条应为碱性焊条, 材质与母体金属相适应; (5) 所有焊缝尺寸要严格按图施工; (6) 焊接要在温度适宜, 能防风防雨的场所进行, 几乎所有的焊口都很深, 所以必须进行连续的多道次焊接, 在焊一道时, 要全部采用氩弧焊, 第二道焊用于正常支撑其他道次的焊料, 随后的焊接道次可采用直径Ф3.2mm和Ф4.0mm的焊条焊接。在每焊一道次之后, 要将焊渣清除干净, 并对焊缝认真打磨, 以消除焊渣痕迹和堆焊不均而造成的不平整。进行最后一道焊时, 要注意均匀, 表面整齐, 无凹凸现象, 与组合件母体金属相比较, 其焊缝超厚量应保证均匀, 如果对接焊缝外边出现了凸边, 应将其磨掉, 直至磨到与纵向两面对齐为止。 (7) 水梁上的卡块与水管间焊接选用E0-19-10Nb-16焊条; (8) ZGCr25Ni20Si垫块与水管间焊接要选用E2-26-21-16焊条。 (9) 焊条在使用前必须要将焊条较长时间的放在烘烤箱内烘烤, 以便防潮。 (10) 水梁双管间连接方钢两端头留出5mm不焊, 并各有30mm过渡区。 (11) 垫块和水梁焊接时垫块两端各留出5mm不焊。垫块要求应符合YB/T018-92的有关规定。 (12) 如果管件焊后变形量超过要求, 可采用“收缩性加热”的方法进行矫直。 (13) 锚固钉的配置应严格按图纸中的要求进行。焊接时, 要用A302或A307焊条, 距钢管接头至少留150mm的空位, 水梁立柱结合处及位于该处200mm的区域内应到现场在焊锚固钉。要做好防止锚固钉在运输过程中被压弯或歪斜的相应措施。
四、水梁的安装
1. 待炉底钢结构安装、检查合格后, 才能进行水梁的安
装, 先安装固定立柱, 再安装固定水梁, 需要注意的是, 只有当一排立柱全部安装检查合格后, 才能进行固定梁的安装。而活动立柱和活动梁的安装要一排一排的交替进行安装, 在装配过程中要做到边装配边检查, 主要控制项目为:水梁的标高及中心距。
2. 固定立柱安装:
(1) 先将立柱的上下固定板点焊在事先安装好的炉底钢结构上, 以炉子中心为基准, 找好各固定板上圆孔的中心距; (2) 先将立柱按指定位置就位, 将顶丝安装好, 再将下部水管和法兰焊好, 使立柱内外管组成一个整体; (3) 固定立柱安装时, 要先将两端的立柱先安装好, 按照图纸要求的定位尺寸以炉子中心线为基准对两端的立柱进行调整, 待两端立柱中心距无误后, 再进行中间其他立柱的安装。 (4) 立柱中心距和垂直度都调整完毕后, 通过立柱上的顶丝进行立柱上顶端标高的调整, 调整无误后将立柱与上下固定板焊接。 (5) 固定立柱安装技术要求:a.立柱横向/纵向垂直度:±0.5mm/±1mm;b.一排中所有立柱的中心距:±0.5mm;c.一排中所有立柱的同心度:±1mm;d.立柱顶端标高:±1mm;e.芯管朝向要与管中介质流向一致, 斜口朝向进料端。
3. 固定梁的安装:
(1) 固定梁与立柱的安装焊接要先从中间的双管立柱开始, 此立柱要在已定位 (即没有任何预应力) 的情况下与水梁的定位正确后才能与立柱的顶头进行焊接; (2) 首先将水梁与该双管立柱对好并点焊上, 然后通过拉动双管立柱, 使水梁与其他的单立柱对好, 无误后进行焊接, 使水梁处于梁安装后的正确位置; (3) 在整个的安装过程中, 要认真检查水梁方位是否保持正确, 包括水梁与炉子中心线是否平行, 水梁是否有扭转变形现象。由于每根水梁分为两部分, 所以, 为防止水梁连接时的焊接变形, 我们先将水梁与立柱焊接安装完毕后, 再进行水梁之间的焊接。 (4) 固定水梁安装的技术要求:a.各固定梁垫块顶面在同一炉宽方向标高:±1mm;b.水梁与炉子中心线的平行度:±2mm;c.检查所有立柱与装出料线相对应的位置, 位置度公差:±1mm。
4. 活动立柱的安装:
(1) 在平移框架、水封槽及炉底钢结构安装完毕, 并检查合格后, 才能进行活动立柱的安装, 活动立柱也是按一排一排地安装方式进行安装。 (2) 同固定立柱一样, 先将上下固定板上的圆孔中心距调好, 点焊在钢结构上。 (3) 将活动立柱按要求就位, 并将顶丝安装在指定位置, 再将下部水管焊好, 使内外管组成一个整体; (4) 以炉子中心线为基准调好各立柱的中心距, 要保证一排中所有的立柱对齐; (5) 用立柱上的顶丝来调整立柱的垂直度及立柱顶端的标高;待调整合格, 立柱与水梁焊接完成后, 将上下固定板与立柱满焊; (包括立柱下部的方法兰与立柱和平移框架的焊接) (6) 活动立柱安装的技术要求:a.立柱横向/纵向垂直度:±0.5mm/±1mm;b.一排中所有立柱的中心距:±0.5mm;c.一排中所有立柱的同心度:±1mm;d.立柱顶端标高:±1mm;e.芯管朝向要与管中介质流向一致, 斜口朝向进料端;
5. 活动梁的安装:
(1) 在活动立柱安装完毕并验收合格, 并且安装在炉体钢结构上的立柱通道孔也已安装完毕后, 才能进行活动梁的安装。活动梁与固定梁的安装方法及步骤相同。 (2) 需要特别说明的是, 在活动梁的安装过程中, 无论任何一个梁的形状变形如何, 都不能修改立柱的调整值, 如果出现任何与水梁母线相关的位移, 可以通过“收缩加热”的方式将其拉回到立柱的顶头上来。 (3) 活动梁安装的技术要求:a.各固定梁垫块顶面在同一炉宽方向标高:±1mm;b.水梁与炉子中心线的平行度:±2mm;c.检查所有立柱与装出料线相对应的位置。
五、水梁试压
1. 试水前的准备工作。
(1) 检查电动试压泵是否正常。 (2) 清理管道内的污物, 确保管路畅通。 (3) 检查临时管路是否畅通, 压力表量程是否够用。
2. 试水。
准备工作完成以后开始进行试压。试水时先把固定梁内充满水, 在临时管道上设置一根放气管, 其开口位置高于固定梁高度。当放气管口有水流出时, 证明水已充满。关闭放气阀门, 停止加水, 起动电动试压泵进行升压。在升压过程中, 注意观察压力变化。当压力升至0.3Mpa时, 关闭试压泵, 仔细检查焊口及法兰连接处是否有渗漏现象。确认无异常情况后, 启动试压泵继续升压至试验压力1.0Mpa。关闭试压泵, 施工人员再次检查焊口及法兰连接处。保压一小时检查有无漏水, 同时观察压力表压力变化, 其泄漏率不超过3%。
试压完毕后, 关闭试压泵阀门, 同时把管路内的水放净, 做好管道试验记录。
3. 安全措施。
(1) 试压开始前, 请无关人员远离工作区域。 (2) 检查时, 一定要在试压泵停止升压后进行。 (3) 当发生漏水时, 停止升压以后再进行处理。 (4) 工作人员工作时一定要精力集中, 不得马虎。
六、水梁包扎
1. 施工准备:
(1) 在砌筑之前水冷梁系统必须进行水压试验, 并验收合格交与下道工序, 并有交接记录。 (2) 图纸会审、会审完毕。 (3) 各种施工机械及物资准备就绪, 机械运转正常。 (4) 进到现场的注浇必须标示清楚, 并且有合格证或检验报告, 有时限的材料不得超期超期的应进行检验否则不得使用。
2. 施工程序及方法:
(1) 模具制作。水梁、立柱模具由技术人员根据图纸划出模具制作图, 再由木工根据制作图进行模具制作。模具采用4000×200×25木板制作, 制作好的模具要标好型号。 (2) 模具支设。立柱模具支设采用模板卡子固定, 用木楔子调整间距。水梁模具采用模板卡子及木方固定。 (3) 浇注料浇注。水梁、立柱采用自流浇注料浇注, 浇注料要严格按配比进行搅拌, 搅拌好的浇注料要在30分钟内用完, 自流浇注料按图纸要求施工。不需振捣。
3. 耐火材料的管理。
(1) 将现场的各种材料按其类别、牌号及施工先后顺序依次挂牌标记, 严禁不同材料相混堆, 尤其不定型耐火材料更不能混放。 (2) 各种材料严格清点数量, 作好材料台账。 (3) 各种材料进到现场后经验收是否有合格证, 以及品种、牌号规格是否与设计标准相符。 (4) 各种材料要做好防雨, 把怕雨淋湿的材料用鱼布苫好或放到库房内。 (5) 材料员应每天记录进料量, 以及材料使用量。
参考文献
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推进式加热炉 篇4
钢铁工业是中国工业领域的基础产业, 其生产过程中的一个重要环节是轧钢生产, 而轧钢生产中的燃料消耗以加热炉最多。钢铁行业作为能耗大户对于节能降耗起着至关重要的作用。轧钢生产中加热炉工艺设备的能耗占整个冶金行业能耗的1 /4, 其节能降耗问题尢为重要。随着加热炉生产工艺的不断完善和优化以及加热炉生产工业自动化水平的不断提高和计算机技术应用的不断普及, 随着钢铁工业的大型化和自动化技术的发展, 深入研究轧钢加热炉的性能, 不论从轧钢节能降耗、提高产品质量和产量, 还是从轧钢加热炉在钢铁行业生产中的地位来分析, 都有着十分重要的现实意义[1]。
为此, 文中对内蒙古包钢钢联股份有限公司步进式加热炉在普钢加热的条件下进行了热效率测试, 并对测试结果及其性能进行了分析研究, 阐述了加热炉在运行中存在的问题, 分析了问题产生的原因及影响因素, 并提出了相应提高加热炉热效率的节能改进措施。
1 加热炉热平衡测试[2,3]
1. 1 测试工况和基准温度
加热炉热平衡测试在工况稳定、入炉钢坯规格和品种不变的情况下进行。
基准温度为环境温度, 即加热炉车间的环境平均温度。
1. 2 测试时间
从加热炉工况达到稳定状态开始, 监测时间为3h。除需化验分析以外的测试项目每隔15min读数记录1次。
1. 3 测试仪表
测试仪表在检定周期内, 仪表完好, 精度均不低于2. 0级, 满足监测项目的要求。
1. 4 排烟温度
排烟温度测点布置在烟道截面上烟气温度比较均匀的位置上。本次测试布置在炉体烟气出口1. 5m的烟道上, 测温探头插至烟道横截面的中心位置。
1. 5 空气系数
烟气取样和测温同时进行, 烟气取样点与排烟温度测点布置在同一烟道截面上。
1. 6 燃料发热量
燃料发热量采用燃料的低位发热量, 由现场取样测试获得。
1. 7 炉体外表面温度
炉体外表面温度测点的布置具有代表性, 按炉内温度区段均匀布设, 每0. 5m2取一点。测点布置避免了溢气和高温辐射的影响, 炉门、窥视孔、热偶孔、烧嘴孔、上烟道附近300mm范围内不布置监测点。
2 结果与分析
2. 1 加热炉综合数据分析
对加热炉燃料消耗、燃料热值、空气量、空气预热温度、钢坯产量、钢坯入炉和出炉温度、氧化铁皮厚度、烟气温度等热工参数进行了测试与记录, 具体测试结果如表1所示。
由表1可以看出:
1) 热平衡测定计算所采用的基准温度为30℃ , 大气压力为667mmHg;
2) 加热炉所用燃料为高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气, 用量为6878m3/ h, 低位发热 量为14858kJ;
3) 助燃空气为8000m3/ h, 经过预热后温度可达360℃, 符合《火焰加热炉节能监测方法》标准规定的空气预热温度≥200℃要求;
4) 加热炉钢坯产量的设计值为80t / h。热平衡测试时, 加热炉的钢坯产量为105. 5t/h, 已经远远大于设计值, 表明加热炉工艺较合理;
5) 钢坯氧化烧损造成了大量的金属消耗, 增加了生产成本, 使炉子产量降低。加热炉的钢坯氧化烧损率一般。加热炉的加热时间和炉气氧化性强弱对钢坯氧化烧损率影响很大。在均热段保证炉气处于还原气氛, 采取高温段快速加热的方法, 钢坯在加热段以最大热负荷供热, 缩短钢坯在高温区的加热时间;
6) 加热炉排烟温度的测试结果为245℃, 《火焰加热炉节能监测方法》中规定本次所监测加热炉排烟温度的考核指标为不大于380℃, 加热炉排烟温度符合要求。
2. 2 加热炉炉墙表面温度分析
加热炉炉墙表面温度如表2所示。从表2可以看出加热炉加热段和均热段炉墙、炉顶以及预热段炉顶的外表面平均温度都符合要求[2]。加热炉的保温效果较好。只有预热段炉墙外表面平均温度 ( 测试值68℃; 标准要求温度≤50℃) [2]超过标准规定的温度。加热炉表面温度的超标, 将导致表面散热损失的增大、炉子热效率的降低。
为进一步降低加热炉燃耗, 应该进行以下节能降耗工作[4]:
1) 检修时重点对预热段炉墙进行检查, 确定是否存在保温涂料或耐火砖脱落现象;
2) 在炉内壁采取喷涂高温高辐射涂料 ( 如黑体节能材料) 以及增设绝热层、采用复合炉壁、耐火浇筑料与轻型隔热材料组合使用等节能措施, 强化炉内辐射传热, 降低加热炉表面温度。
℃
2. 3 加热炉热平衡分析
加热炉热平衡表如表3所示。由表3可以看出:
1) 热平衡测试相对误差为 - 4. 33% , 符合《轧钢连续加热炉热平衡测定与计算方法暂行规定》要求的允许误差±5% 范围之内;
2) 空气带入的热量为102530. 91kJ / t, 占收入热量的8. 81% , 这一结果与表1中助燃空气预热后温度相吻合;
3) 热装是重要措施, 经测试钢坯平均入炉温度只有57℃, 钢坯带入的物理热为12358. 04kJ/t, 占总热量收入的1. 06% , 钢坯的显热没有被充分利用。当入炉钢坯温度达到400℃时, 单位热耗可降低11% , 加热每吨钢坯可降低能耗4. 85kgce, 有利于节能能耗的进一步降低, 此外还可带来较高的经济效益;
4) 排烟热损失较大, 占支出热量的12. 61% , 过剩空气系数直接影响排烟热损失。过剩空气系数是一项重要指标, 国家加热炉节能监测标准严格规定了加热炉运行中过剩空气系数的控制范围, 并作为加热炉是否经济运行的关键指标之一进行监控。各种不同类型的轧钢加热炉, 均有一个最佳的过剩空气系数范围。过剩空气系数根据燃烧设备、燃烧方式以及燃料性质等因素确定。过剩空气系数过大, 燃料与空气混合则不均匀, 部分区域出现空气不足, 其他区域又严重过剩, 致使燃料燃烧不充分, 炉膛温度降低, 排烟量增大, 损失热量增加, 即排烟热损失增加, 同时污染环境。因此应尽可能保证燃料得到充足的氧气而完全燃烧的前提下, 使过剩空气系数越低, 燃烧越经济[5]。加热炉热平衡测试过剩空气系数为1. 24, 此数值小于标准规定的1. 25[2], 符合要求, 但是已经非常接近1. 25。应进一步正确控制燃烧过程中的过剩空气系数, 在均热段空气系数可控制在0. 9 ~ 1. 0之间, 保证均热段处于还原气氛中, 还可以减小钢坯烧损。加热段空气系数应该取大些, 保持在1. 05 ~ 1. 10为宜, 这样既保证了燃料的充分燃烧, 还可以使均热段未完全燃烧的燃料在加热段与多余的空气反应, 保证加热炉的优化运行;
5) 炉门及孔洞辐射的热量和逸气损失的热量分别为4644. 11kJ/t、27581. 47kJ/t, 占总热量支出的2. 77% 。应根据实际情况合理控制炉压, 减少炉头、炉尾穿火等现象, 降低能源消耗。
2. 4 节能措施
结合表1 ~ 表3数据, 经计算得出加热炉全炉热效率为68. 24% , 炉膛热效率为61. 30% , 此座加热炉是公司热效率较好的炉子。但是加热炉热效率仍有提升空间, 如热炉排烟温度高。为了降低排烟热损失, 可采取以下节能措施[6,7,8]:
1) 冷热联产节能措施。烟气通过空气预热器预热空气后进入余热锅炉蒸汽, 冬季通过汽水换热器用于供热, 夏季通过蒸汽双效溴化锂制冷机进行制冷。
2) 余热发电节能措施。高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电。
3) 冷热电联产节能措施。烟气经过空气预热器后进入余热锅炉产生过热蒸汽推动汽轮机做功发电; 从余热锅炉排出的烟气进入余热回收器, 产生饱和蒸汽在夏季用蒸汽单效溴冷机制冷, 冬季通过汽水换热器供热。
4) 应用水热媒空气预热器技术。
5) 采用合理的热工制度。
3 结论
通过对内蒙古包钢钢联股份有限公司步进式加热炉的热平衡测试与结果分析, 探明了加热炉的热工性能现状和影响热效率的主要因素, 并从提高加热炉热效率的角度, 提出了相应的节能措施, 得到如下结论:
1) 在普钢加热的条件下, 加热炉全炉热效率为68. 24% , 炉膛热效率为61. 30% 。
2) 影响加热炉热效率的主要因素: 过剩空气系数、钢坯入炉温度、助燃空气预热温度、排烟温度、炉墙保温性能等。
3) 结合加热炉状况, 提出了提高加热炉热效率的节能措施。
参考文献
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推进式加热炉 篇5
1 斜轨底座的安装
首先需要将斜轨底座、油缸底座和提升导向按规定的要求依次就位。安置好以后, 需要在每个底座上的调节螺栓的下方安置一小块钢板, 便于对底座进行高低的调整。根据相关的规定, 地板的厚度不能低于10mm, 其面积最带为110mm*120mm【1】。同时它必须能够稳稳的放在基础面上, 不能有大幅度的倾斜或摆动现象。在安装过程中应该注意, 不论斜轨底座可以安置几对, 都必须从中间开始安装。这样便于准备工作的展开, 若发现前后斜轨底座存在偏斜情况, 则需要利用设备附带的两个模块对其进行矫正。
在斜轨底座上放入两个斜模块, 令两个斜轨底座重叠。在通常情况下座顶为矩形的, 要保证座顶表面的光滑性。根据设计的要求, 斜模块应放在斜轨底座上。之后用水平仪对其进行测量, 保证纵、横两个方向的误差不超过0.1/1 ooo。
标高的浮动范围不超过±0.5 mm, 纵、横中心线的误差不超过±l mm。在确保不会令斜轨底座中心位置和标高不发生偏移的情况下, 将水平仪放置于斜轨底座面, 利用螺栓对偏差的地方进行调整, 确定好纵、横方向的水平度, 将误差控制在0.02/1 000以内, 之后将地脚螺栓固定。固定后进行再次的确认检查, 保证纵、横中心线偏差不超过规定的范围。
确定底座的安装步骤均符合规定的要求后, 不能马上开始二次灌浆。需要对提升框架和平移框架的所在位子进行确认, 并对油缸的行程位置, 当确认工作完成后。对底座的安装的书进行详细的记录, 传于质检员专检后, 才能进入二次灌浆程序【2】。
2 二次灌浆
在检查工作完成后开始灌浆工作, 通常采用的是早强混凝土进行灌浆。在灌浆时, 浆料必须自然的从设备的一头移动到另外一头, 绝不能分别在设备的四周进行灌浆, 这样容易导致底座内的空气不流通, 难以排出, 对灌浆质量产生不利影响。有关的主要检验标准是, 在3天之内混凝土的强度不能低于35MPa。
3 提升框架的安装
对提升框架进行安装时, 需要了解提升框架的结构, 该框架是横梁、连接梁、左右梁等连接件组合而成【3】。先要将左右梁上安置一个升降滚轮, 之后对横梁和连接梁进行固定。固定之后将其放置于斜轨底座。之后对提升框架进行组装。在组装的过程中要保证框架始终置于斜轨底座之前, 为了避免纵梁倾倒, 应在工作地点提前安置好支撑垫凳或其他防饲装置。左、右纵梁的拖轮的放置位置不应该超过提升框架行程的下始点位置, 为了避免在安置过程中拖轮出现滑动情况, 需要放置托轮垫起到防滑作用。之后将前后纵梁连接板和提升框架横梁进行连接, 连接螺栓给的力大约在七成左右, 防止因过于紧绷而出现崩坏现象。最大限度的降低桥梁的链接缝隙。
对框架滚轮的对角线的精度进行检查, 将误差控制在1.5mm以内, 之后对左右粱中心距和提升导向板的精度进行校正, 将其误差控制在1.0mm以内, 之后对升降和平移滚轮轴承座支承面的平行精度进行校正, 将误差控制在0.1mm以内, 滚轮轴承座支承面之间的误差需要控制在0.5mm以内。若出现误差过大的情况, 可以利用千斤顶、手拉葫芦进行校正, 令其达到规定的要求。在校正工作完成后, 将所有的连接螺栓固定好, 将所有的连接板进行焊接。
在未进行试车前, 在滚轮上所有的挡块只能通过点焊的方式处理。在板坯跑偏测试合格后才能进行焊接。为了避免捎块在焊接过程中出现变形情况, 焊接的过程应严格按照规定的流程来。先从挡块两侧进行焊接, 之后超中间方向进行焊接。在焊接过程中, 为了避免框架出现膨胀受力情况, 需要经常将千斤顶松开。保证框架的纵向中心同纵向中心线的重合度【4】。将框架的焊接工作完成后, 在进料端和出料端各用两个千金顶将其顶住, 进料端的千斤顶不能少于16 t, 出料端的不能少于32 t。用槽钢作为框架左右两侧的临时支撑。
4 部导向辊和上下托轮的安装与调整
4.1 平移框架在组装过程中需要注意的问题
首先对平移框架进行预先组装, 到达有关的规定标准后, 送到往现场。在组装过程中, 必须保持组装平移框架始终在提升框架之上, 保证平移框架在组装过程中不受外力的影响【5】。对其的紧固力也不宜太高, 七成左右为最佳, 其对角线的精准度应控制在0.15mm以内, 组装完成后可将连接螺栓全部拧紧。之后对加热炉底在组装过程中是否有遗漏零部件进行检查, 保证无遗漏, 并对检查结果进行记录。对需要格外焊接的地方进行现场焊接。
4.2 水封槽在安装中需要注意的问题
在安装过程中要留心渣板与水封槽间隙存在的泥渣, 要及时的将其清除。同时要控制好各支点的标高, 保证水流的坡度。带水封槽安装完毕后, 需要对水封槽沿运动及垂直上升的间隙进行检查。发现问题后要及时进行处理。
5 结语
综上所述, 步进式加热炉炉底机械安装过程中包含了很多细节上的问题, 需要有关的操作人员多家注意。
参考文献
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推进式加热炉 篇6
蓄热式燃烧技术,应用在钢坯加热炉上能降低煤气消耗、提高钢坯加热质量、拓宽品种规格、提高产量及市场竞争能力,同时降低有害气体的排放,保护环境,社会效益显著。蓄热式加热炉的控制复杂多变,为了能够准确有效地控制炉温,使出炉钢坯配合好轧制节奏,普遍采用P L C来进行控制。
2 单蓄热步进式加热炉简介[1]
单蓄热步进式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规步进式加热炉的结合体,主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统及燃料、供风和排烟系统构成。换向系统是加热炉的重要部件,整个燃烧过程都是靠换向装置完成的。换向原理是:初始状态下,换向装置处于某一固定状态时,向炉子一侧的燃烧器输送煤气、空气,在炉内实现混合燃烧,同时从炉子另一侧的燃烧器排出烟气,经过一个周期(40s-70s)改变方向,实现供气和排气的周期性换向。由于换向阀的频繁换向,对响应时间和速度有很高的要求,而且加热炉的燃烧控制也是一个复杂多变的控制过程,以及钢坯进出炉,炉内布料和步进梁等复杂的控制对象;通过合适的控制策略编程,PLC就能够快速准确控制这一系列复杂的对象,因此PLC在单蓄热步进式中被广泛的应用。
3 单蓄热步进式加热炉区工艺流程
合格热送钢坯由辊道从炼钢车间运输到车间钢坯跨,热坯直接进炉的坯料由提升机提升至步进上料架上,经辊道进步进梁式单蓄热加热炉。不进炉的坯料,采用过跨平车装连铸坯从炼钢车间运至坯料跨由吊车调至坯料跨堆放,接到上料指令后,由吊车将其吊运到步进上料台架上。上料台架将坯料向前输送,靠近台架输出端的气动挡料装置下降,使坯料逐根落到上料辊道上;辊道一侧设有剔废装置,经人工检查,有明显表面缺陷和弯曲度达不到要求的坯料在此处剔出;坯料经称重、入炉辊道输送过程中的测长后(测长报警)进入加热炉,根据计算机预先设定好的布料图自动布料;坯料进入加热炉定位停稳后,按不同钢种的加热工艺,将坯料加热到1050℃至1150℃,加热好的钢坯接到要钢信号后自动出钢。从台架到布料整个过程由操作室自动控制,坯料经验收合格后物料自动跟踪。
炉内气氛根据设置在炉尾的残氧分析仪自动调节;炉压保持微正压,当偏离时能自动调节;炉温控制分自动调节和手动调节,自动调节空燃比控制;采用空气单蓄热方式,燃烧烟气一部分经空气蓄热室蓄热预热空气后,降至约150℃,由引风机从30米高的钢板烟囱排出,另一部分烟气预热炉尾钢坯后,从炉尾下部副烟道经烟道闸板,从40米烟囱自然排烟;炉区配有煤气泄漏报警系统,空煤气管道燃气吹扫放散系统、汽化冷却系统及安保系统(含应急动力系统)等等。
4 单蓄热步进式加热炉控制系统结构
根据公司要求,该控制系统分为3级,如图1所示:L0级为传动级,L1级为基础自动化级,L2级为过程自动化级。L0级(传动级)主要由执行机构,测量仪表和伺服机构等现场设备构成,用于实现对现场设备的直接控制和信号检测;L1级(基础自动化级)则是西门子S7-400控制系统对过程信号进行采集处理,经过逻辑计算后控制设备的运行;L2级(过程自动化级)主要由工业控制计算机(HMI)完成对整个加热炉的监控操作。L1通过光纤与H M I系统相连接,提供现场生产线的工艺参数,接受操作指令;通过DP网与传动柜系统连接,采集设备工作状态参数,发送操作指令;通过电缆直接与现场仪表、配电柜连接,采集现场工况参数,驱动现场执行元件。
由于工艺要求加热炉网络的可靠性及及时性,因此加热炉网络采用高速光纤环网结构,如图2所示。环网的特点是稳定可靠,在极端的情况下,如有一条链路断路,不会影响整个网路的通信。
5 单蓄热步进式加热炉控制系统功能
单蓄热步进式加热炉控制系统分为仪控和电控,并均有HMI。加热炉所有在线设备均通过PLC系统控制,在线设备的操作均采用操作室集中手动、操作室自动、机旁手动3种操作方式。集中手动对在线设备可按系统联锁控制,自动控制使各系统设备按预定的生产程序运行,机旁手动主要用于系统检修、调试或者巡检。
仪控过程由PLC通过传感器采集各种变量,根据操作人员设定的各项参数来决定控制策略和目标值,然后分别驱动相应执行机构来调节过程变量,实现对温度、压力、流量的控制,并通过H M I时实显示。
电控过程由P L C根据电器元件采集的各种位置信号,通过编辑好的固定程序运行,完成钢坯在加热炉内的运行。
5.1 仪控主要包括加热炉燃烧控制系统和汽化冷却系统。
5.1.1 加热炉燃烧系统
炉温控制:分为3段控制,分别是均热段、加热一段、加热二段,还设置了一定长度的不供热的热回收段,以满足轧制工艺对钢坯温度均匀性的要求。全炉3段控温用PID方式控制,空、煤气比例燃烧控制,双交叉限幅实现3段炉温自动控制,并采用自寻优动态调节代替静态调节空燃比,还能有利于降低氧化烧损率。考虑炉底水梁吸热和热气体上浮,上、下供热比例约为47%和53%。
换向系统:用PLC控制,正常工作时换向周期40～70秒左右,采用双重信号控制,一是以时间为控制参数,二是以烟气温度为控制参数。控制方式有,自动程序换向控制;远程手动换向控制;现场手动强制换向控制。采用分散顺序换向方式,换向时间和间隔可调。
炉膛压力控制:空气、空烟采用快速切断阀、煤气采用气动切断阀实现分散换向,减少换向瞬间的压力波动,一般波动在10Pa左右。
燃烧安全:用压力开关检测各种介质的压力,当检测到压力异常时报警,必要时进行燃烧切断[3]。
5.1.2 汽化冷却系统
目的是冷却加热炉水梁和立柱,系统采用强制循环,外送蒸汽压力1.3Mpa,汽包运行压力为1.4Mpa。采用强制循环汽化冷却:设置备用电动循环水泵,经常有一台电动循环水泵备用,当运行的电动循环水泵故障停机时,备用电动循环水泵自动投入运行,保证系统正常工作;设置事故柴油机给水泵,在给水系统中采用柴油泵作为电动给水泵的停电事故备用,当停电时,给水系统的柴油机给水泵启动,首先将除氧水箱内的水供入锅筒内,另外软水箱设一出口与给水泵入口集管相连,两者之间设常闭闸阀,停电或除氧器不能正常运行时该阀开启,由柴油机给水泵将软水直接供入锅筒内;为了保证每一回路的正常运行,在每一回路上设置流量检测装置,当单一回路流量低于正常流量的60%时,进行声光报警。
5.2 电控系统
电控是指电器逻辑控制,针对的是开关量信号的状态控制。主要包括钢坯的上料,称重,测长,剔废,进出炉及步进梁的控制,如图3所示。
钢坯由提升机提升至步进上料架上,经辊道进入步进梁式单蓄热加热炉。坯料经剔废、称重、入炉辊道输送过程中的测长后(测长报警)进入加热炉,根据计算机预先设定好的布料图自动布料;布料完成后,钢坯在炉内通过步进梁的矩形运动,从进料端一步一步地移送到出料端;当轧线给出要钢信号时,步进梁向前走一个步距,将钢坯托到炉内悬臂辊道上,出料炉门自动开启,开始出料过程,出料辊道以炉外轧线接钢辊道相同速度运转,在炉内出料辊道上的钢坯高速出炉;当钢坯尾部通过炉外出钢辊道未端的激光冷热金属检测仪,激光冷热金属检测仪检测到钢坯信号时,给出出料完毕信号,出料炉门自动关闭;完成出钢程序后,悬臂辊道低速转动,到下次需要接钢时停止。整个过程可以由编写好的程序自动控制,也可以由控制室内分布手动控制[4]。
步进梁做矩形运动,行程由线性位移传感器控制,并具有自动纠偏功能,保证每根钢坯间的距离合适并都能放置在出料悬臂辊道的合适位置。步进梁具有正循环、逆循环、踏步、中间保持等功能,以满足不同工况下钢坯在炉内的运输要求[2]。
6 结束语
单蓄热步进式加热炉提高了钢坯加热质量,降低了燃料消耗,减少了氧化烧损,运用PLC进行控制保证了加热炉安全可靠的运行,满足了加热炉“实用、先进、寿命长、操作方便、节能”的要求。
摘要：本文主要介绍了单蓄热步进式加热炉的特点及PLC在该加热炉控制中的应用。阐述了单蓄热步进式加热炉控制系统结构,分析了单蓄热步进式加热炉控制系统功能。
关键词：单蓄热步进式加热炉,加热炉工艺,加热炉控制方法
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推进式加热炉 篇7
1 概述
重钢环保搬迁项目中厚板厂投产了两套双步进机械的步进梁式加热炉, 加热炉的额定加热能力为220t/h, 所加热的钢坯规格为230x2300x3600mm, 是目前国内规模较大、自动化程度较高的工业炉。整个炉区自动化控制系统完成钢坯由装钢辊道输送至炉前定位辊道上的入炉定位控制, 并通过精确控制步进梁机械的运行将钢坯从炉内装料侧输送至炉内出料侧, 最后通过出料侧辊道将钢坯送出到主轧线。被控设备以装钢侧辊道、装、出钢机、炉内步进梁、出钢侧辊道为核心, 辅之以上料辊道、测长称重辊道、待料辊道、装钢炉门以及炉后出钢炉门等设备, 使用顺序控制的方式协调各设备的单动、联动关系, 从而完成炉区坯料输送的全自动控制。
2 系统硬件及网络组成
从上料台架到出炉辊道的整个炉区自动化控制系统采用高性能的S7-400可编程控制器及全数字交流传动装置 (6SE70) , 并通过以太网与上位机监控系统, 主轧线的PLC相联。具体系统单线图如图1所示。
通讯网络的第一层:人机接口与PLC之间及PLC彼此之间的以太网, 实现轧制工艺参数的设定和各设备的状态、工艺、电气参数、故障在人机接口CRT的显示控制信息及数据传送;通讯网络的第二层:PLC与远程I/O站之间及PLC与传动系统之间的DP网, 实现PLC对系统控制指令的传送和系统状态及参数的收集。
3 控制系统软件设计
炉区控制系统软件编程的重点与难点按工艺流程主要包括坯料的测长称重与入炉定位、入出炉控制、炉内步进梁的控制、顺序控制四部分。
3.1 坯料的测长称重与入炉定位
为了完成钢坯的入炉精确定位并准确、科学地计算整条轧线的合格率与成材率, 都要求测得钢坯的确切长度。在测长辊道的适当位置安装金属检测器和旋转编码器, 通过检测坯料头尾经过的间隔时间和辊道速度, 计算坯料的实际长度。
要求对炉外等待入炉的不同长度钢坯实现准确的入炉中心定位, 即钢坯在炉内宽度方向的定位误差≤50mm, 因此在获得钢坯精确长度的基础上, 控制测长称重辊道及装钢辊道的线速度使其保持同步, 钢坯实际行走的距离为:D=d+1/2 (W+L) 。其中:d为靠近装钢炉门前的冷金属检测器距加热炉内炉壁的距离;W为加热炉炉内净宽;L为钢坯的实际测量长度。并且进入炉前待料辊道时, 辊道速度降为0.2m/s。
装钢机前进推钢矫正 (每根装钢臂上设有一个高于辊面的推头, 当装钢臂缓慢前进时, 推头将钢坯向前推动一定行程, 使运输过程中产生歪斜的钢坯摆正) 后, 由测长仪测量坯料长度, 计算定位误差, 如果误差>50mm, 则根据测长得到的数据启动二次定位。
3.2 装钢机自动装、出钢
装钢机进退由电机控制, 升降由液压控制。在完成辊道二次定位后, 装钢机后退回到抬钢位, 即装钢臂中心位正对辊道中心位。通过计算装钢机在板坯被测宽光栅检得之前的脉冲, 得到板坯实际宽度。计算得到的宽度, 用于确定板坯装入炉内合适位置时装钢机还需要前进的行程, 并确定后续板坯的跟踪位置, 该块板坯头部与前一块板坯尾部间隔50 mm—100 mm。计算完成后托钢至放钢位, 装钢机后退到门安全位、炉门关闭、装钢机后退到初始位置、准备下一周期循环。
由于炉前两组装钢辊道只有一个编码器, 自动方式下, 两个装钢机便不能同时装钢。非自动方式, 可以同时装两块坯料, 但此时测宽光栅失效, 坯料宽度按输入的宽度值计算。
出钢机工作原理与装钢是一致的, 当坯料被检测到位后, 计算出钢机臂需要前进的位置, 托出钢坯至出钢辊道上。装、出钢机都是可逆运动的, 可将坯料托入或托出加热炉。
3.3 炉内步进梁的控制
步进梁机械装置包括一个固定炉内步进梁的上部平移框架, 和一个为平移框架提供支撑和运行轨道的下部提升框架, 下部提升框架在斜台轨上运动完成提升动作。提升框架及平移框架的交替连续动作, 使坯料在炉内步进式地向前输送。提升框架在斜台轨上作升降运动时, 平移框架不动, 步进梁做上升及下降运动 (严格按垂直方向运动) 。当平移框架作前后运动时, 提升框架不动, 步进梁做前进或后退运动 (严格按水平方向运动) 。步进机械功能包括:正循环—步进梁 (抬起—前进—放下—后退) ;逆循环—步进梁 (前进—抬起—后退—放下) ;踏步—板坯只作升降运动 (上升—下降) ;中间保持—活动梁和固定梁同时支撑板坯。
步进梁将以不同的速度, 完成一个矩形周期运动。板坯在炉内向前运送, 一旦被设置在出料口的 (收/发型) 位置检测器检测到, 板坯自动停到出钢位置。
对步进梁活动梁的控制实际上是对步进梁液压站比例阀的控制, 而比例阀是一个带死区的一阶惯性环节, 因此对步进梁每一步前进或后退的量都用位移传感器测量步进量, 计算坯料跟踪位置。
3.4 顺序控制
综观炉区所有被控设备, 各环节之间既相互关联又具有一定的顺序要求, 即某一环节动作结束, 触发下一环节动作的开始;当正常的运行被打断, 如设备故障、人工干预等;当故障解除、人工干预结束后系统应能恢复正常的运行。利用PLC的编程指令, 将炉区的整个控制分为若干步, 确定好每步的联锁关系及步与步之间的触发关系, 把每步当作逻辑编程的一个状态。这样编程条理清晰、修改方便、易读性好。
综上所述, 整个炉区的控制是个较为独立的控制系统, 通过以太网与上位机相联, 是构成整个自动化系统的一个重要组成部分。生产实践证明:对钢坯入炉定位的控制、步进梁的控制、位置检测元件的选择以及顺序控制的编程均能够很好地满足加热炉出钢节奏的要求, 达到了工艺设计要求水平。系统性能稳定, 效果良好。
摘要：介绍了重钢4100mm步进式加热炉的自动顺序控制系统。系统投入运行后性能稳定、效果良好。