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轧钢加热炉电气技术应用

发表时间：2020/9/29 来源：《基层建设》2020年第17期作者：冯大勇周威周春芳

[导读] 摘要：文章简述了轧钢加热炉的电气应用现状，阐明了加热炉在应用中遇到的新问题，针对存在的问题，分析并提出了相应的优化措施。

        承德建龙特殊钢有限公司河北承德 067000
        摘要：文章简述了轧钢加热炉的电气应用现状，阐明了加热炉在应用中遇到的新问题，针对存在的问题，分析并提出了相应的优化措施。
        关键词：轧钢；加热炉；电气技术
        辐射室中有可用的处理介质，热占总热负荷的约70%至80%，并且在对流部分中获得的热约占热负荷的20%至30%。因此，加热炉的传热过程相对复杂，并且理论上很难获得物体的特性。通常基于定性分析和实验测试来获得炉子的目标特性。从定性的角度来看，传热过程表明，炉子的热火焰被辐射到炉管中，并且热量通过热传导和对流传递到工艺介质中。因此，它具有较大的时间常数和纯滞后时间，类似于典型的传热对象。具有大的热容量的炉具有较大的延迟，因此加热炉属于多容积控制目标，通过一些经验测试和一些简化，可以通过向媒体链路中添加纯延迟来近似计算。成熟时间和纯延迟与炉容量和工艺介质的停留时间有关，如果炉子体积大且停留时间长，则时间常数和纯滞后时间将大，反之亦然。
        炉子进料通常分为几个分支。传统的控制方法是在每个分支机构中安装一个流量变送器和控制阀，并根据炉子出口主管的温度调节炉子燃料量。这种调节方法不考虑对支管温度平衡的任何控制，支管温度平衡的控制由操作员根据经验支管温度差进行调整。显然，这种人工操纵无法实现稳定和平衡的控制。每个分支中的流率相对平衡，分支温度差异很大。由于某些炉管的局部过热而导致焦化的可能性很高，为了改善和消除过热产生的不良影响，选择分支均衡控制势这种方法在必行。近年来，出现了多种控制方法，诸如微分平衡控制，解耦控制和多变量预测控制等方法可以收到特定的效果。其中，微分法不仅有效，而且易于实施和操作，无需多次修改，一旦选定只需微调，操作简单易懂。另外，关于系统的非线性和强耦合特性，即使是智能控制方法（如模糊控制）也可以提供更好的控制。
        1 加热炉区电气控制方案
        加热炉区电气控制方案控制系统方案包括对加热炉电控的操作方式、钢坯库、装炉侧、炉底步进机械、出炉侧、钢坯跟踪、辊道间的配合运行等的控制方案。
        1.1 加热炉电控的操作方式
        加热炉的电气控制，一般分为三种操作方式：自动模式，半自动模式和手动模式。自动模式也称为ACC模式，L2由计算机设置，半自动模式也称为OPE模式，在运行期间，手动给出启动说明，并通过基本的自动化系统完成。手动模式缩写为MAN模式，它是通过手动设置PLC控制标准来控制的，在正常生产中，使用“自动模式”，如果系统出现故障，则可以手动操作。
        1.2 钢坯库的电气控制
        从上到下的方坯信息是在级别L1上跟踪的方坯号，发送给SYC的方坯号，方坯长度和方坯目的地。当坯料进入辊道时，进行长度测量，根据所测量的长度在辊道上进行定位，并向小吊车发送定位完成信号。来自辊道存放处的坯料会根据目的自动放置在提升点，并处于等待存放状态。
        1.3 装炉侧电气控制
        装炉侧的电气控制主要作用是将坯料按照生产需求送入加热炉指定位置。这个过程需要控制坯料的位置保持纵向居中，并测量钢坯的质量，长度及温度。L1将实际测得的体重，长度和度信息传输到L2计算机以进行定位和跟踪。
        1.4 炉底步进机械电气控制
        步进梁的行进速度由比例阀开度和阀之间的压差确定，压差调整后的固定值，比例阀的开度与阀的电磁线圈电流成比例，线圈电流由比例阀放大器的输入电压确定，该电压可由PLC模拟输出通道指定。
        1.5 出炉侧电气控制
        攻丝侧的电气控制包括攻丝控制，攻丝辊台控制和攻丝门提升装置。有两种释放钢坯的方法：滚动节奏和强制敲击。加热炉的加热辊有两种操作模式：手动操作和自动操作。放电炉门有两种操作模式，自动和手动两种，均由PLC执行。

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        1.6 钢坯跟踪
        坯料跟踪功能是加热炉控制功能中的重要功能之一。坯料跟踪的准确性会影响整个轧制、制造过程，这也是操作加热炉入炉辊道、出炉辊道操作辊道设备的基本条件。炉区辊道PLC系统完成加热炉入炉、出炉辊道上面的坯料跟踪，坯料跟踪功能还包括辊道跟踪，加热炉区域跟踪和跟踪转换功能。
        1.7 辊道间的配合运行
        辊道之间的配合操作是指出炉辊道与轧线辊道之间的的配合操作。流程如下：钢坯库PLC首先将钢材供应请求发送到炉区PLC，然后在炉辊入口辊台为空时启动入口辊台，入口辊台的速度为它将被发送到，并且将颁发钢铁通过许可证。然后，PLC从钢坯仓库接收信号后，将钢坯从钢坯仓库区域发送到加热炉区域。钢坯辊通过辊之间的冷金属检测器并停止运行。
        2 电气设备组成
        2.1 交流变频传动
        根据工艺要求，热进料辊道，上料辊道，炉装料辊道电机，炉料出料辊道电机需要可逆调速功能，交流变频调速装置。使用同时，所有托辊均采用单机传动，因此需要在变频器下方增加一个空气开关箱，以确保传动系统的安全运行。
        2.2 工业电视
        高温摄像机安装在加热炉和出钢炉的侧面，以监控炉中钢的运行。摄像机采用高温探头类型，当发生故障（停气，停水，停电，过热）时，可以自动将摄像机从炉壁拉出。摄像头的最高允许工作温度为1800°C，视角为80°。高温工业电视系统主要由摄像机，专用保护罩，传输装置，控制箱，水冷空气吹扫装置和专用电缆组成。
        2.3 燃烧控制
        三通阀换向过程执行先关闭然后再打开的原理。即当从排气状态切换到进气状态时，排气侧首先关闭，然后进气侧打开。从进气状态切换到排气状态时，请先关闭进气侧，然后再打开排气侧。该控制过程在一侧形成一个空气和气体三通阀，用于控制燃烧器，在另一侧形成一个空气和三通阀换向组，以控制燃烧器在同一位置。每个换向组可以独立，自动运行。通常情况下，每个由可逆组控制的燃烧器在另一侧燃烧烟雾。如果需要在一侧燃烧燃烧器，请将空气三通阀切换为空气。安装后（或延迟1s后），燃气三通阀切换为燃气，燃烧器切换为燃烧。燃气三通阀会改变方向并散发烟气。当在适当位置（或向后1S）时，空气三通阀会改变方向并散发烟气，并且燃烧器将切换为散发烟气的状态。
        定时换向：系统的正常运行状态基于换向周期定时进行周期转换，换向周期为40S-80S，各段之间的换向时间相互错开，系统遵循分散换向的原则。通过将高炉煤气截止阀和单向燃烧器空气三通阀一一关闭来停止燃烧，从而在燃烧烟气的同时依次打开高炉煤气截止阀和相应的空气三通阀，完成换向过程。
        定温控制：这意味着，当加热部分的一侧在另一侧燃烧烟气时，燃烧过程尚未达到反向循环。一旦烟气的实际温度超过了系统设定温度，控制系统将会自动执行联锁保护机构，并强制将三通阀关闭，等待阀门换向，以防因烟气的温度过高导致设备损坏。如果单向阀经常冒烟，则需要手动调整单个燃烧器或检查热量存储，如果加热部分中的多个三通阀具有此类条件，则可能需要调整换向循环时间。
        阀位报警：换向系统中所有三通阀都应配有开关位置的反馈功能。正常操作条件下，每个阀门位置的状态都显示在CRT上。如果其中一个阀门发生故障，则阀门位置的反馈信号错误，系统将自动发送警报，通知维护人员及时处理故障，并完成设备故障点的确定，分布在更安全可靠的系统中。
        结语：热值利用率高、规模大、钢坯加热均匀等是步进式加热炉具有的优点，步进式加热炉是轧钢生产中较为先进的，轧钢企业在生产过程中，如何保障钢坯加热均匀、稳定，是每个轧钢企业需保障的基础，加热炉的高效运行是整个轧线系统经济、高效运行的基础。
        参考文献：
        [1]陈焕德，丁美良，胡磊，等.梁轧钢加热炉保温性能分析及优化措施[J].上海金属，2018，40（2）：69-73.
        [2]李俊华.轧钢火焰炉节能技术综合分析与研究[J].工业加热，2014，43（6）：59-61.