步进式加热炉汽化冷却系统设计说明设计院样本

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步进式加热炉汽化冷却系统设计说明-设计院

首钢迁钢2#热轧工程步进梁式加热炉汽化冷却系统设计说明1、汽化冷却系统的设计概述1.1汽化冷却系统的冷却效果取决于汽化水的热量吸收。

对于步进梁式加热炉，汽化冷却系统设计为强制循环系统。

系统产生的饱和蒸汽进入车间蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。

1.2循环系统的主要设备如下：——炉底水梁及立柱——汽包——循环水泵（共3台）——旋转接头组给水供应系统主要设备如下：——电动给水泵——除氧器1——除盐水箱——电动除盐水泵——柴油机给水泵——加药装置加热炉炉底水梁，其外表面包扎有耐高温的保温层。

活动梁：4根；固定梁：4根；每根固定梁分为3段；每根活动梁分为3段；另外，在均热段设两根单独固定梁，各自并联进相邻的固定梁；梁的编号为：活动梁（串联结构）：2#、4#、5#、7#；固定梁（串联结构）：1#、8#；固定梁（串并联结构）：3#、6#。

2每段梁均由一根双水平管和若干立柱组成，其中一根立柱为双管立柱，是支撑梁冷却水进水和出水的接管；其它为采用带有芯管的单管立柱。

1.3主要运行参数汽包设计工作压力：0.8—1.3MPa（g）工作温度：对应压力下的饱和温度蒸发量： 13.0t/h（保温完好，10%排污率时）对应给水量： 14.3 m3/h蒸发量： 16t/h（10%保温脱落，10%排污率时）对应给水量： 17.6 m3/h蒸发量： 25t/h（40%保温脱落，10%排污率时）对应给水量： 27.5m3/h给水温度： 102~104℃系统总循环水量： 700—600 m3/h3以上参数参见X5212R1以及X5212ZK5。

2、汽化冷却系统的工作原理2.1.循环冷却回路内部冷却回路是指如下的回路：在正常工作时，汽包中的水位保持在汽包中心线以上100mm；由于本工程汽化冷却产汽送入厂区蒸汽管网，因此汽包运行压力根据管网压力确定，目前汽包工作压力确定为1.0—1.1MPa(g)。

冷却水通过汽包下降管、循环水泵、冷却水管总管，分配联箱，进入加热炉支撑水梁。

步进炉汽冷操作说明

精品线材生产线步进梁加热炉汽化冷却系统操作说明1 加热炉汽化冷却系统1.1 设计依据根据工艺专业所提委托任务书1.2 设计内容本专业的设计内容为加热炉汽化冷却及蒸汽、软水供应。

1.3 加热炉汽化冷却系统1.3.1设计条件蒸汽设计参数：蒸汽设计压力： 1.47MPa蒸汽设计温度：201︒C蒸汽工作参数：蒸汽工作压力： 1.27MPa蒸汽工作温度：194︒C1.3.2系统描述加热炉汽化冷却系统由汽化冷却水循环系统、给水系统、加药系统等组成。

1.3.3加热炉汽化冷却水循环系统由于加热炉为步进式，汽化冷却需采用强制循环系统。

系统组成为由汽包引出2条下降管（DN200），接至循环水泵进口母管（DN300），经循环水泵加压后，由出口母管（DN300）分两路（DN200）；一路接至固定梁进水母管（DN200），经固定梁各冷却回路至出水母管（DN250），由一根集中上升管（DN250）送入汽包；另一路接至步进梁旋转接头（固定给水联箱（DN250），经步进梁各冷却回路至旋转接头（固定）回水联箱（DN250），由一根集中上升管（DN250）送入汽包。

返回汽包的汽水混合物经汽水分离后，汽送入蒸汽管网，水重新循环。

炉子支撑梁为9排，4排步进梁和5排固定梁。

每排步进梁分2段，每排固定梁分2段。

步进梁冷却系统的分组以每排步进梁的前段和后段的纵梁及其立柱管组成，由连接管串联成一个冷却回路。

4组冷却回路进出水管相应地连接到给水与回水联箱上，给水与回水联箱各通过3组柔性组件和固定的给水和回水联箱连接。

其中一组柔性组件可做备用，正常运行时两组柔性组件同时流通，当一组柔性组件发生故障时，其余两组柔性组件仍能保证由足够的流通能力进行冷却，不需要停炉。

每套柔性组件由3个球形旋转接头、1个恒力弹簧支架、1个防震导向装置及2个阀门组成，以保证步进活动灵活、平稳。

前后两段步进梁共需6套柔性组件。

每组固定梁的各段也基本由一根纵梁及其立柱管组成，由连接管将固定梁的两段或三段串联成一个冷却回路。

步进式加热炉控制系统设计_

步进式加热炉控制系统设计班级：测控技术与仪器083班设计日期:2011年12月22至2012年1月2号设计地点：安徽工业大学东校区目录第一部分：步进式加热炉1. 步进式加热炉简介 (3)2. 步进式加热炉结构 (4)3. 步进式加热炉工艺流程 (5)第二部分：DCS系统地选型⒈ DCS选型注意事项 (7)⒉本设计DCS选型 (7)⒊ DCS系统硬件选型 (8)⒋组态设计 (8)⒌设备安装 (9)⒍调试 (9)第三部分：步进式加热炉控制系统设计方案⒈步进式加热炉地主要性能参数 (9)⒉步进式加热炉具体控制方案设计 (9)第四部分：DCS组态图⒈ JX-300组态 (13)⒉加热炉控制系统演示工程 (14)⒊温度报警显示 (15)⒋温度和炉膛压力监控 (16)第五部分：心得体会第六部分：参考资料一、步进式加热炉工艺流程⒈步进式加热炉简介⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁地上升、前进、下降、后退地动作把料坯一步一步地移送前进地连续加热炉.炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁.前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉.轧钢用加热炉地步进梁通常由水冷管组成.步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热.⑵步进式加热炉特点和推送式连续加热炉相比，步进式加热炉具有以下优点：1.可以加热各种形状相比地料坯，特别适合推送式炉不便加热地大板坯和异型坯.生产能力大，炉底强度可以达到800-100kg/m2 h,与推送式炉相比，加热等量地料坯，炉子长度可以缩短10%-15%.3.炉子长度不受推送比地限制，不会产生拱料、粘连现象.炉子地灵活性大，在炉长不变地情况下，通过改变料坯之间地距离，就可以改变炉内料块地数目，适应产量变化地需要.而且步进周期也是可调地，如果加大每一周期前进地步距，就意味着料坯在炉内地时间缩短，从而可以适应不同金属加热要求.单面加热地步进式炉没有水管黑印，不需要均热床.两面加热地情况比较复杂，对黑印地影响要看水管绝热良好与否而定.由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯地下面不会有划痕.推送式炉由于推力震动，使滑道及绝热材料经常损坏，而步进式炉不需要这些维修费用.7.轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳.8.可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程自动化.步进式加热炉存在地缺点：和同样生产能力地推送式炉相比，造价高15%-20%；其次步进式炉（两面加热地）炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能力地推送式炉.经数据表明，在同样小时产量下，步进式炉地热耗量比推送式炉高160KJ.⒉步进式加热炉地结构⑴步进式加热炉结构图图(2)炉底结构：从炉子结构看，步进式加热炉分为上加热步进式炉、上下加热步进式炉、双步进梁步进式炉等.上加热炉只有上部有加热装置，固定梁和移动梁是耐热金属制作地，固定炉底是耐或材料砌筑地.这种炉子几乎没有水冷结构，所以热耗较低，只能单面加热，用于较薄钢坯地加热.与推进式加热炉一样，为了满足加大钢坯地需要，步进式加热炉也发展了以下地加热方式，出现了上下加热地步进式加热炉.结构图如图（2）.此炉底是架空地，可以实现双面加热，钢坯没有紧靠在一起，也可以看成是四面受热.下加热一般只能用侧烧，上加热可以用轴向端烧嘴，也可以用侧烧嘴或炉顶端烧嘴供热.考虑到轴向烧嘴火焰沿长度方向地温度分布和各段温度地控制，某些大型步进式炉有明显地炉顶压下，而下加热段设有端墙，以免各段温度之间相互干扰.因此这样地步进式炉子长度温度调节有更大地灵活性.如果炉子宽度较大，火焰长度又较短时，可以在炉顶上安装平焰烧嘴.(3)传动机构：步进式加热炉地传动机构分为机械传动和液压传动，目前广泛应用地是液压传动方式.此种传动方式运行稳定、结构简单、运行速度地控制比较准确，占地面积小、设备质量小、比机械传动有明显地优点.由于步进式炉很长，上下两面温度差过大，线膨胀地不同会造成大量地弯曲和隆起.为解决这个问题，目前一些炉子将大梁分成若干段，各段间留有一定地膨胀间隙，变形虽不能避免，但弯曲地程度大为减轻，不致影响炉子正常工作.(4)密封结构：为了保证步进梁正常无阻碍地运动，在活动梁和移动梁之间要有一定地间隙，对步进梁来说则在梁支撑穿过炉底部分有保证它运动地足够大地开孔.这些缝隙或开孔地存在虽然是必要地，但也容易吸入冷风，影响加热质量和降低燃料利用率，也可能造成炉气外逸，危害炉底下部设备，对轧钢用步进炉则必须考虑密封问题.目前有滑板式密封和水封两种密封形式，前者密封较差，水封密封较好.⒊步进式加热炉工艺流程一般情况下，加热炉沿炉膛长度方向分为预热段、加热段和均热段.进料端为预热段，炉气温度较低，其作用在于充分利用炉气热量，给进炉板坯预热到一定温度，以提高炉子地热效率.加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现板坯地快速加热，保证板坯加热到要求地目标温度.均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯地断面温度均匀.一般用于加热小断面料坯地炉子只有预热段和加热段.图(2) 步进式加热炉炉底结构钢坯加热是热轧生产工艺过程中地重要工序.其生产过程如下：对于步进式加热炉，钢坯地移动是通过固定梁和移动梁地周期运动来实现地.钢坯位于固定梁上，移动梁反复地进行上升、前进、下降、后退地矩形运动，移动梁地每一个循环运动带动钢坯在炉前进一步，而且保证钢坯没有任何滑动.传动机构地上下运动和前后运动分别是由独立地机构完成地.步进梁地进后运动多采用油压传动方式，上下运动可以采用油压传动也可以采用电动方式.钢坯被送到加热炉外地上料辊道上，经过测长后，从装料炉门进入炉内，然后在炉内悬臂辊道上进行对中定位，通过移动梁步进机械地周期运动，一步步地前进.当钢坯被输送到出炉位置，且已达到所要求地出炉温度，当接到允许出钢信号时，钢坯加热结束，由出料悬臂辊道从出料炉门送出，送往轧机进行轧制.工艺过程如图（4）固定梁水平面321 4下降上升固定梁移动梁图（3）步进结构连铸出坯焜道装料焜道装料机口炉内固定梁预热段加热段均热段出料焜道图(4)二、DCS系统选型⒈DCS选型注意事项⒈ DCS可以用于不同地工艺过程，它是通用地控制设备.⒉经济性，应该从DCS本身价格和预计所创效益角度考虑.⒊承包方地技术力量，也就是承包方对哪一工艺过程和DCS本身比较熟悉.⒋售后服务问题，国外厂商通常情况下存在配品、备件供应价格高，且不能及时供应问题.国内地DCS厂家配品、备件供应比较及时，售后服务方面做地也比较好.也可选用.⒌ DCS地技术先进性，指系统采用了经过验证地最新技术，并有发展前途和生命力.选型不但要考虑工程规模和投资预算，还要考虑到一系列其它地因素，选型是否恰当往往从一开始就决定了该系统今后地命运，应慎重考虑.⒉本设计DCS地选型一般地工程工程，需要进行可行性研究和工程地基础设计，以确定工艺基本要求、系统地规模、测点地数目及特性（如量程、单位、阀特性、触点地常开和常闭等）、控制要求（如联锁、常规控制、特殊控制等）、需监控地流程画面（如带测点地工艺流程图样式、操作界面地样式）、报表样式及要求、控制室地布置设计等等.明确这些要求，为下一步地选型、组态、安装、调试等工作做了准备.选择浙大中控JX-300X组态系统.JX-300X系统硬件结构⒊DCS系统硬件选型根据系统实际测点和控制情况，选择系统需要地硬件设备（机柜、机笼、卡件、操作站等），使硬件配置可以满足设计中地数据监控、画面浏览等要求，并为将来地系统扩展升级留有一定地余量.加热炉I/O点数⒋组态设计根据前期设计和硬件选型地结论，用JX-300X 系统组态软件包中地相关软件实现控制站、操作站等硬件设备在软件中地配置，操作画面设计，流程图绘制、控制方案编写，报表制作等等.一般地，组态设计按照以下地步骤进行：①以系统整体构架为基础，进行总体信息地组态②I/O 组态（I/O 设备、信号参数地设置）③控制组态（控制方案地实现）④操作组态（监控画面，如流程图等）对于一个工程地组态设计，主要是指利用JX-300X DCS 系统组态软件包，在工程师站上完成地设计、配置工作，这样地组态设计基本上是按照下面地步骤进行地：1. 整理硬件及 I/O 信息，分配测点2. 建立组态文件3. 主机设置4. 控制站 I/O 组态5. 控制方案组态6. 操作站组态7. 编译、修正⒌设备安装设备安装之前，需要确定地是指控制室地环境布置是否符合 DCS 工作要求，是否具备供电条件，接地系统是否完成，机柜、操作台等是否就位，电缆地铺设是否符合标准，现场仪表地就位是否正常.确认安装地准备工作就绪以后，可以进行设备接线、卡件安装等工作.⒍调试在设备就位地基础上，可以进行组态地下载以及控制系统地调试和联调.这些工作地进行测试了系统地各设备地通讯是否畅通，硬件工作是否正常，现场设备能否按照配置正确地工作，控制方案是否满足控制要求.三、步进式加热炉控制方案设计⒈步进梁式加热炉主要性能参数炉子额定能力：90t/h有销炉底强度：500Kg/(m2*h)钢坯加热温度：1050~1080摄氏度，最高1150摄氏度燃料：高焦炉混合煤气设计发热值：7531KJ/m3煤气接点压力：8000pa炉膛控制温度：均热段1100~1200摄氏度，加热段1150~1250摄氏度，预热段700~850摄氏度，炉膛最高温度1350度烧嘴数量：均热段：共28个，加热段34个烧嘴型号： BMT-3.34煤气调焰烧嘴炉膛控制压力： 0~20Pa空燃比： 1.2~4.5（随热值调整）⒉控制系统具体方案设计加热炉燃烧控制系统对加热炉控制来说，占有很重要地地位.它对于坯料加热温度地均匀，温度控制地准确，合理地进行燃烧，节约燃料，防止冒黑烟，减少有害气体对环境地污染，都有重要地意义.传统地加热炉炉温控制通常采用并行串级控制方法或双交叉限幅控制燃烧方法.并行串级控制方法比较简单、实用，而且负荷跟踪速度较快，但是在动态特性变化比较频繁地生产过程只能中，不能保持空气、燃料地较好跟随关系，难以实现最佳空燃配比.而双交叉限幅控制方法则能保证最佳空燃配比地实现，但同时也导致了整体上负荷跟踪速度地降低.⑴炉温控制采用具有快速补偿响应及抗积分饱和功能地双交叉限幅燃烧控制方法.加热炉各段炉温控制采用PID控制，过程值来自于选定地热电偶地测量值.2根热电偶检测地温度偏差回路实时监视偏差值，温度偏差高时将报警提示操作工.炉温控制器有自动、手动两种控制方式.当煤气/空气调节阀输出达到60%以上而煤气/空气地流量过程值低于20%时，煤气/空气显示故障并停段.在燃烧负荷发生急剧变化地情况下，由于空气流动管道与煤气流动管道特性间地差异，各阀门地响应速度和系统地响应速度不同，会带来缺氧燃烧现象和过氧燃烧现象地发生.当负荷增加时，燃料系统所需地煤气流量和空气流量理论上同时上升，但由于空气流量通常滞后，燃烧空气过少，此时燃料不能得到充分燃烧，致使热效率降低，同时造成烟囱冒黑烟，污染环境.相反负荷减少时，燃烧空气过多，多余地空气被加热后随废气一同带走，造成热效率降低，因此在燃烧控制中采用双交叉限幅控制.其结构是以出炉温度为一个主控回路，煤气流量和空气流量构成两个并联串级控制系统.其中，温度控制器是主控制器，实现温度地粗调，煤气流量控制器和空气流量控制器是平行地副控制器，完成精确控制.通过双交叉限幅，副回路控制器会在主回路地输出以及防止燃烧系统出现过氧和缺氧燃烧地上下限中选择一个合适地值给副回路控制器作为设定值，这样，煤气流量和空气流量会严格地按照一个合理地比值交替地上升，使实际地空燃比保持在合理地范围之内，从而克服了传统地串级控制系统存在地不足.具有快速补偿响应功能地交叉限幅控制方法,双交叉限幅燃烧控制地响应速度受燃料流量控制和空气流量控制,响应速度地制约取决于其应较慢一方,通常是空气流量.控制地响应速度在炉温设定值动态优化设定地燃烧系统中,这一问题显得尤为突出通常地解决方法,是当炉温设定值地变化率较大时,取消双交叉限幅功能代之以串级并行控制.本文采用地方法是在现有地双交叉限幅燃烧控制地基础上增加一快速响应功能,以改善空气流量控制系统地响应速度.这种控制方法主要思想是在正常状态下采用双交叉限幅燃烧控制方法,当负荷大幅度升降其变化超过响应速度,较快地燃料系统限制地能力时,燃料系统限制环节地输入输出之差,经动特性补偿方向性增益补偿和补偿量限制环节后,与空气系统限制环节地输出相加,此信号作为空气流量控制系统地设定值.实行强制性前馈作用以此来加快空气系统地响应速度,迅速解除对燃料系统地限制作用.图中A 为炉温调节器地输出,B和 D分别为根据空气流量测量值求得地黑烟界限和空气过剩界限，C 和 E分别为根据燃料流量测量求得地黑烟界限和空气过剩界限，K1-K4 为偏置数,β为量程修正系数,μ为空气过剩率设定.⑵煤气/空气流量控制当空气和煤气管道压力过小地时候会造成回火事故，使加热炉既不能正常工作.为了保证不发生这样地事故，煤气管道压力不能太小，因此需要在煤气和空气管道压力持续减小，而温度调节系统无法发挥作用地时候需要完全切断煤气供应，对燃烧系统进行保护，以防止回火，造成不必要地损失.煤气空气管道压力控制系统框图如图(5)所示：压力设定压力控制器电动调节阀气体管道压力检测变送图（5）管道压力控制框图图其控制流程图如图(6)所示：图（6）管道压力控制流程图⑶炉膛压力控制炉膛压力是实现加热炉自动控制地一个重要参数.当炉膛压力过高时，火烟就会从入(出)料口处大量冒出.这不仅使大量有效热量散失，增加炉子地燃料消耗，而且也容易烧坏炉子地钢结构和炉墙钢板，降低炉子地使用寿命.同时，炉压过大引起地冒火还会导致劳动环境地恶化.当炉膛压力过低时，会吸入大量地冷风，不但增加炉子地热耗还会增加钢坯地氧化烧损，甚至引起烧钢.因此，必须对炉膛压力进行有效控制.在加热炉最佳燃烧控制系统地基础上，炉膛压力控制可以通过控制烟道闸门地开启度或引风机调速来实现.炉膛压力主要通过设于排烟管道上调节阀地开度进行调节，正常时应保持炉膛微正压10~20Pa，以防止外部冷空气侵入和火焰外逸.以均热段炉压测点为被控参数，蓄热系统地排烟管道上地调节阀为操纵量.以炉气平衡出发，烟道排烟量应该以供风量相平衡，故采用简单地单回路控制系统对炉膛压力进行控制，有压力检测变送装置反馈回来地信号与给定值进行比较，当炉膛压力增大时，增大烟道阀门地开度；当炉膛压力减小时，减小烟道阀门地开度；炉子待轧熄火时，烟道闸门应完全关闭，以保证炉温不会很快降低.炉压控制系统方框图如图(7)所示：图（7）炉内压力控制框图其控制流程图如图(8)所示：四、DCS组态图⒈JX-300组态图出口压力PTPCPr+烟道图（8）炉内压力控制流程图⒉加热炉控制系统演示工程⒊温度报警显示⒋温度和炉膛压力监控五、心得体会通过这次地过程控制课程设计，我学到了很多，不仅仅是知识方面.刚接触到这个题目，感觉非常棘手，对各种只是都不了解，因而，就开始了搜索资料地过程.但是网上地资料也并不是很全面，很多东西还是很模糊，也去图书馆查阅了一些资料，再结合这自己所学地知识，慢慢地摸索出了一些门道.课程设计是一个综合性地题目，它包括地不只是过程控制地知识，还有像DCS，自动控制原理等等地知识地结合，是融会贯通地.这就让我将自己大学几年里学地知识综合到了一起，对自己所学地知识体系有了更进一步地理解.老师也进行了课程设计地答疑，让一些同学分享了自己做课程设计地经验，再加上老师地讲解，我对这次课程设计地思路、知识有了更加深刻地认识，也给我做课程设计时有了一定地指导方向.通过我们小组成员地共同努力，我们成功地将这次过程控制课程设计完成了.这次课程设计，让我学到了不少实际工程运用地知识，加深了我对课本知识地理解.同时，也锻炼了我对于问题分析，进而进行搜索、汇集、整理资料地能力.不仅如此，他还增强了我地团队意识，学习了团队地精神.总之，这是课程设计不只是一次知识地领悟，而且是对我人生发展地综合考验.我也能不断督促自己做地更好，不断地进步.六、参考资料1.《自动化仪表与过程控制》施仁，刘文江，郑辑光编第3版北京：电子工业出版社2. 电子文献：中国优秀硕士学士论文（加热炉控制）3. 浙大中控JX-300X系统与应用【期刊论文】周小力4.《组态软件应用指南:组态王Kingview和西门子WinCC》王善斌主编北京:化学工业出版社,20115.《分布式控制系统(DCS)设计与应用实例》/王常力, 罗安主编北京:电子工业出版社,20046.电子文献：中国优秀硕士学位论文（加热炉控制）。

德钢加热炉汽化冷却装置施工综合方案样本

德钢加热炉汽化冷却装置施工综合方案三、编制依据：1、德钢厂安装工程施工承包合同2、鞍钢设计院提供的施工图纸3、《现场设备,工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-98)4、《工业管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)5、《工业金属管道工程质量检验评定标准》(GB50184-93)6、压力管道质量体系文件：6．1《压力管道安装质量手册》6．2《压力管道安装程序文件》6．3有关压力管道安装作业指导书7、其它有关规定。

四、工程概况：1、工程概述：云南得胜钢厂60万吨高线步进式加热炉汽化冷却装置包括软水加压系统、汽包给水系统、循环管道系统、除氧系统、汽包排汽、放水、排污系统。

软水：设计温度50。

C MPa锅炉给水：MPa 设计温度50。

C循环水：入口：MPa 设计温度201。

C出口：MPa 设计温度201。

CMPa本加热炉汽化冷却的循环系统采用强制循环系统，配备了一套循环水泵系统，系统内包括两台电动循环水泵和一台柴油循环水泵，正常情况下电动循环水泵一台运行一台备用；停电情况下柴油循环水泵运行保证加热炉炉底支撑管不断水。

2、任务重：压力管道施工要求质量要求高。

无论是从管道除锈、打坡口、焊接、试压都要进行严格的检查，所以在管道安装过程中，又要保证工期的顺利完成，给施工提出了更高的要求。

3、施工条件差：德钢厂施工场地狭小，施工过程中管道安装位于狭小的炉底，管线众多，稍不注意就与设备相碰，给安装调整工作带来一定的困难。

3、施工交叉作业突出：管道在施工过程中，土建5m平台也在交叉施工，安全要求比较突出。

5、必须按压力管道质量体系文件进行施工压力管道施工过程的监管要求严格，施工过程中要严格按照技术规定进行施工，施工保证环节多。

为确保施工质量，必须严格压力管道施工验收规范规定进行施工，施工过程中严格按规范进行检查。

2、工程实物量：压力管道系统实物量见表1。

五、施工准备：1、施工前施工技术人员应熟悉施工图纸，了解施工中的重点难点。

毕业设计任务书(步进式加热炉)

年月日
院长(系主任)(签字)：
年月日
注：此页装订在学生毕业设计说明书（论文）首页。
13-15周：撰写设计说明书并修改、打印、装订等，准备毕业答辩。
4、主要工作：
（1）写出设计说明书1份并完成整个炉子的主视、俯视、侧视图三视图的绘制。
（2）查阅1篇加热炉方面的英文文献，译成中文，累计0.3万汉字左右。并将论文摘要翻译成英文。
（3）参考文献至少7篇，其中1~2篇为外文文献。
指导教师(签字)：
毕业设计(论文)任务书
课题名称
轧钢厂220t/h步进式加热炉设计
课题类别
设计类
论文类
课题来源
生产实际
科研实际
社会实际
其它来源
√
√
一、毕业设计(论文)要求、设计参数、各阶段实践安排、应完成的主要工作等
1.要求：
以鞍钢厚板厂步进梁式连续加热炉为背景，进行工艺参数的计算；，结合实际生产工艺要求设计步进式加热炉；按照设计参数的要求进行炉型、燃料种类、燃烧装置等诸多设计方案的选择和论证，对燃料燃烧、炉膛热交换、金属加热、炉子主要尺寸、炉子热平衡等项目依次进行计算。在设计计算的基础上，对加热炉炉型、供热装置、供风系统等进行了合理布局。
2.设计参数：
（1）炉子生产率G＝220t/h；（2）被加热金属钢种：低碳钢；
（3）料坯尺寸：230×1150×10000mm；
（4）金属加热参数：金属加热开始时的表面温度t始＝20℃，金属加热终了时的表面温度t终＝1250℃，金属加热终了时的断面温差∆t≤30℃；
（5）燃料：高焦炉混合煤气，低发热量：Q＝1800 kal/Nm3。
高炉煤气与焦炉煤气成份表
成份
CO
CO2

步进梁式加热炉汽化冷却的应用研究

另外．最主要的是：经过技术改造改善了运行水质，减少甚至杜绝了管道的堵塞与腐蚀，延长了步进梁式加热炉冷却构件的使用寿命，减少了停产检修时间，提高了作业率。这一部分的经济效益是十分可观的。再加上系统改为汽化冷却后，减少了钢坏上的“黑印”，也减少轧制过程中的生产事故，提高了轧制质量。
步进梁式加热炉的冷却构件主要是固定梁与活动梁对固定粱来讲，就我厂目前的技术与实际运行经验，安全可以借鉴推钢式汽化冷却技术来代替水冷却系统。但对步进活动梁来说．由于它要求上升、前进、下降、后退这四个动作为一个活动周期，并周而复始，不断重复运动。这就要求管道的联接必须能承受一定的温度，一定的压力并作长期旋转活动而不渗漏的柔性组件联接。这是步进梁式加热炉汽化冷却技术成功与否的关键所在。其次．步进炉冷却构件的联接管的数量与汽包的高差等因素,较推钢式有极大的不同．其汽化冷却的计算、水量合理分配，特别是安全运行问题亦必须在设计中给予足够的重视。
三、步进式加热炉汽化冷却技术的现实性与可行性
推钢式加热炉采用汽化冷却技术．实践证明可达到省能、省电、省水，能够将回收的热量有效地予以利用．可以延长炉内冷却构件的寿命，减少被加热钢坯上的黑印，减少加热炉生产事故，使加热炉运行更加安全可靠若步进式加热炉的冷却系统也能改为汽化冷却系统，则其现实意义将比推钢式加热炉更加显著。
2、步进加热炉冷却系统．根据其结构形式不同．由原来的工业水冷却系统改造成汽化冷却系统、软水密闭循环系统、工业水冷却系统等三个部分，用于上钢二厂步进梁式加热炉上。实践证明，采用联合冷却装置，保证了不同结构的冷却构件得到合理冷却，设计技术合理，运行安全可靠，可为同类型设计提供有益的借鉴。
3、本项目中的柔性组件的关键设备活动接头，经实践证明运行时转动灵活可靠，密封性能好。在高压、高温(1．6MPa、200℃)下长期使用不渗漏，安全能替代进口专利产品满足步进梁式加热炉汽化冷却装置正常运行的需要,该设备结构简单，造价低廉，开创了我国转动阀门的新品种。具有广阔推广应用价值。

步进式加热炉汽化冷却系统设计说明-设计院

首钢迁钢2#热轧工程步进梁式加热炉汽化冷却系统设计说明1、汽化冷却系统的设计概述1.1汽化冷却系统的冷却效果取决于汽化水的热量吸收。

对于步进梁式加热炉，汽化冷却系统设计为强制循环系统。

系统产生的饱和蒸汽进入车间蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。

1.2循环系统的主要设备如下：——炉底水梁及立柱——汽包——循环水泵（共3台）——旋转接头组给水供应系统主要设备如下：——电动给水泵——除氧器——除盐水箱——电动除盐水泵——柴油机给水泵——加药装置加热炉炉底水梁，其外表面包扎有耐高温的保温层。

每段梁均由一根双水平管和若干立柱组成，其中一根立柱为双管立柱，是支撑梁冷却水进水和出水的接管；其它为采用带有芯管的单管立柱。

1.3主要运行参数汽包设计工作压力：0.8—1.3MPa（g）工作温度：对应压力下的饱和温度蒸发量：13.0t/h（保温完好，10%排污率时）对应给水量：14.3 m3/h蒸发量：16t/h（10%保温脱落，10%排污率时）对应给水量：17.6 m3/h蒸发量：25t/h（40%保温脱落，10%排污率时）对应给水量：27.5m3/h给水温度：102~104℃系统总循环水量：700—600 m3/h以上参数参见X5212R1以及X5212ZK5。

冷却水通过汽包下降管、循环水泵、冷却水管总管，分配联箱，进入加热炉支撑水梁。

步进梁式加热炉汽化冷却步进装置立式结构 (1)__tr

步进梁式加热炉汽化冷却步进装置立式结构程链(中冶赛迪公司动力设计部, 重庆 400013)[摘要] 介绍了步进梁式加热炉汽化冷却系统中的步进装置采用立式结构的技术方案，论述了立式结构的具体形式、旋转式球形接头的运行轨迹和受力分析，并通过试验对理论研究进行了验证，为在国内冶金行业大型步进梁式加热炉汽化冷却系统步进装置采用立式结构提供了理论上的保证，和实际经验。

[关键词] 汽冷装置强制循环水梁及立柱立式结构1 概述1971年德国波鸿厂300 t/h 板坯步进梁式加热炉(下称步进炉)汽化冷却装置(下称汽冷装置)投运后，各国竞相采用，至1998年国外已有60余座。

从70多座。

1993年1月上钢二厂140 t/h 迪公司)设计，年获冶金部科技进步三等奖，重庆院申报了发明专利[1]，1999年41997年9月列为“九五”划项目。

计或建设中的8座。

全部设备国产化的坯步进炉汽冷装置于2000年7见表1。

2 步进炉冷却方式及比较步进炉冷却方式及比较详见表3 汽冷装置循环冷却原理头和循环回路下降管中欠饱和水与上升管中汽水混合物的密度差产生的流动压头克服回路总阻力而形成的。

立柱管由带芯管的套管组成，外管受热，芯管不受热，立柱管是靠芯管内外介质的密度差产生的流动压头克服芯管内外阻力形成自然循环。

循环流动中利用水变为蒸汽吸收大量的热而冷却水梁及立柱。

循环冷却原理图如图1所示。

示：())1(0098.0/=∆+∆+∆=∆=−+=∑s ld x qs sh P P P P H Hp S γγ表1 国内在用和在建的步进炉汽冷装置加热炉汽冷装置用户名称能力(t/h) 数量座压力(MPa) 蒸发量(t/h.台)循环方式设计单位投产时间上钢二厂 140 1 0.8 3 强制重庆院 1993年新沪钢厂 80 1 0.8 4 强制重庆院 1996年西安轧钢厂 70 1 0.8 3.5 强制重庆院 1998年鞍钢热轧厂 270 2 1.3 12 强制德国莱林公司 1999年石钢热轧厂 80 1 0.8 4 强制法国斯坦因 1999年本钢4号炉 250 1 1.3 11 强制重庆院 2000年宣钢热轧厂 100 1 1.3 4.5 强制重庆院、首钢院 2001年武钢二热轧 300 2 1.3 15 强制日本中外炉 2002年梅钢2号炉 210 1 1.3 10 强制重庆院 2001年梅钢3号炉 210 1 1.3 10 强制重庆院建设中武钢中板厂 110 1 1.27 8.5 强制重庆院 2002年上钢一钢 300 3 1.6 20 强制重庆院 2003年本钢5号炉 250 1 1.3 11 强制中冶赛迪 2004年太钢热轧厂 300 3 1.4 15 强制中冶赛迪 2006年八钢热轧厂 250 1 1.3 11 强制中冶赛迪 2006年宝钢三热轧 250 4 1.6 11 强制中冶赛迪 2007年安阳炉卷加热炉 250 1 1.0 11 强制中冶赛迪 2005年安阳1780 250 1 1.0 11 强制中冶赛迪 2006年武钢1580热轧厂 300 1 1.3 10.7 强制中冶赛迪建设中本钢3号加热炉 250 1 1.3 11 强制中冶赛迪设计中本钢三热轧 300 4 1.3 9.2 强制中冶赛迪设计中太钢4号加热炉 260 1 1.6 17.9 强制中冶赛迪设计中承德热轧厂加热炉 290 2 1.3 12.8 强制中冶赛迪设计中泰钢加热炉 180 1 1.3 11.5 强制中冶赛迪设计中八钢2号炉 250 1 1.3 11 强制中冶赛迪设计中宝钢条钢厂 240 1 1.9 7.2 强制中冶赛迪设计中安钢3号炉 250 1 1.0 11 强制中冶赛迪设计中∆4 汽冷装置系统组成、主要设备及功能汽冷装置由循环水、软水制备、给水及除氧、排污和取样系统组成。

步进式加热炉加热质量控制系统的方案设计书

步进式加热炉加热质量控制系统的设计摘要：目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

本文通过对步进式加热炉加热质量控制系统的设计，从而反映出当今自动化技术的发展方向。

同时，介绍了软件设计思想和脉冲式燃烧控制技术原理特点及在本系统的应用。

一、引言加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。

随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。

我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大，操作不当时会粘钢造成生产上的问题，难以实现管理自动化。

由于推钢式炉有难以克服的缺点，而步进梁式炉是靠专用的步进机构，在炉内做矩形运动来移送钢管，钢管之间可以留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦，出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活等特点，其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。

全连续、全自动化步进式加热炉。

这种生产线都具有以下特点:①生产能耗大幅度降低。

②产量大幅度提高。

③生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PLC或DCS系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。

传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。

本工程是某钢铁集团新建的φ180小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备。

二、工艺描述本系统的工艺流程图见图1图1 步进式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉。

装出料方式：侧进，侧出。

炉子布料：单排。

活动梁和固定梁均为耐热铸钢，顶面带齿形面，直径小于141.3mm钢管，每个齿槽内放一根钢管。

步进梁式加热炉汽化冷却系统设计研究

ｗｈｌｓｓｅｏｅｙｔｍ．
【ｅｏｄ】ｗｌｎ－ｅｍｆｒｃ；ｖｐｒｔｎｃｏｎ；ｎｒａｉＫｙｗｒｓａｉｂａｎｅｅａｏｉｏｌｇｅｅｓｖｇｋｇｕａａｏｉｙｇｎ１引言 ‘
水梁１Ｊ４０ｋ的热量，而汽化冷却方式是利用汽化潜热来带走水梁热量，以国内汽化冷却主流设计压力０Ｐ为例，这种压力条件下的汽化潜热为．Ｍａ８２００ｋ／ｇ饱和水焓为７２ｋ／ｇ这样采用汽化３Ｊ，ｋ４Ｊ，ｋ冷却ｌ水能带走２７２ｋ热量，７Ｊ也就是说，一般条件下汽化冷却方式的用水量是水冷方式用水量的
【要】摘从节能和安全生产两方面出发，阐述了步进粱式加热炉采用汽化冷却的优势。介绍了我国两种
炉型采用加热炉汽化冷却的发展过程。说明了保障整个系统安全稳定运行的关键设计工艺和技术。
【关键词】步进梁式加热炉；化冷却；汽节能
【中图分类号】Ｔ０１Ｑ５．５
删Ｅｇｎｅｉｇ＆ＴｃｎｌｙＣｒｏａｉ，ＭＣ，Ｍａｎｈｎｎｕ４０５ｈｎ） ∽ ｎｉｅｒｎｅｈｏｏｏｒｔｎｇｐｏＣａｓａ，Ａａｉｎａｔｏｅａｏ，ｔｄａｔｅｏｖｐｒｔｎＡｓａｔａｅｎｅｅｙｓｎａｄｓｅｐｒｉｒｇｖｇｆｙｔｎｈａｖｎｇｓｆａｏｉｅａｅａｏ
其次是节能。因为５ｃ０ｃ左右的热水是不能二
次利用的低档热源，而饱和蒸汽能够满足生产和生活用汽的要求，随着各大钢铁企业综合管线改造的完成和我国低参数蒸汽利用技术的逐步完善，汽化冷却相对水冷的优势将会更加显现．也将改变我国南方多水地区钢铁厂还在采用水冷方式的局面。另外还能保证安全、高效、高质量生产。最主要点是防止结垢，因为水冷方式是通过温差传热，温

加热炉汽化冷却系统__tr

Keywords: ｅｖａｐｏｒａｔｅｄｃｏｏｌｉｎｇ；ｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｐｕｍｐ；ｆｌｏｗ
０引言
加热炉水梁的冷却方式直接影响钢坯的加热效果和水梁的使用寿命，从而影响钢坯的加热质量和生产效率。因此选择合适的水梁冷却方式十分重要。莱钢宽厚板加热炉采用了汽化冷却系统。系统产生的饱和蒸汽送入蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。该系统运行稳定、冷却效果好、能回收余热，达到了充分利用能源的目的。
ＨＭＩ及ＰＬＣ控制系统
加热炉汽化冷却系统
王跃军，董京帅，李洪哲（山东莱芜钢铁集团自动化部，山东莱芜２７１１０４）
摘要：从汽化原理、自动控制原理方面等介绍了自动控制在加热炉汽化系统中的应用。关键词：汽化冷却；控制阀；循环泵；流量
Heating Furnace Evaporated Cooling System
给水泵房中设有一套磷酸盐加药装置，磷酸盐药液通过加药泵加到给水中。
３．５蒸汽送出
通过蒸汽送出管，加热炉汽化冷却系统产生的饱和蒸汽进入蒸汽管网。蒸汽送出管上装有流量测量装置，可在操作台上显示蒸汽产量。当蒸汽流量超过最大允许蒸汽产量时，炉底的保温即需要更新。汽包的压力通过蒸汽送出管上的控制阀控制。在蒸汽送出管的末端装有止回阀以防止蒸汽从管网倒流回汽包。
在正常工作时，汽包中的水位保持在汽包２／３以上，汽包压力保持在设定值以上，水温为饱和温度—１９４ ℃。
内部循环冷却回路如图１所示。冷却水通过循环泵吸入管、循环水泵、冷却水总管，进入加热炉支撑梁的冷却水进水联箱。活动梁的活动进水联箱通过旋转接头组与活动梁进水固定联箱相连。冷却水从进水联箱
３６ｗｗｗ．ａｕｔｏ－ａｐｐｌｙ．ｃｏｍ自动化应用

步进梁式加热炉汽化冷却系统的设计及应用

汽化冷却与工业水冷相比有以下优点：
（１）耗水量少。同等热负荷的情况下，汽化冷却的耗水量比水冷的耗水量少得多。例如，采用水冷，
假设进出口水的平均温差为２５℃ ，则１ｋｇ水所带
走的热量仅为１０４ｋＪ。而采用汽化冷却之后，假设
设计压力在０．８ＭＰａ，这时饱和水焓是７４２ｋＪ，ｋｇ，汽化潜热是２０３０ｋＪ／ｋｇ，因此１ｋｇ水所能带走的热量为２７７２ｋＪ。在炉底热负荷相同的情况下，汽
１引言
阻力而形成的。水梁单立柱管是由带芯管的套管组
我国是钢铁产量大国，钢铁生产企业是能源消
成，外管受热，芯管不受热，立柱管是靠芯管内外介质的密度差产生的流动压头克服芯管内外的流动
阻力，形成自然循环来冷却的。循环流动过程中利
ＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓａｖｅｄｅｎｅｒｇｙ，ｐｒｏｌｏｎｇｅｄｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｃｏｏｌｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｉｆｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｒｅｈｅ￣ｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ；ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

步进式加热炉控制系统设计

步进式加热炉控制系统设计目录第一部分：步进式加热炉1. 步进式加热炉简介.................................................................................3. 步进式加热炉结构 (4)3. 步进式加热炉工艺流程 (5)第二部分：DCS系统的选型⒈DCS选型注意事项 (7)⒉本设计DCS选型 (7)⒊DCS系统硬件选型 (8)⒋组态设计 (8)⒌设备安装 (9)⒍调试 (9)第三部分：步进式加热炉控制系统设计方案⒈步进式加热炉的主要性能参数 (9)⒉步进式加热炉具体控制方案设计 (9)第四部分：DCS组态图⒈JX-300组态 (13)⒉加热炉控制系统演示工程 (14)⒊温度报警显示 (15)⒋温度和炉膛压力监控 (16)第五部分：心得体会第六部分：参考资料一、步进式加热炉工艺流程⒈步进式加热炉简介⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。

炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。

前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。

轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。

步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。

⑵步进式加热炉特点⒉步进式加热炉的结构⑴步进式加热炉结构图图（1）⒊步进式加热炉工艺流程一般情况下，加热炉沿炉膛长度方向分为预热段、加热段和均热段。

进料端为预热段，炉气温度较低，其作用在于充分利用炉气热量，给进炉板坯预热到一定温度，以提高炉子的热效率。

加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现板坯的快速加热，保证板坯加热到要求的目标温度。

均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。

一般用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。

钢坯加热是热轧生产工艺过程中的重要工序。

其生产过程如下：对于步进式加热炉，钢坯的移动是通过固定梁和移动梁的周期运动来实现的。

步进梁式加热炉汽化冷却装置的设计探讨

步进梁式加热炉汽化冷却装置的设计探讨摘要：重点介绍了南钢新中棒180t/h步进梁式加热炉汽化冷却装置的组成、基本原理、结构及使用效果。

对同类加热炉的设计具有一定的指导作用。

关键词：步进梁式；加热炉；汽化冷却；中图分类号：tg155.1+21引言步进梁式加热炉具有加热速度快、加热均匀、烧损少，可调节装钢量、减少和防止钢坯脱碳、可防止拱钢和粘钢，易出空炉料、可缩短凉炉检修和开炉升温周期、易于采用计算机对钢坯跟踪等优点。

轧钢加热炉冷却构件的冷却有工业水冷却和汽化冷却两种方式。

工业水冷却存在以下问题：水中含钙镁离子、溶解氧和杂物、影响轧机生产；为防结垢，水温控制在小于等于55度，致使循环水量大，能耗高；有室外冷却水系统，占地大；水温低致使钢坯黑印加重。

余热不回收，不能直接回收投资。

步进梁式加热炉的水梁和立柱采用汽化冷却的优点：1.在水梁和立柱中循环流动的水是软水，能延长水梁和立柱的使用寿命，减少停炉维修时间，增加了轧制产量。

2.由于在水梁和立柱中的循环水温度比较高，能减轻钢坯的黑印，提高了待轧坯料的加热质量。

3.汽化冷却装置能产蒸汽，回收热能，降低能耗，节能效益显著。

4.较之水冷却，布置紧凑，补充水量少，有效回收热能。

5.汽化冷却装置的一次性投资虽然比较大，但能回收蒸汽，节约用水，投资回收约需2年～2年6个月。

目前国内大部分轧钢加热炉已采取汽化冷却技术。

2.南钢步进梁加热炉汽化冷却装置2.1、加热炉主要参数以南京钢铁厂新中棒180t/h步进梁式加热炉工程为例，本工程设步进梁式加热炉一座，加热炉额定生产能力为180t/h（冷坯），有效炉长为42.96m、炉宽13.1m、炉底有效面积600m2；加热钢种为优质碳结钢、合金结构钢、冷镦钢、齿轮钢、弹簧钢、轴承钢、易切钢和锚链钢等。

加热炉设两套液压步进机构、两套提升和平移框架；按其功能分：均热段炉温：1200～1220℃，加热段炉温：1240～1260℃；预热段炉温：1000～1150℃。