钢坯加热炉温度控制系统
可编程序控制器加热炉燃烧控制系统
可编程序控制器加热炉燃烧控制系统0 前言以煤气为燃料的退火炉是目前锻造工业应用广泛一种高效的工业炉。
要保证工业炉的燃烧稳定，炉温、路压等工艺参数的自动控制是非常重要的，同时大能耗工业炉采用可编程序控制器技术进行燃烧控制，即能从控制方法上降低能耗、节省能源，是一种即能提高产品经济效益又熊减少污染、改善生产环境节能技术。
加热炉耗能越大，燃烧控制问题越突出，则可编程序控制器控制效果也就越明显，效益也越高。
控制方案中，炉温控制燃烧系统最具关键性，以此为重点就方案的设计要点作简要阐述。
受某厂委托，在该厂lz50火车轴工业炉项目中，选用美国schneider公司的momentum系列可编程序控制器系统对一台推钢式加热炉和一台步进式退火炉进行燃烧控制，并承担控制系统的系统设计、安装、调试和现场投运工作。
系统工艺如下50号钢坯经加热炉加热至1200℃后，由推钢机推出，经800吨锻压成为火车轴形状，自然降温后，送入步进退火炉，经800℃温度时间曲线热处理后，自然冷却。
本系统于当年底经由铁科院验收正式投入使用，一直运行良好，各项技术指标完全达到了原设计要求和工艺操作的要求；其中，炉温波动小于±10℃，升降温速度较快（每升降’50℃/5-6min），经济和社会效益显著，一年内即可收回本系统的全部投资，厂方对此表示满意。
1 系统构成及其特点推钢式加热炉有3个加热控制区：预热段、加热段、均热段；燃料采用焦炉煤气，钢表面加热温度范围为1100-1250℃。
对系统控制效果的要求如下：1）3个加热控制区温度控制精确度为±1%；2）炉膛压力控制在±lmmh2o之间；3）钢坯半自动，控制系统运行稳定可靠；步进式退火炉有3个加热控制区：预热段、加热段、均热段；燃料采用焦炉煤气，钢表面加热温度范围为600-800℃。
对系统控制效果的要求如下：4）3个加热控制区温度控制精确度为±1%；5）炉膛压力控制在±lmmh2o之间；6）进出钢件在全自动情况下，控制系统运行稳定可靠。
轧钢加热炉工作原理
轧钢加热炉工作原理
轧钢加热炉是用于加热钢坯至适宜轧制温度的设备。
其工作原理如下：
1. 物料进料：钢坯通过输送机或卷扬机进入加热炉内。
2. 加热方式：加热炉主要通过燃烧燃料（如天然气、煤气等）或者电加热来加热钢坯。
燃气加热炉会引入燃气，并通过燃烧室进行燃烧，产生高温烟气，通过炉膛内管道将烟气传递给钢坯，从而加热钢坯。
电加热炉则直接通过电流通电加热。
3. 加热控制：加热温度是关键控制参数之一。
加热炉内通常会安装温度传感器以监测钢坯温度，并根据设置的加热曲线进行控制。
控制系统会调节燃气进气量或者电流大小来达到预定的加热温度。
4. 保温期：钢坯达到预定的加热温度后，会停留在加热炉内一段时间进行保温，以确保温度均匀，并使物料的内部温度与外部温度达到平衡。
5. 出料：加热完成后，钢坯通过输送机或卷扬机从加热炉中取出，进入后续的轧制工序。
总的来说，轧钢加热炉通过燃气燃烧或电加热的方式，将钢坯加热至适宜的轧制温度。
通过控制加热时间和温度，确保加热效果的均匀性和满足工艺要求。
加热炉操作时的技术控制
加热炉操作时的技术控制
钢坯在加热炉内加热过程，分为预热段（靠燃料余热加热钢坯）、加热段（钢坯的表面温度先达到加热要求）、均热段（钢的芯部也达到加热要求）三个部分。
加热炉技术控制为：
1、三段温度控制
加热温度控制主要根据钢坯的化学成分和Fe-C相图来确定，即要保证加热温度合理，又要保证钢坯的相变均匀合理，温度控制一般为：预热段900℃，一加热段1100-1200℃，二加热段1200-1280℃，均热段1200-1260℃。
2、合理调节空燃比
空燃比调节对加热质量影响较大，空燃比过高，钢坯表面质量差，氧化铁皮厚，影响成材率;空燃比过低，煤气不能完全燃烧，影响能耗。
合理的空燃比为2.5左右。
3、能耗方面控制
1）为防止加热炉冒黑烟，实际空燃比过高
对策：控制残氧比例，合理控制风量，保持炉内压力平稳;减少冷风吸入量，降低空气比例。
2）加热炉内侧墙、炉顶局部、步进梁耐火材料脱落
对策：加强炉墙保温，定期修复，加强点检，认真观察各部位耐火材料的状况，减少不必要的热传导。
3）加热炉氧化皮产生
对策：严格控制加热温度，尽可能降低炉内氧气气氛，以弱氧化气氛为主，减少钢坯在炉时间，即保证加热质量，又降低能耗。
4）随着加热炉使用时间的延长，加热炉性能下降，热效率逐渐降低
对策：加强加热炉管理，定期检修，防止跑、冒、滴、漏、减少能源损失。
加热炉正常停炉如何操作
将加热炉的烟道气改旁路，停引风机，关闭集合烟道挡板。
加热炉操作由自动改手动控制。
按工艺规定的降温速度降低炉温，按点火顺序逐步关闭火咀，待炉膛温度降至250℃以下时，加热炉彻底灭火；关闭燃烧器的所有手阀、压控的上下游阀及付线阀、长明灯手阀。
步进式加热炉温度控制系统的设计与应用
步进式加热炉温度控制系统的设计与应用摘要随着世界能源危机的日益加深和现代化工业生产对钢材需求量的日益增加，在钢铁产业中如何节能成了人们越来越关注的问题。
在轧钢生产线上，步进式加热炉是最重要设备之一，传统加热炉燃烧过程中不仅能耗高，而且温度控制精度差。
本文针对加热炉普遍存在的问题，给出了系统的解决方案。
关键词步进式加热炉；温度控制；设计；应用中图分类号tf7 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）47-0110-02目前，钢铁已被广泛应用于机械、航空航天、国防等各个领域，它是每个国家国民经济的基础原料，在国民经济发展中占有相当重要的地位。
另外，随着世界能源的日益消耗，人们对节能的日益关注，而加热炉的耗能占钢铁工业耗能的近1/4，是钢铁产业的耗能大户[1]。
自70年代以来，各个钢铁企业为了节省能耗，都不断致力于加热炉的节能控制的研究，以便在保证钢铁质量的同时，降低能耗，提高加热炉的效率。
传统的加热炉都是采用pid系统根据炉温偏差及煤气、空气实际流量来控制，但是由于煤气热值突然改变时，炉温变化比较慢，再加上步进式加热炉非线性、、大惯性、强耦合、大滞后等特点，采用pid控制方式效果就会较差。
因此为了使加热炉燃烧过程普遍存在的温度控制精度差、钢坯温度波动严重、能耗高等问题得到有效解决，我们需要针对步进式加热炉设计新的温度控制系统，以提高能源的利用率。
1 步进式加热炉的结构目前国内钢铁企业大多采用步进式加热炉，它的主要作用是通过结构上独立的上下运动和前后运动的移动粱和固定粱的反复上升、前进、下降的过程将钢坯一块一块加热后托出放置在炉子出料侧的辊道上，然后用辊道送往轧机进行轧制。
步进式加热炉自装料端至出料端可以分为预热、加热和均热三段。
为了提高炉内的传热效果，在加热段和均热段之间设有压下炉顶，在加热段、均热段的侧面炉墙的下部还有烧嘴，这样可以实现全部辐射。
坯料进入到加热炉后，首先要经过预热段进行缓慢的升温，然后再进入加热段进行加热使钢坯的平均温度达到轧制温度，最后进入到均热段进行均热，使钢坯内外温度趋于一致。
轧钢车间加热炉温度自动控制的实现与节能问题的分析
科 技 论 坛
自
张
７ １ ０ ０ ６ ５
பைடு நூலகம்
Ｈ
明
陕西 西安
西安文理学院物 电学院
摘 要 ：作为轧钢工业 中相 当重要 的组成方 面之一 ，轧钢车 间加热 炉 ２ １ ２ 烧嘴发 生堵塞 及腐蚀 漏气 的能源消耗 占车 间总体能耗的６ Ｏ ％ ＿ ７ ０ ％ 。加热 炉主要用来对钢坯进行加 对于烧 嘴发生堵 塞 以及 腐蚀 漏气而 言 ，这 方面 主要是 由于煤 气 热，以确保钢 坯出炉的温度能够达到轧钢 的要求 ，因此，如何 实现轧钢 的净化 程度不 足 引起的 ，因煤气 中含大 量硫 、苯 、尘 以及焦 油等 杂 车间加 热炉温度的 自 动化控制，并 实现此过程的节能降耗成 为相 关领域 质 ，因而冬季 将蒸汽 进行管 道 的通 入 时 ，将会 直接导 致管道 的末端 的重点问题。 以及烧 嘴的通 道发 生堵塞 ，或者 因腐蚀 而发生 漏气情 况 ，直 接导致 关键 词 ：轧钢 ；加 热炉；温度； 自 动控制 ；节能对策 加热炉 加热 能力 的大幅下 降 ，导致 不充分 燃烧 程度 的增大 ，对于加 热炉 的节能 降耗 以及 安全生产 均十分 不利 。 对于钢 铁生 产的各 个环 节和工 序 中，轧 钢 工序 的能 耗所 占的 比 ２ ． １ ． ３ 换热器 受损 例是 相 当大的 ，而在轧 钢车 间中加 热炉燃料 耗能 约 占轧 钢工序 总能 对 于 轧钢 厂 而 言 ，无论 是 煤 气或 者 空气 换 热器 ，均会 出现 一 量消 耗的 百分之 六十 。因此 ，为 了做 好节 能降耗 工作 ，必须先 从能 定程度 的损坏 情况 。例如 ，空气换 热器首 排 的导气管被 封死 ，或者 耗大 户—— 加热 炉的节 能工作 出发 ，以便 实现钢铁 生产 成本 的大幅 煤气换 热器腐 蚀老化 而导致 煤气发 生泄 漏 ，若 无备件 准备 ，则必 须 降低 ，提高 轧钢厂 的生产效 益 。 将其甩 掉 ，无法对 煤气进行 预热 ，此情 况直接 导致煤 气的不 充分燃 １ 轧钢车 间加热炉 湿度 自动控 制系统及 实现 烧 ，并 导致能耗 的上升 ，影 响加热炉 生产 的节能性 。 如今 ，随着 钢铁 生产技术 、工 艺 以及 生产设 备等 的不 断发 展 ， ２ ． １ ． ４ 炉头及 炉墙发 生 冒火 微型 计算机 以及 可编程 控制器 等 的逐 步推广 和应 用 ，加 热炉窑 的 自 不 少加 热炉各 侧墙 的密封程 度不一 致 ，某 侧密封 较好 ，而另 一 动化 控制也 得到 了全面 的发展 ，并 以现代化 控 制理 论 为指导 ，逐步 侧则较 差 ，此 时若 进行小规 格产 品的轧 制时 ，由于轧 制的节 奏相对 实现 系统 的优化 控制 。对于 加热炉 而言 ，其 自动化 控制 大体包 括 以 较慢 ，因而基 本没 有冒火现 象 出现 ，但在 进行 较大规格 产 品的轧 制 下层 次 ： 过程 中 ，由于轧制 的节奏相 对较快 。因此 炉压也 较高 ，此 时密封 性 １ ． １ 结 合 燃料 的利 用率 情 况 以及 空燃 比 的合 理 性 ，确 保 加 热 较差 的那一侧 容易 冒火 ，导 致 窜火 及透 红现象 的发生 ，对于 节能 降 炉 燃烧 过 程 中 自动化 控 制 目的的 实现 ，也 就 是 控制 对 象 为炉温 的 耗 十分 不利 。 Ｄ Ｄ Ｃ 级控 制 ： ２ ． １ ． ５ 加热炉 底结渣 情况严重 １ ． ２ 将钢 坯 的加 热过 程进 行优 化 为 目标 ，对炉 温及 燃耗 量 进行 随着轧钢 产量 的不 断增 加 ，加热炉 的负荷也 在 随之不 断提高 ， 自动 化控 制 ，即所 谓的 控制对象 为钢温 的Ｓ Ｐ Ｃ 级控 制 ； 再加上 加热炉 的炉压 较难进 行控 制 ，因此 吸冷风 的情 况较 为严重 ， １ ． ３ 将 生产 系统 的协 调 与优化 为 目标 ，基 于前 后 工序 的 自动化 这将会 直接导 致加 热炉炉底 的严重 结渣 ，炉底 结渣呈 不规则 浪丘形 来确 保加 热段调 度及管 理 自动化 的实现 ，即所谓 的控制 对象 为全系 式 ，并 从炉 头方 向一直延伸 至 出钢 滑道 ，这不 仅直接 影响 出钢的正 统最 优化 的Ｓ ＣＣ 级控制 。 目前使 用较 多的加热 炉温度 自动化 控制系 常性 ，更增加 了能耗 。 统是 以串级比值 控制 为原理 实现 的 ，此种 控制 方法是一 种基本 的加 此 外 ，有些加 热炉仍在 使 用水冷 ，且水温 较高 ，这不仅 导致 炉 热炉 温度 控制方 法 ，也 是如今 使用 最多 的温 度 控制方法 之一 。其不 内水管 结垢 ，还 会将炉 膛热量 带走 ，从而导致 热耗 的增加 。 仅可 以克服 煤气 及空气 压力 的波动 等不 良因素 ，确保空 燃 比 ，而且 ２ ２ 加热炉 节能措 施分析 十分 简单 易行。 ２ ＿ ２ ｌ １ 对 于加 热炉 煤压 及 热值 波动 问 题而 言 ，可通 过 煤气 稳压 为 了实现 空燃 比控制过 程的精 细化 ，后来 又出现 了一种新 的控 装置来 解决 ，规划 过程 中应 考虑进 行煤 气柜 的建设 ， 以便调 节煤 气 制 方法 ，即在 串级 比值 控制 法 中包 含 了双 交叉 限幅。此 法能够 对空 的供 需平 衡 性 。此 外 ，加 热 炉进 行 燃料 的使 用 时 ，应 进行 单 一 煤 燃 比进行 动态控 制 ，但 是 由于其限 幅过程使 得 系统 的响应速度 大大 气 的应 用 ，或 者调 节 好煤 气 的混 合 比例 ，以便 对煤 气 的热 值 进 行 降低 了，因而对 负荷 变化情 况的跟 踪速度 有较 大影响 。因而此 法仅 稳定 。除此 以外 ，还应增设 热值仪 ，以便 加强 对煤气 热值 的监控 力 仅 适用于温 度调 整范 围及速度相 对较小 的热段 控制过 程 中。 度。进 行检修 时应 错开对不 同加 热炉之 间的检修 时 间 ，以缓 解煤压 针对 上述情 况 ，为提高 其响应 速度 ，可通过 将限幅 系数设 置 为 以及热 值 的波动等 问题 。可 借助 于最佳 控制燃 烧技术 来有效 减少 煤 自动进行 温度偏 差 的修 正来 对此法 进行 改进 ，这样 ，在 温度偏 差相 压及热 值波动对 加热 炉燃烧过 程所 带来的 影响。 对较 大 的情况 下能够取 消此 种限幅 的功 能。此种 改进型 的双 交叉限 ２ ｌ ２ ． ２ 可 采 用干 法替代 湿 法 ，以降低 煤气 的含 水 量 ，加强 对 煤 幅 控制 系统较 旧有 的串级 比值 控制 系统而 言 ，其无论是 在控 制方法 气的 净化 。同时定 期对烧 嘴 中的粘结物 进行清 理 ，尽 量降低 出钢 的 上 ，还是 在控 制效果 方面均 更具优 势 ，并且系统 响应速 度也 有很大 温度 ，以便 实现待 轧时 间的进一 步减少 。此外 注意对 加热 工艺进 行 程 度的提 高。 进一步 优化 。
一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法
一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法说实话车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我先来说说热工参数的测量吧。
这就像是给一个复杂的大机器号脉，你得有合适的工具。
我试过用一些普通的温度计来测量温度，结果发现完全不靠谱。
你想啊，这环形加热炉里面的温度那可不是一般的热，普通温度计进去一下子就报废了，就跟把冰淇淋放在火上一样，瞬间就没了。
后来我就换了那种专门用于高温测量的热电偶。
这热电偶就好比是一个特别耐热的小探子，能够准确地把炉子里各个地方的温度传回来。
但是光有测量工具还不够呢，测量的位置也很关键。
我一开始就在那炉膛的随便几个地方放热电偶，这就大错特错了。
就像你想知道一个人的身体状况，你不能只查他的胳膊肘呀，得查关键的部位。
对于环形加热炉来说，像炉壁附近、钢坯进出炉的地方呀，这些都是关键的地方。
我在不同的关键地方设置了热电偶之后，这测量的数据就准确多了。
再说说热工参数的控制。
我最开始想简单了，以为只要温度高了就赶紧降温，温度低了就升温。
其实这里面复杂着呢。
比如说那燃气的供应量吧。
我试过一下子把燃气供应调大很多，想着让温度快速上升，结果呢，温度是上去了，但是炉内的压力也乱套了。
这就好比你给气球打气，打得太猛了，气球没等吹大就爆了。
后来我就学乖了，我根据热电偶传回来的数据，慢慢地、一点一点地调整燃气供应量。
而且还得同时观察炉内的压力呀、气流的流动情况呀。
还有那空气的配给量，这也得和燃气配合好。
我就像个不知所措的厨师一样，刚开始完全不知道该配多少空气。
我有一次只想着加空气让燃烧更充分，结果空气太多了，火焰反而不稳定了，炉子的温度控制也乱套了。
这就好比烹饪的时候调料放多了，整道菜就毁了。
正确的做法是按照一定的比例来调配燃气和空气，这个比例也不是固定不变的，得根据钢坯的加热情况，炉内的温度等来调整。
而且，炉内的钢坯摆放情况也会影响热工参数。
我之前没注意这个，钢坯堆得乱七八糟的，结果导致有些地方加热过快，有些地方加热不到位。
加热炉温度控制系统的组态
《 工业控制计算机｝ ０ ６年 １ ２０ ９卷第 １ ２期
加热炉温度控制系统的组态
Ｈｅ ｔ ｇ ｕ ｎ ｃ ｎ ｒｌＳ ｓｅ Ｃｏ ｆ ｒｔ ｎ ａｉ Ｆ ｒａ ｅ Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｎｉ ａｉ ｎ ｇｕ ｏ
史 颖 梁岚 珍 （ 新疆大学电气工程学院， 新疆 乌鲁木齐 ８０ ０ ） ３０ ８
到 位 开 戈
电磁 阀 ３
某 钢 铁 集 团有 限公 司 小 型 厂 ４ Ｏ吨加 热 炉 是 步 进 梁 式 加 热 炉 ， 热 钢 坯 的 温 度 是 ：０ ０ Ｏ Ｏ ， 高 １ ５ ℃ 。 加 １ ５ —１ ８ ℃ 最 １Ｏ
１ 加 热炉 温 度 控 制 系 统 的 结 构 图 Ｊ 热炉 温度 控 制 系 统 由研 华 Ｔ 控 机 、 华 Ａ Ａ Ｏ ０系列 Ｊ ｕ 研 Ｄ Ｍ５ Ｏ
推钢到位信号
红外 检测 １
电磁脚 ４
电磁阀 ５
红外 检测 ２
［ 榆测 ３ 外 ｌ 检测 ４ ： 外 推 钢 机 到 化 开 关 钢 坯 到位 开 荧 钢 坯 到 位 极 限 开 戈
电磁阀 ６
电磁阀 ７ 电磁 阀 ８ 电磁阀 ９ 电 磁 阀 １ ０ 电 磁 闽 １ １ 电磁 阀 １ ２
钢 加 热 的质 量 直 接影 响 到钢 材 的质 量 、 量 、 源 消耗 以及 产 能
表 １ 数 字 量 输 入／ 出 点 输
数字量输 人
总 开 关
开 关
表 ２ 模 拟量 输 入 ／ 出点 输
热 电 偶 继 电 器
轧机的寿命 。 正确的加热工 艺可 以提 高钢的塑性 ， 降低热加工时
所 设 的 变 量 米选 择 模 块 ， 系统 采 用 了研 华 ５ ０ 本 ０ ０系 统 。 然后 双 击 没备 工 具 箱 巾 的通 川 申 口 父设 备 ， 冉 舣 击智 能 模 块 选 择 研 华 ５ ０ 系统 ， 所 选 择 的模 块 拌 接 通 用 串 口父 没 备下 允设 置 ００ 把 通用 串 口 父设 备的 参 数 包括 串 口端 口 号 ， 小 采 集 剧 期 ， 。最 通讯 波 特毕 ； 没 置智 能模 块 的 参 数 ， 括 母极 地 址 ， 块 扯 母扳 槽 号 包 模 等 。分 别 渊试 每 个模 块 ， 设 备 调试 的 通道 值 为 ０时 ， 块 Ⅱ 口 模 Ｄ 以 实 现数 据 采 集 的 功 能 （ ） 行 策 略 组 态 ４运 运 行 策 略窗 广主 要 完 成 ＿干 运 行 流程 的拄 制 。 系 统 的 “ ｆ ｌ旱 ＿ 埘 启 动 策 略 ” “ 环 策 略 ” “ 衙 策 略 ” 进 行 组态 与设 置 ， 系 统 能 、循 、存 等 使
基于加热炉虚拟测温控制系统的开发与应用
【 关键词 】虚拟技术 系统结构 加热炉
虚 拟技 术、计 算机 通信 技术 与 网络 技 术 是信息技术三 大核心技术 ，虚拟技术 利用高性 能的模块化硬件 ，结合高效 灵活的软件 ，由用 户 自己定义来完成各 种测试 、测量和控 制的应 用 。 虚 拟 技 术 是 在 计 算 机 图 形 学 、 计 算机 仿 真 技术、人机接 口技术、多媒体技术以及传感技 术的基础上发展起来的交虚拟技术亦真亦假虚 拟技术 叉学科 ，对该 技术 的研 究始于 ２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年代。直 到 ９ Ｏ年 代初，虚拟技术 才开 始作 为一 门较完整的体系而受到人们极大的关注。 虚拟技术实现是人们通过计算机对复杂数据进 行可视化操作与交互的一种全新方式 ，可代替 传统的测量仪器 ，如示波器 、逻辑分析仪 、信 号 发 生 器 、频 谱 分 析 仪 等 ；可 集 成 于 自动 控 制 、 工业控制系统 ；可 自由构建成专有仪器系统 。 与传统 的人机界面 以及流行 的视窗操作相 比， 虚拟技术思想上有 了质的飞跃 。虚拟技术具有 性能高 、扩展性强 、开发时 间少和 出色 的集成 四大优势 ， 使其成为现代测控 技术的发展趋势 。
２ ． ２ 加 热 炉控 制 系统
采用温度检测仪检测加热炉在正常生产过程 中 在单位时 间内与外界温度交换的温降系数 ，依 据 公式 Ｔ ｔ — Ｔ Ｏ ＝均分钟流量 （ Ｆ ｔ — Ｆ ０ ） Ｘ热值 （ Ｒ） 一 温 降系 数 （ Ａ Ｔ ）×时间 （ ｔ ）， （ 均 分 钟流 量 不是流量值瞬时值 ，取分钟流量平均后的累计 值 。） 求出在单位 时间内煤气燃烧 的热值 （ Ｒ）， 根 据 单 位 时 间 内煤 气 燃 烧 的 热 值 ，得 出单 位 时 间内的虚 拟温度 ，此虚拟温度值的 曲线与实 际 温度值的 曲线交叉 ，正负误 差不大于 １ ０ ｏ Ｃ。 ３ ． ２虚拟测温技术 实现条件 加热炉 生产 过程 中影 响炉体 温度 的 因素 很多，阀门开度 、加 温时间、凉坯 热坯等等 ， 加热炉虚拟测温程序 当检 测到有热电偶损坏时 自动运行 ，一是某一段的温度出现异常时 ，可 根据现场温度测量仪器测得的温降系数 （ △ ｔ ）， 同时 引入均 分钟 流量 、虚拟 热值 等参 数 ，根 据公 式 Ｔ ｎ — Ｔ Ｏ ＝均分钟 流量 （ Ｆ ｎ — Ｆ ０ ）×虚拟热 值 （ Ｒ ）一 虚 拟 温 降系 数 （ Ａ ｔ ）×时 间 （ ｎ ）， 计算虚 拟温度 ，实现虚拟测温技术 。因为有 的 加热炉现场没有煤气 燃烧温度检 测仪 ，而且根 据加 热炉工 艺，加 热炉在正 常情 况下各段 温度 在温度值变化 比较平 稳，所 以根据我们测得的 温降 系数 △ ｔ ，均分钟 流量 （ 均分 钟流量 不是 流量值 瞬时值 ，而是取分钟 流量 平均后的累计 值） ，以 ５分钟为一个区间 ，计 算出虚 拟热值 （ Ｒ），再根据虚拟热值 （ Ｒ）计算出虚拟温度 。 这样计算出的虚拟温度与现场测量 温度误 差在 ＋ ／ 一 ｌ Ｏ ℃ 以内，缺点是虚拟热值 （ Ｒ）在调节煤 气调节阀时会偶尔出现波动 比较大的情况 ，计 算 出的虚拟温度也偶尔出现波动 。 加热炉虚拟测温技术 自带判断使用条件 ： 温 度不 在 某个 区间 ，８ ０ ０ 。 Ｃ ￣ １ ４ ０ ０ 。 Ｃ；与 其 他温 度 比较 ，差值较大 ，超过 ２ ０ ０ 。 Ｃ但是还在温度范围 内。判断结果在使用条件之 内，加 热炉虚 拟测 温系统 自动启用 ，并同时在画面上闪烁报警。
钢厂PLC热轧感应加热炉系统的实现
钢厂PLC热轧感应加热炉系统的实现随着节能降耗技术的要求越来越高，大功率感应加热炉技术在钢厂热连轧系统中应用越来越广泛。
利用恒远PLC实现对于大功率感应加热炉的自动控制，实现对钢铁热连轧的温度分布控制要求。
在热轧钢球一体化的热连轧生产线中，采用大功率电磁感应加热炉对钢坯进行加热，不仅可以大大提高企业的生产效率，而且还可以极大的减少环境污染和降低能源消耗。
由于加热过程的非线性、时变性、温度分布不均性，以及现场环境的恶劣性、嘈杂性、强磁场分布不均性，人工操控加热炉很难准确、稳定地进行加热，普通的嵌入式控制器很难适应现场恶劣的环境，如果选用PLC作为加热炉的控制器，同时配备上位机组态监控软件，既可以保证系统安全稳定的运行，又可以实时监控整个加热过程。
恒远结合多年的生产实践之经验在新技术PLC控制系统中应用了3种温度控制侧略。
一、控制系统的功能和要求感应加热炉控制系统，根据加热钢坯的需求，加热炉必须具备以下功能：①根据钢坯的实际温度和轧机入口温度要求，加热系统要能够为钢坯提供最大200摄氏度的温度；②由于钢坯温度分布头低尾高，温差大约为50~80摄氏度，控制系统要求能够克服此温差，使加热炉的钢坯温度分布均匀；③系统应具备手、自动控制两种模式；④系统工作在自动控制模式时，能够自动采集钢坯温度，并通过调控中频电压将不同温度的钢坯加热到设定的温度值；⑤系统要具备过载报警、漏电报警等各种报警信息和状态信息。
二、控制系统的硬件实现感应加热炉控制系统的硬件部分主要分为：采样输入部分、PLC控制器和输出执行部分。
其中采样输入部分主要包括钢坯温度测量，钢坯移动速度测量，加热炉电压、电流、频率的测量及报警信息输入等。
恒远感应加热炉钢坯的温度测量部分安装3个测温仪，1号测温仪为提前测温点，位置设在距离加热炉入口略大于钢坯长度的位置。
此测温点主要是扫描采样全钢坯的温度分布；2号测温仪设置在距离加热炉入口500mm前后，此测温点主要是用来记录进入加热炉的确切温度；3号测温仪设置在加热炉出口500mm前后，此测温点主要是用来记录钢坯经过加热炉后出炉温度分布。
轧钢生产中对加热炉内的温度控制技术
■
１ １２ 加 热 炉 温 度 的 计 算 机 控 制 技 术 ．．
三个 阶段 。一般 而言 ， 上级计 算机控 制系统
完成监控管理 的功能 ， 括完 成加热 炉温度 包 控 制 目标 所 需 的 策 略 和 主 程 序 ， 一 级 的输 这 出主 要 是 各 加 热 区 的 温 度 设 定 值 及 钢 坯 出
并通过 近似 集 中参 １ 加 热 炉 温 度 控 制 技 术 理 论 研 理论所建立 的数学模 型 ，
究 的现状
１ １ 国 外 加 热 炉 温 度 控 制理 论研 究 情 况 ．
数 模 型 研 究 加 热 炉 的 静 态 、 态 优 化 。 Ｇ． 动
Ｋ．ａｓ ｒｒＷ ． Ｒ ｙ与 Ｈ． Ｍａｔｎ Ｌ ｕｔ ｅ ， Ｈ． ａ ｅ Ｒ． ｒ ｓ在 文 ｅ
物性 参 数 将 炉 内 各 加 热 区 的 加 热 温 度 与 生 产率 联 系 起 来 ， 此基 础 上 对 加 热 炉 实 行 分 在 段 温 度 控 制 ， 际 上 也 是 一 种 参 数 分 布 系 实
统。
的是二 级 控 制系 统 。二 级计 算 机控 制 系统 的发展大致 经历 了基于界面 的系统 、 于换 基
着计算机技术 的发展 ， 加热炉温 度 的计 算机
控制技术进入 实用 化阶段 。 目前 ， 国内外很 多研究人员 在 轧制 负荷 预报 中采 用 神 经 网 络技 术 、 糊 控制技 术 等先 进控 制技 术 ， 模 取 得 了 比较满 意 的结果 ， 此 基础上 ， 在 结合 目 前加热炉温度控 制领域 已取得 的控制技术 ， 使加热炉 与轧机 的集成控 制成为可能 。
轧钢厂钢坯连续加热炉计算机控制系统的应用
￣ ｉ ｇＩｓ ｆ ｅｒ ｈｍｉ ｌ ｅｈ ｏｏｙ ｊ ｔ ｍ ｎ ｏ Ｐ ｔ ｃ ｅ ｃ ｃｎ ｌｇ，Ｂｅｉｇ１２０ ， ｈｎ ） ｏ ａＴ ｉｎ ０ ６ ０ Ｃ ｉ ｊ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ＴＩ ｐ ｐ ｒｎｒ ｄ ｃ ｓｔｅｈ ｒ ｗａｅｃ ｍｐ ｓ ｉｎｏ ｃ ｍｐ ￣ｒ ｙ ｔｍ ｆ ｒ ｉｅ ｏ ｅ ｎｒ ｌｎ ｓｒ ｃ： ｌｓ ａ ｅ ｉｔ ｕ ｅ ｈ ａｄ ｒ ｏ ｏ ｉｏ ｆ ｏ ｕ ｓ ｉ ｏ ｔ ｓ ｅ ｏ ｂｌ ｔ ｖ ｎｉ ｏｌ ｇｍ ｉ ｉ ｌｉ ｎ ｓ ｅ ｏ ａｙ ｌ ｉ ｌ ｎａｌｍ ＆ ｔ ｌ ｍｐ ． ｌ ｅ ｃ ｎ ． ｔｅｅ ｅａｕｅｃ ｎｒｌ ｒ ｃｐｅ ｆ ｖ ｎｃａ ｅ， ｔｅｃ ｎｒ ｌｏ ｗａ ｅ ｏ ｆ ｕａｉｎａ ｄｍａ ｆｎ ｔ ｎ ｌ ｄ ｌｓ ｔｅｒｌ ｂｌｙｐｅ ｈ ｔｍｐ ｒｔｒ ｏ ｔ ｐ ｉ ｉｌ ｏ ｅ ｈ ｍｂ ｒ ｈ ｏ ｔｏ ｓ ｆ ｒ ｎ ｇ ｒｔ ｏ ｎ ｏ ｔ ｃ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｕ ｃ ｏ ａ ｍｏ ｕｅ 、 ｈ ｅｉ ｉｔ ｉ－ ｉ ａ ｉ
要求 ，从而保证了产品的一致性 。 ｃ 没有粉料粘壁现象 ，更保证 了产品的一致性 ．
（Ｊ 降低 了运 行 成 本 ３
太适 用于小型企业 ，目前公司已开发 出小产量的燃 自 回转窑 。另外 ，由于柴油价格 的波动 公司正准备开 发 以重油作 为燃料或 以天然 气 、液化气作 为燃料 的回 转窑 。
ｌ 前言 钢坯连续 加热炉在轧钢生产中是非常关键的设备， 其作 用是把原料 ｛ 钢坯 ）加热到合适的出炉温度 ，钢 坯 出炉后经辊道运送 到轧钢机中进行高温轧制 ，生产 出合格的断面形状和性能的产品。同时加热炉 也是高
耗能和高污染设备，是钢铁 企业 治理 的重点 。在 加热 生产过程中 ，加热炉所 用的空燃 比必 须控制合适 ，使
轧钢加热炉二级系统说明书
基于自适应解耦的加热炉燃烧系统控制
其 实施基 于 参 考模 型 的增 益 自适 应 前 馈解 耦 ， 消 除三个 温 区之 问 的耦 合 性 。然 后 ， 分 别 对 每 个 加 热段实 施温 度 串级 控 制及空 气 和燃气 流量 的双 闭 环交叉 限 幅控制 。 图 １是均 热段 炉膛 温度 串级 控
制系统 结 构 。一加 热段 、 二 加 热 段 温度 控 制 系 统结构 与均 热段 相 同。 １ ． １ 空气／ 燃气 交叉 限 幅 比值控 制
扰 动 。因此 ， 采 用 简单 的空 气 与燃 气 比值 控 制 实 现“ 定烧 ”， 炉膛 实际 温 度 与设 定 值 温度 会 存 在较
一
对模 型准 确性 的要 求 ， 各 段温 度 控 制 性 能大 幅度
提高 。
１ 炉 膛 温 度 控 制 系 统
。
钢坯 不断地 从 人 口炉 门加 入 ， 加 热后 从 出 口
炉 门排 出 。工 艺 要 求 在 加 热 炉 稳 定 工 作 的情 况
下， 炉 子 内部各 点 的温度 应不 随时 间而变 化 ， 属 于
气流 量为 副被 控 参 数 ， 实 现 了双 闭环 交 叉 限 幅 温 度 串级 控 制 系统 。仿 真 结 果 表 明 ： 在模 型参 数 大
幅度 摄动 的情 况 下 ， 基 于 参 考模 型 的增 益 自适 应
解 耦 方法 具 有 良好 的 动态 解耦 性 能 ， 大 大 降 低 了
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ — １ ６ 基金项 目： 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ６ ０ ９ ７ ４ ０ ２ ２） ； 合 肥 工
关 键 词 钢坯 加 热 炉 三温区 自适 应 解 耦 交 叉 限 幅 比 值 控 制
MCGS和智能控制策略在钢厂加热炉温度控制系统中的应用
ｔｎｓｒｅ ｒｄｃｉ ｃｎｑ ｅ ｓ ｇｔｅＭ Ｇ Ｍｏｉ ｒ ｎ ｏｔ ｌ ｅｅａ ｄＳｓ ｍ）ｃｎｉ ｒｔ ｎｓｆ ａｅ ａｄｔｅ ｉ ｅｎｐｏｕｔ ｎｔ ｈ ｉｕ ｉ Ｃ Ｓ（ ｎｔ ｄＣ ｎ ｏ Ｇ ｎｒｔ ｙｔ ｏ ｃ ｏ ｅ ｕｎ ｈ ｏａ ｒ ｅ ｅ ｏｆ ｕａｏ ｏｗ ｒ， ｎ ｇ ｉ ｔ ｈ
热容量和多干扰 ， 存在着非线性 、 时变性 、 纯滞后因 素和不确定随机干扰等因素， 难建立精确的数学 很 模型． 现代大型轧机大都 高速化 、 自动化、 高精度和 多品种对 加 热炉 的操 作 和控 制 提 出 了更 高 的要 求 ． ｊ采用传统 的控制 理论 和方法很 难 达到好 效
Ｏ 前
言
果， 也不 能动态 观察 加热 炉 内的温度 变化 情况 ．
随着组态软件技术的迅速发展和现代控制理论
的不断完 善 ， 文 利 用 Ｃ Ｍ 组 件 技 术 ， 用 ＭＣ Ｓ 本 Ｏ 运 Ｇ
（ ｏ ｉ ｒ ｎ ｏ ｔ ｌ ｅｅａｅ ｙｔｍ） 态 软 件 优 Ｍ ｎｔ ｄＣ ｎｒ ｎ ｒｔ Ｓｓ ｏａ ｏＧ ｄ ｅ 组
Ｔｅ ｐｅ ａ ｕｒ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｔ ｅ ｅ ｔｎｇ ｆ ｎ ｃ ｓ ｄ ｏ ｍ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌｈ ａ ｉ ｕｒ ａ ｅ ｂａ ｅ ｎ
Ｍ ＣＧＳ ａ ｎｔｌｉｅ ｏ ｒ ｌｓｒ ｔ ｇ ｎｄ ｉ ｅｌｇ ｎｔｃ ｎｔｏ ｔ ａ ｅ ｙ
收稿 日期 ：０ ｌ一 ４—１ ２１ ０ ４
１ 模糊 自适应 ＰＤ控制器 的设计 Ｉ
设计模 糊 自适应 ＰＤ控制器 是 这项工 作 的重点 Ｉ 内容 之一 ． 模糊 自适 应 ＰＤ是 以模糊 集合论 、 糊语 Ｉ 模
基金项 目： 云南省教育厅科 学研 究基金项 目［ 于 Ｄ Ｐ的信息整合技术的研究与开发］ ０２ ４ Ｄ ） 基 Ｓ （ １０ ４
轧钢加热炉在生产中的温度控制探讨
Zhai Nuo (Laiwu Branch of Shanxin Software, Jinan Shandong, 271104)
Abstract: The demand for steel products in the market is constantly improving, but the competition within th€ steel industry is also extremely fierce, only by constantly improving production efficiency and product quality, reducing production costs, can we ensure the competitiveness of steel rolling enterprises in the market and economic benefits. In steel rolling production need through the heating furnace for heating, heating furnace must accurately control temperature in a work, however, such ability can guarantee the properties of steel products in forging, forging condition, otherwise not accurate temperature control, will overheat, burnt, oxidation decarburization is not up to standard, the serious influence the quality of rolled steel products. Therefore, in order to improve the accuracy of temperature control of rolling reheating furnace, this paper analyzes and studies the problems and deficiencies existing in temperature control of reheating furnace, and puts forward the corresponding improvement measures of temperature control for reference. Keywords： Steel rolling; The heating furnace; Temperature control; Problem; Improvement measures
轧钢加热炉控制系统介绍
２ 现 场 控 制设 备
现 场检 测元器件包括冷检 、 热检 、 编码器 、 接近开关 、 压力 传 感器 、 热电耦等。
ｔ 各种 不锈 钢（ ） ２０万 ｔ 坯 和 ０ 普碳钢 （ ）厚度 ： 坯 ， 不锈钢 １０ｍ ～ ８ ｍ ２ ０ｍ ０ ｍ、碳 钢 ２ ０ 一 ５ ３ ｍｍ ２ ０ｍｍ，宽度 ：不锈钢 １ ０ ｍ～ ０ ０ｍ ２１０ ０
ｍ ｍ 、
控制器 通过采集现场检测元器件 信号 ， 现钢坯的位置 跟 实
踪计算 、 备保护 、 中 、 设 对 带钢定位 、 燃烧 温度控制 、 能源 介质 流 量控制 、 能源介质压力控制 等功能 。入炉辊道 、 出炉 辊道 的运行 通过变频传 动系统进行驱动 ； 装钢机 、 出钢机采用变频传 动系统 驱动实现其 平移 动作 ， 采用 液压缸实现其升 降动作 ； 炉门采用液 压缸实现其升 降动作 ；汽化系统通过控制 泵及 阀门实现 液位及 流量的控制 ；加热 炉本体通过控制燃烧脉 冲阀的开 闭时间实现
了炉底 水梁 、 门的冷却保护功能 。 炉
Ｔｈ ｅｅ ｔｏ ｆＳ ｕ ｇ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ｓ ｏ ａ ｅ ｈ ｄ ｏ ｔ ｄ ｅＳ ｌｃ ｉ ｎ ｏ ｌ ｄ ｅＴｒ ａ ｍ ｎ ｄ Ｄｉｐ ｓ ｌ ａ Ｍ ｔ ｏ ｓＡｄ ｐ ｅ
ｂ ｗｎ ’ ａ ｔ ｗａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｔ ａ ｔ ｉ ｕ ｎ Ｃｉ ｙ Ｔｏ ｓ Ｗ ｓｅ ｔ ｒＴｒ ａ ｍ ｎ ｎ ｓｉ Ｔａ ｙ ａ ｔ Ｐｌ ｎ ｙ
３ 系统 组成
３１ 网 络 结 构 ．
要实 现钢坯的传输及炉前定位 ； 钢机和炉 门配合应 用实 现钢 装
坯人 炉定 位 ； 内步 进梁 ， 现钢 坯在炉 内做矩形运 动 以移送 钢 炉 实
轧钢加热炉温度控制与节能
煤气热值和密度发生变化时，校正空气过剩系数的。实际上，燃烧控制降低幅度越大。可见，当采用炉料热装时，预热段及加热段的温度制度
是维持空气量和煤气的热值之间，有—个固定的比例。必须适时调整。
华百系数W：
矽：掣
( 1)
●r
式中：C·y一一煤气的热值
，一一娲【‘t 的街度
煤气的 漉j； tB：
／．- --
B=x·√竿
料流量的比例应保持不变。而自动控制很容易实现这项功能。一定热值
装温度的提高，炉子因热装而带来的潜力得不到充分发挥。图2 是在供
பைடு நூலகம்
的燃料有其相应的理论空气供应量，在燃油加热炉中，油的热值( 对同一热制度维持不变时，计算出的炉子各段的燃耗随装钢温度的变化曲线，
加热炯是基本不变的。但对燃气加热炉，特别是对以高炉、焦炉混合煤
因此 ，提 高加热 炉的控 制水 平就显 得尤为 重要 。
本文以某轧钢加热炉为对象，运用炉内钢坯加热模型及基于热平衡
近年来，随着计算机和自动化控制技术水平的不断提高和普及，在
测试的热平衡模型对加热炉钢坯加热过程及燃料消耗情况进行了模拟计
加热炉生产中的自动化控制方面也取得了非常大的成绩。加热炉热工自
算， 所得结果及 分析如 下。
影响来说明。
从下图可以看出，随着装炉钢坯温度的增加，燃料的总消耗和单耗
3温 度及燃 烧控制 系统 降低， 因此提 高装钢 温度 具有明 显的节 能效 果，已 经被大 部分 生产实 践
轧钢加热炉 在正常生产的情况下， 各段的温度是均匀不变 的。但所证实。但是在 生产过程中无法预料的 是，此时炉子的燃耗和 单耗是否
?j
t ／ ：。 1j
Ij
。。。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内蒙古科技大学
过程控制课程设计论文
题目：钢坯加热炉温度控制系统
学生姓名：
学号：
专业：
班级：
指导教师：
目录
钢坯加热炉温度控制系统设计摘要 (1)
第一章引言 (2)
1.1加热炉温度控制技术的发展 (2)
1.2 加热炉一般结构与控制原理 (3)
1.3加热炉生产工艺 (4)
第二章加热炉温度控制系统 (5)
2.1串级系统控制概述 (5)
2.2 温度控制系统概述 (6)
2.3 加热炉炉温基本控制方案 (6)
2.3.1 炉温基本控制方案一 (6)
2.3.2 炉温基本控制方案二 (7)
2.3.1 炉温控制改进方案 (8)
2.4调节器正反作用的确定 (9)
2.4.1副调节器作用方式的确定 (9)
2.4.2主调节器作用方式的确定 (9)
第三章仪器选型 (10)
3.1温度传感器的选择 (10)
3.2流量变送器的选择 (10)
3.3执行器选择 (11)
3.4调节器的选择 (11)
第四章总结 (13)
参考文献 (14)
钢坯加热炉温度控制系统设计
摘要
加热炉是冶金行业生产环节中重要的热工设备。
加热的目的之一是提高钢的塑性。
钢在冷态下可塑性很低，为了改善钢的热加工条件，必须提高钢的塑性。
一般来说，钢的热加工温度越高，钢的可塑性越好。
钢的加热温度越低，加工所消耗的能量越大，轧机的磨损也越快，而且温度过低时还容易发生断辊事故。
加热的另外一个目的是使钢的内外温度均匀。
由于板坯内外的温差，使得金属内部产生应力，这样经过轧制过程后容易造成质量缺陷和废品。
通过加热炉的均热使断面上温差缩小，避免出现危险的温度应力。
板坯的加热质量直接影响到钢材的质量、产量、能源消耗以及轧机寿命。
正确的加热工艺可以提高钢的塑性，降低热加工时的变形抗力，及时为轧机提供加热质量优良的板坯，保证轧机生产顺利进行。
反之，如加热工艺不当，例如加热温度过高，会发生板坯过热、过烧，轧制时就要造成废品。
加热炉的燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性分布参量的随机过程。
对于这种复杂的控制对象，即使是经验丰富的操作人员，也很难全面考虑各种因素的影响，准确地控制燃烧过程，造成炉温经常偏高或偏低，这些都严重影响了加热炉加热质量和燃耗，甚至影响正常生产。
加热炉的生产任务是按轧机的轧制节奏将钢材加热到工艺要求的温度水平和加热质量，并在优质高产的前提下，尽可能地降低燃料消耗，减少氧化烧损。
连续加热炉的操作水平直接影响产品的质量、产量和生产消耗指标，钢坯的出炉温度要求在 1 150～1 250℃，靠操作工人调节阀门来控制炉温的效果很差，粘钢和硬断轧辊的事故时有发生，而且能源消耗特别大，所以国内外关于加热炉自动控制的研究一直受到重视，发展得比较快，也取得了较为丰硕的成果。
关键字：加热炉、温度控制、过程控制。