棒線材生產(chǎn)線加熱爐配置及其生產(chǎn)組織研究

梁超宇 / 河鋼邯鋼大型軋鋼廠

棒線材生產(chǎn)線加熱爐配置及其生產(chǎn)組織研究

梁超宇 / 河鋼邯鋼大型軋鋼廠

目前的鋼鐵鑄造過程朝著安全、連續(xù)的方向發(fā)展。鋼鐵鑄造分為三個環(huán)節(jié)：煉鋼、連鑄、熱軋。那么這一物流管制工程就應(yīng)該在兩個方面多加注意，一個是數(shù)量傳遞是否流暢，另一個是時間上是否適應(yīng)協(xié)調(diào)。在連鑄和熱軋兩道生產(chǎn)線之間安裝的就是棒材線生產(chǎn)線上的加熱爐。在鑄坯熱送熱裝生產(chǎn)過程中,加熱爐對連續(xù)、均衡生產(chǎn)起到重要的緩沖調(diào)節(jié)作用，是連鑄工序和熱軋工序之間必不可少的一個環(huán)節(jié)。與此同時，加熱爐裝置也是耗能非常高的一個裝置，而在整道工序中最能體現(xiàn)節(jié)能降耗與否的也是這道工序。

棒線材生產(chǎn)線；加熱爐；配置；生產(chǎn)組織研究

引言

棒材線生產(chǎn)線的加熱爐裝置是極其重要的環(huán)節(jié)，對于降低能耗、節(jié)能減排具備極其重大的用途。那么，如何提高加熱爐的使用效率，使鑄造工藝能夠使能源利用最大化，提高生產(chǎn)的效率，是現(xiàn)在每一位從業(yè)者都應(yīng)該考慮的問題。接下來，本文就加熱爐的配置及其生產(chǎn)組織過程中如何提高效率，改善配置進行研究。

一、上料臺架

在安裝加熱爐之前，要先安裝一個重要的設(shè)備——上料臺架。對于上料臺架而言，主要有兩種用途：一是放置儲存鋼坯，二是把鋼坯放到入爐輥道上，再送到加熱爐中進行加熱。目前來說，我國軋鋼車間里經(jīng)常使用的上料臺架主要有這么三種：液壓傳動移動小車式上料臺架、鏈傳動撥爪式上料臺架、機械傳動步進式上料臺架。上料臺架對于整個鑄鋼工藝來說，具有非常重要的作用，所以在使用的時候，要求上料臺架要具備運行可靠、對鋼坯造成的傷害也比較小，檢修非常方便，維護時間夠長等等優(yōu)點。目前常用的上料臺架有以下幾種：

1.鏈傳動撥爪式上料臺架：從結(jié)構(gòu)上分析，這種上料臺架采用的是鏈式傳送結(jié)構(gòu)，用電力作驅(qū)動源（配備有電機，減速機，制動器）在固定的臺面上拖動鋼坯運動。在這個運動過程當(dāng)中，鋼坯的表面會發(fā)生較大的磨損，特別是對于熱裝的鋼坯，更會產(chǎn)生較大損害。另外還有一點，鋼坯在上料臺架末尾接近輥道的地方?jīng)]有辦法準確定位。

2.機械傳動步進式上料臺架：將準備好的鋼坯材料放到上料臺架上，然后進行步進動作一直移動到輥道上。通常來說，這種上料臺架的優(yōu)點有：運行操作非常的穩(wěn)定，鋼坯的表層受到的損傷也很輕。因為做的是機械運動，對他進行的維護周期比較長，檢修量也比較小。但是缺點是：因為上料臺架與輥道之間有一定的高度差，鋼材落下來時，會對輥道造成一定的沖擊，產(chǎn)生的噪音比較大。而且設(shè)備自身也比較重，花費的成本就比較大。

3.液壓驅(qū)動移動小車式上料臺架：液壓驅(qū)動移動小車式上料臺架分為兩部分結(jié)構(gòu)：上料臺架、移動小車。上料架臺分別有兩根動梁以及兩根靜梁組成。兩根動梁通過升降和行走的動作，把鋼坯放到離入爐輥道很近的地方，然后用移動小車托起鋼坯平行放到入爐輥道上。動梁及移動小車的升降和平移都是由液壓缸驅(qū)動。液壓驅(qū)動移動小車式上料架臺，液壓缸比較多，潤滑點以及液壓油管接點也比較多，所以進行維護的工作量就比較大。對于這種上料架臺來說，驅(qū)動設(shè)備必須是負載均勻的，所以對于兩個移鋼小車來說，必須要同步，但是現(xiàn)場工作時誤差較大，鋼坯的吊裝和鋼坯本身都有不可忽視的缺陷，所以小車的同步性是很難協(xié)調(diào)的。這些瑕疵會導(dǎo)致鋼坯不能準確地放到輥道上應(yīng)該到達的位置。

二、加熱爐

一般的棒線材生產(chǎn)線加熱爐為雙蓄熱步進式加熱爐，它的設(shè)計能力一般是120t（冷裝）-200t（熱裝）/h，一般來說裝爐鋼坯長度為6米-12.1米，并且也可以選擇自動進行雙排料或單排布料形式。加熱爐分為加預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段、均熱段控制加熱，一般配備3臺變頻鼓風(fēng)機（兩用一備），4臺變頻引風(fēng)機助燃，入爐煤氣采用高爐煤氣。

加熱爐整體上是一個復(fù)合結(jié)構(gòu)，它在加熱時是分段進行的，各段加熱過程是相互耦合的。加熱爐對鋼坯進行升溫的過程，是一個典型的非線性、滯后性強、耦合性強的過程。

1.加熱爐自動控制系統(tǒng)。

加熱爐自動控制系統(tǒng)是由西門子PLC400作為系統(tǒng)的主控制器，CPU模塊采用兩塊CPU414-2DP使用MPI做通訊，I/O采用分布式控制結(jié)構(gòu)的ET200系統(tǒng)，現(xiàn)場總線采用profibus-DP的總線結(jié)構(gòu)，將主控制器與現(xiàn)場ET200系統(tǒng)相連接，操作站（HMI）和主控制器的連接方式一般是用工業(yè)以太網(wǎng)的途徑來進行聯(lián)系，可以提供加熱溫度趨勢曲線、入爐鋼坯溫度、煤氣空氣流量、出爐鋼坯溫度的數(shù)據(jù)，預(yù)留二級系統(tǒng)接口，并可以隨時接收加熱爐發(fā)出的設(shè)定溫度、加熱制度數(shù)據(jù)等。PLC1控制器的主要用途是用來對生產(chǎn)過程中用到的機器進行邏輯和順序控制，它的主要作用就是用來接收數(shù)字量的信號，而PLC2一般是作為儀表的自動控制系統(tǒng)，用來接收數(shù)模擬量的信號。工作站的主要用途是進行參數(shù)設(shè)置、操作和修改、報警以及事故的警示、過程畫面、系統(tǒng)狀態(tài)等。

2.加熱爐自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計。

通常來說，自動控制系統(tǒng)一般都會有這樣幾個功能：入出料的控制，換向系統(tǒng)控制，爐溫爐壓的控制，安全保護控制以及其他的一些能源控制。

3.爐溫控制及爐壓控制 。

生產(chǎn)線上的加熱爐一般劃分成四個燃燒控制段，對于每個控制段來說，控制方式是一樣的，即全部在燃燒控制段對四只S型熱電偶進行溫度的測量，分別為爐頂兩只均布，爐墻兩只位于鋼頭尾處布置，每個熱電偶的測溫信號通過PLC處理后在HMI上顯示，系統(tǒng)會自動比對爐頂及爐墻上熱電偶的檢測結(jié)果，當(dāng)出現(xiàn)熱電偶發(fā)生故障或者燃燒溫度不正常時，會在操作站報警，以此警醒在崗人員進行確認，并通知維護人員進行維修。

加熱爐自發(fā)的設(shè)置了溫度以后，每一段的測量溫度都要拿來和已經(jīng)設(shè)置好的溫度做對比，在雙交叉限幅控制之后，應(yīng)該先對位于控制區(qū)域的電動調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)控制溫度，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度無法滿足要求時，系統(tǒng)會對區(qū)域所在的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機及煤氣開度進行調(diào)節(jié)，直到達到預(yù)期設(shè)定溫度，由于溫度提升存在滯后性，整個過程需要至少5-8分鐘穩(wěn)定運行。

加熱爐在整個設(shè)置上采用的是微正壓控制，爐頂壓差變送器把測得的測量值傳送給PLC進行處理之后，不僅要傳送給自動控制系統(tǒng)，還會顯示在HMI上。測量爐壓的時候，也有很大的幾率發(fā)生幾個區(qū)域不同的狀況，在操作站可以設(shè)定允許爐壓偏差值，使系統(tǒng)自動控制煙道閥門進行打開或關(guān)閉操作，以此來調(diào)節(jié)爐壓的大小。由于加熱負荷波動大，我們采取前饋的方式來保證爐壓穩(wěn)定。

4.安全保護控制及其他監(jiān)控 。

煤氣總管上為了應(yīng)對緊急事故的發(fā)生會設(shè)置自動切斷閥門，如果出現(xiàn)了煤氣壓力過低，流量波動比較大，步進梁的冷卻水流量太小，氮氣壓力太小等等危險情況時，閥門會自發(fā)的切斷煤氣。雙PLC功能是為了確保如果其中一個PLC發(fā)生了死機現(xiàn)象，剩下的那個要同樣具備緊急切斷和緊急處理的功能。在操作臺上還設(shè)置了緊急事故人工按鈕，它是獨立硬件，不與任何判斷相連接，是人工處理事故最為緊急可靠的保證。

不僅僅是煤氣，包括其它的能源都是讓加熱爐正常工作的必要條件，對于加熱爐來說，它所能用到的壓縮空氣、軟水、純凈水等等，都要受到操作臺對它的檢測，如果其中的一個環(huán)節(jié)沒有達標，操作臺就會報警，通知維護的工作人員來對它進行處理。如果有某一種物質(zhì)低于應(yīng)該達到的指標，那么就要馬上切斷煤氣，讓加熱爐自動降溫。

三、結(jié)束語

棒線材生產(chǎn)線加熱爐配置的高低，會直接影響整個鑄鋼過程的效率和質(zhì)量。所以，選擇好的設(shè)備，是正常工作的前提。加熱爐的規(guī)格不同，需要的能耗也不同，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高加熱爐的工作效率，將能源使用率最大化，我們要選擇最高效的配置來完成工作。本文對加熱爐和上料架臺做了簡單的探究，對不同類型的設(shè)備的特點進行了比較，以期望能從中找到對生產(chǎn)過程最優(yōu)的配置，希望能有所幫助。

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