棒线材生产线加热炉配置及其生产组织研究

【摘 要】目前的钢铁铸造过程朝着安全、连续的方向发展。钢铁铸造分为三个环节：炼钢、连铸、热轧。那么这一物流管制工程就应该在两个方面多加注意，一个是数量传递是否流畅，另一个是时间上是否适应协调。在连铸和热轧两道生产线之间安装的就是棒材线生产线上的加热炉。在铸坯热送热装生产过程中，加热炉对连续、均衡生产起到重要的缓冲调节作用，是连铸工序和热轧工序之间必不可少的一个环节。与此同时，加热炉装置也是耗能非常高的一个装置，而在整道工序中最能体现节能降耗与否的也是这道工序。

【关键词】棒线材生产线；加热炉；配置；生产组织研究

引言

棒材线生产线的加热炉装置是极其重要的环节，对于降低能耗、节能减排具备极其重大的用途。那么，如何提高加热炉的使用效率，使铸造工艺能够使能源利用最大化，提高生产的效率，是现在每一位从业者都应该考虑的问题。接下来，本文就加热炉的配置及其生产组织过程中如何提高效率，改善配置进行研究。

一、上料台架

在安装加热炉之前，要先安装一个重要的设备——上料台架。对于上料台架而言，主要有两种用途：一是放置储存钢坯，二是把钢坯放到入炉辊道上，再送到加热炉中进行加热。目前来说，我国轧钢车间里经常使用的上料台架主要有这么三种：液压传动移动小车式上料台架、链传动拨爪式上料台架、机械传动步进式上料台架。上料台架对于整个铸钢工艺来说，具有非常重要的作用，所以在使用的时候，要求上料台架要具备运行可靠、对钢坯造成的伤害也比较小，检修非常方便，维护时间够长等等优点。

目前常用的上料台架有以下几种：

1 .链传动拨爪式上料台架：从结构上分析，这种上料台架采用的是链式传送结构，用电力作驱动源（配备有电机，减速机，制动器）在固定的台面上拖动钢坯运动。在这个运动过程当中，钢坯的表面会发生较大的磨损，特别是对于热装的钢坯，更会产生较大损害。另外还有一点，钢坯在上料台架末尾接近辊道的地方没有办法准确定位。

2 .机械传动步进式上料台架：将准备好的钢坯材料放到上料台架上，然后进行步进动作一直移动到辊道上。通常来说，这种上料台架的优点有：运行操作非常的稳定，钢坯的表层受到的损伤也很轻。因为做的是机械运动，对他进行的维护周期比较长，检修量也比较小。但是缺点是：因为上料台架与辊道之间有一定的高度差，钢材落下来时，会对辊道造成一定的冲击，产生的噪音比较大。而且设备自身也比较重，花费的成本就比较大。

3 .液压驱动移动小车式上料台架：液压驱动移动小车式上料台架分为两部分结构：上料台架、移动小车。上料架台分别有两根动梁以及两根静梁组成。两根动梁通过升降和行走的动作，把钢坯放到离入炉辊道很近的地方，然后用移动小车托起钢坯平行放到入炉辊道上。动梁及移动小车的升降和平移都是由液压缸驱动。液压驱动移动小车式上料架台，液压缸比较多，润滑点以及液压油管接点也比较多，所以进行维护的工作量就比较大。对于这种上料架台来说，驱动设备必须是负载均匀的，所以对于两个移钢小车来说，必须要同步，但是现场工作时误差较大，钢坯的吊装和钢坯本身都有不可忽视的缺陷，所以小车的同步性是很难协调的。这些瑕疵会导致钢坯不能准确地放到辊道上应该到达的位置。

二、加热炉

一般的棒线材生产线加热炉为双蓄热步进式加热炉，它的设计能力一般是120t（冷装）-200t（热装）/h，一般来说装炉钢坯长度为6米-12.1米，并且也可以选择自动进行双排料或单排布料形式。加热炉分为加预热段、加热一段、加热二段、均热段控制加热，一般配备3台变频鼓风机（两用一备），4台变频引风机助燃，入炉煤气采用高炉煤气。

加热炉整体上是一个复合结构，它在加热时是分段进行的，各段加热过程是相互耦合的。加热炉对钢坯进行升温的过程，是一个典型的非线性、滞后性强、耦合性强的过程。

1.加热炉自动控制系统。

加热炉自动控制系统是由西门子PLC400作为系统的主控制器，CPU模块采用两块CPU414-2DP使用MPI做通讯，I/O采用分布式控制结构的ET200系统，现场总线采用profibus-DP的总线结构，将主控制器与现场ET200系统相连接，操作站（HMI）和主控制器的连接方式一般是用工业以太网的途径来进行联系，可以提供加热温度趋势曲线、入炉钢坯温度、煤气空气流量、出炉钢坯温度的数据，预留二级系统接口，并可以随时接收加热炉发出的设定温度、加热制度数据等。PLC1控制器的主要用途是用来对生产过程中用到的机器进行逻辑和顺序控制，它的主要作用就是用来接收数字量的信号，而PLC2一般是作为仪表的自动控制系统，用来接收数模拟量的信号。工作站的主要用途是进行参数设置、操作和修改、报警以及事故的警示、过程画面、系统状态等。

2 .加热炉自动控制系统的工程设计。

通常来说，自动控制系统一般都会有这样几个功能：入出料的控制，换向系统控制，炉温炉压的控制，安全保护控制以及其他的一些能源控制。

3 .炉温控制及炉压控制 。

生产线上的加热炉一般划分成四个燃烧控制段，对于每个控制段来说，控制方式是一样的，即全部在燃烧控制段对四只S型热电偶进行温度的测量，分别为炉顶两只均布，炉墙两只位于钢头尾处布置，每个热电偶的测温信号通过PLC处理后在HMI上显示，系统会自动比对炉顶及炉墙上热电偶的检测结果，当出现热电偶发生故障或者燃烧温度不正常时，会在操作站报警，以此警醒在岗人员进行确认，并通知维护人员进行维修。

加熱炉自发的设置了温度以后，每一段的测量温度都要拿来和已经设置好的温度做对比，在双交叉限幅控制之后，应该先对位于控制区域的电动调节阀进行调节，来调节控制温度，当调节阀开度无法满足要求时，系统会对区域所在的鼓风机、引风机及煤气开度进行调节，直到达到预期设定温度，由于温度提升存在滞后性，整个过程需要至少5-8分钟稳定运行。

加热炉在整个设置上采用的是微正压控制，炉顶压差变送器把测得的测量值传送给PLC进行处理之后，不仅要传送给自动控制系统，还会显示在HMI上。测量炉压的时候，也有很大的几率发生几个区域不同的状况，在操作站可以设定允许炉压偏差值，使系统自动控制烟道阀门进行打开或关闭操作，以此来调节炉压的大小。由于加热负荷波动大，我们采取前馈的方式来保证炉压稳定。

4 .安全保护控制及其他监控 。

煤气总管上为了应对紧急事故的发生会设置自动切断阀门，如果出现了煤气压力过低，流量波动比较大，步进梁的冷却水流量太小，氮气压力太小等等危险情况时，阀门会自发的切断煤气。双PLC功能是为了确保如果其中一个PLC发生了死机现象，剩下的那个要同样具备紧急切断和紧急处理的功能。在操作台上还设置了紧急事故人工按钮，它是独立硬件，不与任何判断相连接，是人工处理事故最为紧急可靠的保证。

不仅仅是煤气，包括其它的能源都是让加热炉正常工作的必要条件，对于加热炉来说，它所能用到的压缩空气、软水、纯净水等等，都要受到操作台对它的检测，如果其中的一个环节没有达标，操作台就会报警，通知维护的工作人员来对它进行处理。如果有某一种物质低于应该达到的指标，那么就要马上切断煤气，让加热炉自动降温。

三、结束语

棒线材生产线加热炉配置的高低，会直接影响整个铸钢过程的效率和质量。所以，选择好的设备，是正常工作的前提。加热炉的规格不同，需要的能耗也不同，为了响应国家节能减排的号召，降低企业的生产成本，提高加热炉的工作效率，将能源使用率最大化，我们要选择最高效的配置来完成工作。本文对加热炉和上料架台做了简单的探究，对不同类型的设备的特点进行了比较，以期望能从中找到对生产过程最优的配置，希望能有所帮助。

参考文献：

[1]罗光政，刘相华. 棒线材节能减排低成本轧制技术的发展[J]. 中国冶金，2015，（12）：12-16+31.

[2]王先勇，王闯，刘彭涛. 基于精准设计的棒线材产能配置模型[J]. 中国冶金，2015，（05）：19-22.

[3]芦永明，贺东风，徐安軍，田乃媛. 2250mm热轧生产线加热炉配置及其生产组织探讨[J]. 冶金能源，2011，（02）：18-23+44.