步進(jìn)式加熱爐分析

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1、 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目：熱軋帶鋼步進(jìn)式加熱爐特點(diǎn)及分析系 別： 建筑工程與環(huán)保系班 級： 材料071 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2012年6 月 2日熱軋帶鋼步進(jìn)式加熱爐特點(diǎn)及分析 (建筑工程與環(huán)保系材料071)摘 要本論文一遷鋼2160加熱爐為例介紹了步進(jìn)式加熱爐的特點(diǎn)及分析。加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備之一,也是鋼鐵工業(yè)中的耗能大戶,因此提高加熱爐的加熱效率,降低能耗,對整個(gè)鋼鐵工業(yè)的節(jié)能具有重要的意義。加熱爐是軋鋼工業(yè)必須配備的熱處理設(shè)備。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的軋鋼廠應(yīng)該配置大型化的、高度自動(dòng)化的步進(jìn)梁式加熱爐，其生產(chǎn)應(yīng)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化

2、的工藝要求，以提高其產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力。關(guān)鍵詞：步進(jìn)梁式加熱爐 特點(diǎn) 工藝流程 發(fā)展緒 論我國軋鋼工業(yè)的加熱爐型有推鋼式爐和步進(jìn)式爐兩種，但推鋼式爐有長度短、產(chǎn)量低，燒損大，操作不當(dāng)時(shí)會(huì)粘鋼造成生產(chǎn)上的問題，難以實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。由于推鋼式爐有難以克服的缺點(diǎn)，而步進(jìn)梁式爐是靠專用的步進(jìn)機(jī)構(gòu)，在爐內(nèi)做矩形運(yùn)動(dòng)來移送鋼管，鋼管之間可以留出空隙，鋼管和步進(jìn)梁之間沒有摩擦，出爐鋼管通過托出裝置出爐，完全消除了滑軌擦痕，鋼管加熱斷面溫差小、加熱均勻，爐長不受限制，產(chǎn)量高，生產(chǎn)操作靈活等特點(diǎn)，其生產(chǎn)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求。 2010-6-2 目 錄摘要-

3、2緒論-21.加熱爐概述-5 2.爐區(qū)設(shè)備-72.1裝料輥道-72.2加熱爐的爐底步進(jìn)機(jī)構(gòu)-82.3步進(jìn)梁的升降、平移裝置-9 2.4附屬裝置-93.加熱爐主要工藝條件-10 3.1用途-103.2爐型-103.3主要生產(chǎn)鋼種-103.4影響因素-103.5加熱爐的緩沖時(shí)間-113.6 爐區(qū)的加熱能力-114.爐型及結(jié)構(gòu)-12 4.1軸向反向燒嘴供熱的優(yōu)缺點(diǎn)-124.2側(cè)部調(diào)焰燒嘴供熱優(yōu)缺點(diǎn)-125.加熱爐的工藝特點(diǎn)-145.1運(yùn)作方式-155.2加熱方式-156.步進(jìn)式加熱爐生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制技術(shù)-17 6.1 生產(chǎn)節(jié)奏的控制-17 6.2 加熱爐燃燒控制-177.加熱爐的供熱-207.1燒嘴

4、形式-207.2燒嘴的供熱能力-208.加熱爐鋼結(jié)構(gòu)-218.1爐底鋼結(jié)構(gòu)-218.3加熱爐上部鋼結(jié)構(gòu)-218.2加熱爐兩端和兩側(cè)鋼結(jié)構(gòu)-219.現(xiàn)代步進(jìn)梁式板坯加熱爐的新進(jìn)展-21 9. 1爐型結(jié)構(gòu)-229.2爐子長度與熱耗-229.3采用低氧化氮燒嘴-23 結(jié)語-23 參考文獻(xiàn)-24致 謝-241.加熱爐概述這個(gè)加熱爐是由總設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，在一條全是德馬克設(shè)備的工藝線上顯得格外特別，我能在這里工作感到十分自豪。熱軋項(xiàng)目主要生產(chǎn)普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼、API-5L管線鋼等品種帶鋼卷。其生產(chǎn)規(guī)模：第一步為200萬t/a； 第二步達(dá)到400萬t/a。加熱爐在熱軋過程中所處位置如圖1所示： 圖

5、1帶鋼熱軋工藝流程示意圖如圖2為流程簡圖（以鞍鋼為例）：2. 加熱爐的爐區(qū)設(shè)備2.1裝料輥道：步進(jìn)加熱爐長行程裝料機(jī)以梅山加熱爐為例，如圖3所示：2.1.1主要功能：采用長行程裝料機(jī)，裝鋼臂行程可滿足不同板坯的46個(gè)空位的要求，確保板坯直接熱裝操作，使加熱爐具有一定的生產(chǎn)緩沖能力,起到匹配連鑄軋機(jī)生產(chǎn)能力的作用。2.1.2主要結(jié)構(gòu)：設(shè)有六支長達(dá)22米的重型箱形結(jié)構(gòu)裝鋼臂，行程可達(dá)8000mm，可滿足46塊鋼坯空位。裝鋼臂進(jìn)退傳動(dòng)由電機(jī)減速機(jī)齒輪齒條電磁離合器潤滑冷卻系統(tǒng)等組成。機(jī)架為重型鍛鋼焊接結(jié)構(gòu)，與裝鋼臂進(jìn)退傳動(dòng)為浮動(dòng)連接。 設(shè)有副輪壓浮動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)。設(shè)有裝鋼臂升降及扭矩平衡機(jī)構(gòu)。設(shè)有冷卻水

6、隨行供給及排出機(jī)構(gòu)。裝鋼臂最大行程：8000mm裝鋼臂進(jìn)退速度：0.30.8m/s裝鋼臂提升行程：h=200mm（以輥面做基準(zhǔn)正負(fù)100mm）裝鋼臂數(shù)量：6套裝鋼臂進(jìn)退傳動(dòng)（兩套）2.2加熱爐的爐底步進(jìn)機(jī)構(gòu)步進(jìn)爐的爐底機(jī)械是用來支撐加熱爐平移框架和框架上的水梁立柱及爐內(nèi)的板坯,并使板坯在爐內(nèi)沿爐長方向做步進(jìn)移動(dòng)的設(shè)備.步進(jìn)爐的爐底機(jī)械為斜坡輥輪、雙層框架、大輪距結(jié)構(gòu)。步進(jìn)機(jī)械采用液壓傳動(dòng)方式，提升裝置采用斜坡輥輪，輥輪直徑1000mm,斜坡傾角為11.5度，設(shè)有糾偏裝置。 爐底框架分段組裝而成，上面安裝有活動(dòng)梁、水封等，下面安裝有軌道、糾偏裝置并與水平液壓缸相連，爐底機(jī)械上有控制升降和水平行程

7、的位移傳感器，爐底機(jī)械采用集中干油潤滑，爐底機(jī)械升降行程200mm，上升15s，下降15s，前進(jìn)后退行程550mm，前進(jìn)7.5s，后退7.5s，步進(jìn)周期45s。板坯在爐內(nèi)正常運(yùn)送情況下，步進(jìn)機(jī)械采用“正循環(huán)”操作，即板坯向出料端移動(dòng)。為了保溫或處理短時(shí)間事故，防止板坯彎曲和出現(xiàn)黑印，步進(jìn)機(jī)械采用“踏步”操作，板坯只作上、下運(yùn)動(dòng)，但這種操作過多會(huì)使板坯在爐內(nèi)橫移量增加，因此，應(yīng)控制這種操作方式的時(shí)間和次數(shù)，一般采用步進(jìn)機(jī)械“上升等待”操作。當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)事故和長時(shí)間停爐時(shí)，需要將板坯由出料端側(cè)退到裝料端爐外時(shí)，步進(jìn)機(jī)械采用“逆循環(huán)”操作。板坯在加熱爐的步進(jìn)梁上前進(jìn)并被加熱，當(dāng)加熱至規(guī)定溫度的板坯在受

8、到激光射線（LS）檢測時(shí)，步進(jìn)機(jī)械走完水平行程后停止，此時(shí)由板坯出鋼機(jī)將板坯托出放到出料輥道上即完成一個(gè)出鋼周期。步進(jìn)機(jī)械操作方式有正循環(huán)、逆循環(huán)、踏步和上位等待四種基本操作，控制方法具有手動(dòng)（單獨(dú)動(dòng)作）和自動(dòng)操作。2.3步進(jìn)梁的升降、平移裝置通過驅(qū)動(dòng)擱置在斜坡臺面上的提升框架，使裝在提升框架下部的提升輥輪沿斜坡臺面滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)梁的升降動(dòng)作。步進(jìn)梁升降時(shí)，平移液壓缸處于靜止?fàn)顟B(tài)。通過平移液壓缸來驅(qū)動(dòng)支撐步進(jìn)梁的平移框架，使它在提升框架上部的兩排平移輥輪上做平移運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)梁平移時(shí)，提升液壓缸處于靜止?fàn)顟B(tài)。平移液壓缸：280/180-650 工作壓力：13Mpa 1臺提升液壓缸：320/200-

9、1150 工作壓力：13Mpa 4臺2.4 附屬裝置步進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的附屬設(shè)備包括行程檢測裝置、激光裝置和ITV裝置。2.4.1行程檢測裝置：3個(gè)加熱爐步進(jìn)機(jī)械平移缸內(nèi)置1個(gè)位移傳感器，提升缸設(shè)置2個(gè)位移傳感器，步進(jìn)機(jī)械機(jī)械按照矩形軌跡運(yùn)動(dòng)的位移通過位移傳感器傳送到PLC,通過PLC計(jì)算控制步進(jìn)機(jī)械按照矩形軌跡運(yùn)行時(shí)加速、勻速、減速的運(yùn)動(dòng)特性。2.4.2激光裝置：每爐4臺在裝料端設(shè)置了1臺,為板坯在入爐前定位；步進(jìn)梁分段處2臺，用于步進(jìn)機(jī)械分動(dòng)時(shí)檢測坯料；在出料端設(shè)置了1臺,為板坯在出料前定位2.4.3ITV裝置：每爐共3臺為了監(jiān)視板坯的在爐狀況和手動(dòng)操作出鋼機(jī)，在加熱爐的出料端側(cè)墻、加熱爐裝料端

10、側(cè)墻、步進(jìn)梁分段處安裝有ITV。3. 加熱爐主要工藝條件： 3.1用途：軋制前板坯加熱和生產(chǎn)緩沖。 3.2爐型：端進(jìn)、端出步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。 板坯數(shù)量：年加熱連鑄坯412萬t。 3.3主要生產(chǎn)鋼種: 低碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)低合金鋼、深沖鋼、汽車用鋼、鍋爐和壓力容器用鋼、船板、管線鋼、Welten800、雙向鋼、Trip鋼（相變誘導(dǎo)塑性鋼）、IF鋼 （Interstitial-Free Steel：無間隙原子深沖薄板鋼 ）。3.4影響因素：影響加熱爐加熱能力的因素較多，除了加熱爐本身的結(jié)構(gòu)性能外，入爐板坯的鋼種、尺寸以及加熱爐的作業(yè)率也都影響加熱爐的實(shí)際加熱能力。根據(jù)軋機(jī)產(chǎn)量的要求需建四

11、座步進(jìn)梁式加熱爐（現(xiàn)已建成三座，第四座正在建設(shè)中），每座加熱爐的額定產(chǎn)量為250t/h（冷裝）。 3.5加熱爐的緩沖時(shí)間直接熱裝軋制工藝要求加熱爐具有一定的緩沖能力,起到匹配連鑄軋機(jī)生產(chǎn)能力的作用。由于采用長行程裝鋼機(jī)裝料，加熱爐可緩沖46塊板坯，對于標(biāo)準(zhǔn)坯可緩沖6塊。一臺加熱爐具有22.9min的緩沖時(shí)間，四臺用于直接熱裝的加熱爐可具有91min的緩沖時(shí)間，基本上可以滿足常規(guī)性維修和一般性的軋機(jī)換輥，高溫連鑄坯不必下線。3.6 爐區(qū)的加熱能力共設(shè)置四座步進(jìn)梁式加熱爐，每座加熱爐的額定加熱能力為250t/h(冷坯)。其中1#、2#、3#爐爐用于直接熱裝坯和間接熱裝加熱，4#爐用于冷裝坯加熱。爐

12、區(qū)的加熱能力計(jì)算不僅要考慮單座加熱爐的加熱能力，還必須考慮在多臺加熱爐生產(chǎn)時(shí)不同操作方式、加熱不同品種鋼坯時(shí)與軋機(jī)的能力平衡，與連鑄機(jī)的能力平衡。不但要滿足軋機(jī)的生產(chǎn)能力，還要最大限度地適應(yīng)熱送熱裝，提高熱裝率，緩沖軋機(jī)和連鑄機(jī)的生產(chǎn)節(jié)奏。考慮到熱裝溫度的波動(dòng),實(shí)際生產(chǎn)時(shí),冷、熱裝爐制度有可能是:冷裝率20%，板坯溫度20；間接熱裝率10%，板坯溫度為500700，平均溫度600；直接熱裝率70%，板坯溫度800。在這種情況下，1#、2#爐可用于直接熱裝并用于生產(chǎn)緩沖，3#爐用于熱裝，4#爐用于冷裝。，此時(shí)考慮到干擾系數(shù)0.85后,爐區(qū)3臺加熱爐加熱鋼坯的產(chǎn)量可達(dá)到808t/h , 折合軋制成

13、品產(chǎn)量為784t/h。通過多種裝爐加熱方案的計(jì)算可以看出，新建1#、2#、3#加熱爐后，爐區(qū)的加熱能力可達(dá)到400萬t/a的計(jì)劃。預(yù)留4加熱爐投產(chǎn)后，爐區(qū)加熱能力可超過520萬t/a?？紤]到其它影響因素,3臺加熱爐在高效熱裝熱送時(shí)可以滿足400萬t/a的生產(chǎn)要求。4. 爐型及結(jié)構(gòu)4.1爐型加熱爐是用于軋前加熱的全燒混合煤氣的、帶有汽化冷卻裝置、具有大調(diào)節(jié)比、低NOX燒嘴、高效預(yù)熱裝置的步進(jìn)梁式板坯連續(xù)加熱爐。加熱爐為端部裝、出料，均熱段上采用全平焰爐頂，其余供熱段采用兩側(cè)調(diào)焰燒嘴的爐形結(jié)構(gòu)。加熱爐供熱分第二加熱段、第一加熱段和均熱段，每段分上部和下部供熱，共六個(gè)爐溫自動(dòng)控制段。此外，在裝料端還

14、有一個(gè)不供熱的預(yù)熱段，在預(yù)熱段和第二加熱段之間設(shè)有爐頂壓下和底部隔墻，對爐內(nèi)煙氣進(jìn)行扼流，以改善預(yù)熱段的傳熱。 第二加熱段、第一加熱段和均熱段之間設(shè)底部和頂部隔墻，以便于分段調(diào)節(jié)爐溫及爐壓，并保證板坯上下加熱的均勻性及爐寬方向爐溫的均勻性。加熱爐采用下排煙。 4.2 爐型結(jié)構(gòu)提高爐氣對爐內(nèi)板坯的傳熱效率和保證爐寬方向上溫度分布的均勻性是爐型和燒嘴選擇與合理配置的前提。一般以煤氣為燃料的大型板坯加熱爐上部供熱有三種方式，即頂部平焰燒嘴供熱、軸向直焰燒嘴供熱和側(cè)部燒嘴供熱。2160mm熱帶軋機(jī)步進(jìn)爐加熱段上部供熱采用側(cè)向供熱，均熱段上部供熱全部采用平焰燒嘴。下加熱、下均熱段有兩種供熱方式，即軸向反

15、向燒嘴供熱與側(cè)部調(diào)焰燒嘴供熱，兩種方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。4.2.1軸向反向燒嘴供熱的優(yōu)缺點(diǎn)：采用軸向反向燒嘴供熱，優(yōu)點(diǎn)是：加熱板坯長度方向溫度均勻較好；在加熱爐寬度方向上供熱分布受燒嘴前供風(fēng)和燃料的條件影響較??；可減少板坯下部滑軌黑印。與側(cè)部燒嘴供熱相比，軸向反向燒嘴供熱缺點(diǎn)是：下加熱由于下燒嘴通道，爐底上部突出，使?fàn)t壓不均勻；爐底上突出部分減少了加熱爐供熱有效長度；爐底上突出部分易堆積氧化鐵皮，需經(jīng)常清理；下部采用軸向反向燒嘴，爐型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，下加熱高，致使造價(jià)高；下部軸向反向燒嘴通廊（俗稱狗洞）環(huán)境溫度高，操作維修困難。4.2.2下部供熱采用側(cè)部調(diào)焰燒嘴供熱優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：爐子下部結(jié)構(gòu)簡單；環(huán)境溫

16、度好；加熱爐下加熱深度較淺；燒嘴操作檢修方便。缺點(diǎn)是：在爐寬方向上溫度均勻性不如端部軸向燒嘴。 但是隨著調(diào)焰燒嘴技術(shù)的發(fā)展，尤其是中心風(fēng)技術(shù)運(yùn)用，即使加熱爐在低產(chǎn)是也能保證火焰的長度和剛度。本設(shè)計(jì)決定下部供熱采用側(cè)部調(diào)焰燒嘴加熱爐自裝料端至出料端沿爐長方向上分為不供熱的預(yù)熱段、第二加熱段、第一加熱段和均熱段。加熱爐設(shè)置4根固定梁和4根活動(dòng)梁，為了消除水管黑印和適應(yīng)雙排裝料，在均熱段增加1根固定梁。水梁和立柱是爐內(nèi)主要承重構(gòu)件，由20g厚壁無縫鋼管制成。水梁由兩根圓形無縫鋼管組成；立柱為無縫鋼管制成的雙層套管。水梁與立柱通過三通接頭連接在一起，并使立柱在加熱爐工作狀況下保持與水梁的垂直。加熱爐采

17、取裝料端側(cè)下排煙的方式排煙。5. 加熱爐工藝特點(diǎn)全連續(xù)、全自動(dòng)化步進(jìn)式加熱爐。這種生產(chǎn)線都具有以下特點(diǎn): 生產(chǎn)能耗大幅度降低；產(chǎn)量大幅度提高；生產(chǎn)自動(dòng)化水平非常高，而且大多還具有二級過程控制系統(tǒng)和三級生產(chǎn)管理系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)都是全數(shù)字化的直流或交流供電裝置。 以某鋼管廠為例： 淬火爐和回火爐均為步進(jìn)梁式加熱爐。裝出料方式：側(cè)進(jìn)，側(cè)出;爐子布料：單排?；顒?dòng)梁和固定梁均為耐熱鑄鋼，頂面帶齒形面，工藝流程如圖4所示 圖 45.1運(yùn)作方式：直徑小于141.3mm鋼管，每個(gè)齒槽內(nèi)放一根鋼管。直徑大于153.7mm的鋼管每隔一齒放一根鋼管?；顒?dòng)梁升程180mm，上、下各90mm，齒距為190mm，步距為14

18、5mm。因此每次步進(jìn)時(shí)，鋼管都能轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使鋼管加熱均勻，并防止在爐內(nèi)彎曲變形。步進(jìn)梁能進(jìn)行正循環(huán)，送循環(huán)、單動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)各種動(dòng)作，升降時(shí)對鋼管輕托輕放，前進(jìn)時(shí)緩起緩?fù)＃瑹o振動(dòng)沖擊和失控現(xiàn)象。同時(shí)，具有踏步功能，踏步時(shí)向后步距為45mm，使鋼管在原齒槽內(nèi)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。5.2加熱方式： 固定梁用帶保溫支柱支撐其頂面高出爐底520mm。使?fàn)t氣能圍繞鋼管形成良好的循環(huán)，保證均勻加熱。 淬火爐沿爐長方向分為裝料段、加熱段和保溫段。裝料段爐頂壓低，不裝排煙予熱鋼管（三個(gè)測量溫度點(diǎn)），以免鋼管突然受到強(qiáng)大熱流沖擊產(chǎn)生彎曲變形。 加熱段沿爐寬方向分為四個(gè)區(qū)段進(jìn)行比例燃燒和溫度控制。保溫段沿爐寬方向分4區(qū)段進(jìn)行脈沖

19、燃燒和溫度控制（用二套控制器），以確保保溫區(qū)爐溫5和保溫后鋼管全長溫度均勻性在10以內(nèi)的要求。同時(shí)更方便用戶控制鋼管端溫度，滿足淬火需要。 淬火爐最高控制爐溫960，允許max1050。 回火爐沿爐長方向分為裝料段，加熱段，均溫段和保溫段。同樣裝料段不設(shè)燒嘴。加熱段沿爐寬方向分二個(gè)溫區(qū)，中間8個(gè)燒嘴為一個(gè)溫區(qū)，兩邊各4個(gè)燒嘴合起來為一溫區(qū)，用一個(gè)脈沖控制器控制。均溫段、保溫段沿爐寬方向各分為四區(qū)（每二個(gè)溫區(qū)一個(gè)采用脈沖燃燒溫度控制。確保爐溫控制5，保溫后鋼管全長溫度均勻性10的要求?；鼗馉t最高控制爐溫750，允許max800（為生產(chǎn)高壓備）。 淬火爐、回火爐爐內(nèi)煙氣均經(jīng)裝料段下方的八個(gè)分煙管引

20、出，進(jìn)入集煙管，由集煙管中部引至總煙管，通過空氣予熱器回收煙氣余熱，再經(jīng)煙道由煙囪排入大氣。這種方式可有效防止?fàn)t內(nèi)煙氣流。 淬、回火爐進(jìn)出料均采用側(cè)進(jìn)，側(cè)出方式。淬火爐裝出料懸臂輥采用斜80角安裝，使鋼管在入爐和出爐時(shí)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并靠向裝出料端墻一側(cè)靠齊，其目的是防止鋼管入爐時(shí)彎曲并有利裝出料定位。 6.步進(jìn)式加熱爐生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制技術(shù)6.1 生產(chǎn)節(jié)奏的控制 步進(jìn)式加熱爐生產(chǎn)中的生產(chǎn)節(jié)奏的控制是非常重要的，在管材線全自動(dòng)、全連續(xù)工作時(shí)，加熱爐區(qū)的機(jī)械設(shè)備如進(jìn)料輥道、步進(jìn)梁、出料輥道、液壓站及其它公輔設(shè)施，設(shè)備運(yùn)行節(jié)奏必須高度統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)管材物流全過程準(zhǔn)確定位，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、全連續(xù)工作。 依據(jù)生產(chǎn)

21、調(diào)度計(jì)劃而需要裝爐時(shí)，通過上料臺架輸送至裝料輥道，經(jīng)光電開關(guān)及金屬探測器而自動(dòng)輸送到爐外輥道上。待爐內(nèi)裝料端空出位置時(shí)，自動(dòng)開啟爐門，由其及爐內(nèi)輥道托入爐內(nèi)放置到固定梁上，并由此開始進(jìn)行爐內(nèi)的管材物流跟蹤。管材通過爐子步進(jìn)梁自裝料端一步步地移送到爐子的出料端。由裝在出料端的光電開關(guān)檢測到管材邊緣并在步進(jìn)梁完成此時(shí)的步距運(yùn)行后，暫停步進(jìn)梁的移送動(dòng)作，PLC同時(shí)測算等待出爐管材的位置。在加熱爐接到出鋼信號后，再自動(dòng)開啟出料爐門，由出料輥道運(yùn)至爐外出料輥道上。當(dāng)金屬檢測器探測到管材時(shí)，在由出料輥道輸送至其他設(shè)備，進(jìn)行下一道工藝。 管材輸送、測量、裝出料、物流跟蹤以及管材的數(shù)據(jù)信息交換通過PLC和二級

22、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行順序、定時(shí)、聯(lián)鎖與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理。 6.2 加熱爐燃燒控制 工業(yè)爐的燃燒控制水平直接影響到生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)，例如：產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗等。目前國內(nèi)的工業(yè)爐一般都采用連續(xù)燃燒控制的形式，即通過控制燃料、助燃空氣流量的大小來使?fàn)t內(nèi)的溫度、燃燒氣氛達(dá)到工藝要求。由于這種連續(xù)燃燒控制的方式往往受到燃料流量的調(diào)節(jié)和測量等環(huán)節(jié)的制約，所以目前大多數(shù)工業(yè)爐的控制效果不佳。隨著工業(yè)爐工業(yè)的迅猛發(fā)展，脈沖式燃燒控制技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在國內(nèi)外得到一定程度的應(yīng)用，取得了良好的使用效果。 目前高檔工業(yè)產(chǎn)品對爐內(nèi)溫度場的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩(wěn)定可控性要求較高，使用傳統(tǒng)的連續(xù)燃燒控

23、制無法實(shí)現(xiàn)。隨著寬斷面、大容量的工業(yè)爐的出現(xiàn)，必須采用脈沖燃燒控制技術(shù)才能控制爐內(nèi)溫度場的均勻性。 本系統(tǒng)主要采用脈沖燃燒系統(tǒng)。它是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的占空比（通斷比）實(shí)現(xiàn)窯爐的溫度控制。燃燒狀態(tài)下的燃料流量可通過主燃料控制閥門在線調(diào)節(jié)，燃燒器一旦燃燒，就處于其設(shè)計(jì)的最佳燃燒狀態(tài)，保證燃燒器燃燒時(shí)的燃?xì)獬隹谒俣炔蛔??？刂葡到y(tǒng)使?fàn)t內(nèi)燃燒器交替燃燒，通過燃?xì)庠跔t內(nèi)的不斷攪拌，使?fàn)t內(nèi)溫度場均勻分布。當(dāng)需要升溫時(shí)，燃燒器燃燒時(shí)間加長，間斷時(shí)間減小;需要降溫時(shí)，燃燒器燃燒時(shí)間減小，間斷時(shí)間加長。并根據(jù)爐內(nèi)的設(shè)定溫度來控制燃燒時(shí)的燃料流量，當(dāng)設(shè)定溫度較低時(shí)，將主燃料控制

24、閥門關(guān)小，當(dāng)設(shè)定溫度較高時(shí)，將主燃料控制閥門開大，避免爐內(nèi)處于低溫狀態(tài)時(shí)，燃?xì)馀c爐內(nèi)的溫度差過大，對爐內(nèi)制品造成的直接熱沖擊。 脈沖燃燒系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)為： 系統(tǒng)簡單可靠，造價(jià)低;可提高爐內(nèi)溫度場的均勻性;傳熱效率高，大大降低能耗;燃燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比大；無需在線調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)空燃比的精確控制。 與傳統(tǒng)的比例燃燒控制相比，脈沖燃燒控制系統(tǒng)中參與控制的儀表大大減少，僅有溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器，省略了大量價(jià)格昂貴的流量、壓力檢測控制機(jī)構(gòu)。并且，由于只需兩位式開關(guān)控制，執(zhí)行器也由原來的氣動(dòng)（電動(dòng)）控制閥門變?yōu)殡姶砰y門，增加了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了系統(tǒng)造價(jià)。 普通燒嘴的空燃比一般為1：4左右，當(dāng)燒嘴

25、在滿負(fù)荷工作時(shí)，燃?xì)饬魉?、火焰形狀、熱效率均可達(dá)到最佳狀態(tài)，但當(dāng)燒嘴流量接近其最小流量時(shí)，熱負(fù)荷最小，燃?xì)饬魉俅蟠蠼档?，火焰形狀達(dá)不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿負(fù)荷流量50%以下時(shí)，上述各項(xiàng)指標(biāo)距設(shè)計(jì)要求就有了較大的差距。脈沖燃燒則不然，無論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態(tài)，一種是滿負(fù)荷工作，另一種是不工作，只是通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時(shí)間比進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，所以采用脈沖燃燒可彌補(bǔ)燒嘴調(diào)節(jié)比低的缺陷，需要低溫控制時(shí)仍能保證燒嘴工作在最佳燃燒狀態(tài)。在使用高速燒嘴時(shí)，燃?xì)鈬姵鏊俣瓤?，使周圍形成?fù)壓，將大量爐內(nèi)煙氣吸人主燃?xì)鈨?nèi)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希娱L了煙氣在爐內(nèi)的滯留時(shí)間，增加了煙氣與制品的接觸

26、時(shí)間，從而提高了對流傳熱效率。 7. 加熱爐的供熱7.1燒嘴形式 7.1.2混合煤氣平火焰燒嘴使用在均熱段爐頂。 采用煤氣平火焰燒嘴可使?fàn)t內(nèi)的溫度場、熱流場、壓力場分布均勻，爐氣和爐頂?shù)妮椛淠芰?qiáng)，鋼坯加熱質(zhì)量好，減少氧化燒損，而且可降低爐膛空間，減少爐體投資，減少爐體熱損失。 7.1.2混合煤氣側(cè)向調(diào)焰燒嘴，帶中心風(fēng)，低NOx型使用在下均熱段、上、下加熱段側(cè)向供熱。 帶中心風(fēng)、低NOx型調(diào)焰燒嘴按分段燃燒法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，是為了延長燃燒過程，降低火焰溫度的高峰，以便減少NOx的生成量。其中心風(fēng)約占35，一次風(fēng)約占2030，二次風(fēng)約占7080，通過調(diào)節(jié)調(diào)焰燒嘴火焰調(diào)節(jié)閥改變一次風(fēng)與二次風(fēng)比例來調(diào)

27、節(jié)火焰長度。由于中心風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用，燒嘴在低負(fù)荷工作時(shí)，即可以保證火焰長度和剛度，也可以得到最低的NOx生產(chǎn)量。 7.2燒嘴的供熱能力加熱爐分為6個(gè)供熱與溫度控制段, 即:第二加熱段上加熱： 配置10個(gè)側(cè)向調(diào)焰燒嘴;第二加熱段下加熱： 配置10個(gè)側(cè)向調(diào)焰燒嘴;第一加熱段上加熱： 配置10個(gè)側(cè)向調(diào)焰燒嘴; 第一加熱段下加熱： 配置10個(gè)側(cè)向調(diào)焰燒嘴; 均熱段上加熱: 配置24個(gè)平火焰燒嘴;均熱段下加熱： 配置8個(gè)側(cè)向調(diào)焰燒嘴。 8.加熱爐鋼結(jié)構(gòu)加熱爐鋼結(jié)構(gòu)是普碳鋼板和型鋼焊接件，它分為三個(gè)主要部分：8.1爐底鋼結(jié)構(gòu)：它由8 mm厚的爐底鋪板和大型工槽鋼的橫梁和立柱所組成，用以安裝和支撐加熱爐支承梁

28、和加熱爐砌體 8.2加熱爐兩端和兩側(cè)鋼結(jié)構(gòu)：它是由6 mm厚的爐墻鋼板與工槽鋼立柱焊接而成，下部用地腳螺栓與基礎(chǔ)或爐底鋼結(jié)構(gòu)固定，上部用槽鋼圈梁聯(lián)成矩形框架。 8.3加熱爐上部鋼結(jié)構(gòu)：由中小型工字鋼和大型寬邊工字梁及其支撐立柱焊接而成，用以吊掛爐頂?shù)腻^固磚，鋪設(shè)平焰燒嘴的操作平臺和支撐加熱爐上部管道，以及安裝與檢修計(jì)器用的走臺。 9.現(xiàn)代步進(jìn)梁式板坯加熱爐的新進(jìn)展上下供熱的步進(jìn)粱式加熱爐是美國“表面燃燒”公司首創(chuàng)的，它計(jì)的第1批爐子，于1967年4月在美國格三尼特市熱軋帶鋼 廠及日本新EI鐵廣蛔廠開始運(yùn)行同年EI本 “中外爐”公司設(shè)計(jì)的爐子在名古屋熱軋帶鋼廠投人了生產(chǎn)，從那以后步進(jìn)粱式爐很快得

29、到了推廣，并成為70年代日本和歐洲新建帶鋼軋機(jī)和原板軋機(jī)的主要爐。 70年代，我國從日本引進(jìn)的武鋼1700 熱軋帶鋼廠設(shè)置3座步進(jìn)粱式爐于1978年投產(chǎn)，80年代寶鋼2050熱軋帶鋼廠從“斯太因”公司引進(jìn)了3座現(xiàn)代化的步進(jìn)爐于1989 年投產(chǎn)。1992年在武鋼1700熱軋，由法國“斯太因”公司做基本設(shè)計(jì)，我院完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了加熱硅鋼液體出渣的步進(jìn)粱式爐。 1993年我院參加了寶鋼三1580熱軋對外 技術(shù)交流和談判工作。國外1985年以來在步 進(jìn)粱式爐能和改善加熱質(zhì)量等方面，又發(fā)展了一些新技術(shù)。 當(dāng)前，日本 中外爐 公司及法國“斯太 因 公司這兩家爐子公司所設(shè)計(jì)的步進(jìn)粱式 爐均屬世界第一流的

30、。“中外爐 公司至今共 設(shè)計(jì)11 4座步進(jìn)粱式爐，。斯太因 公共設(shè) 計(jì)108座步進(jìn)粱式爐分別居世界第1及第2位。這兩家爐子公司，技術(shù)成熟，先進(jìn)可靠， 經(jīng)驗(yàn)豐富。無論是爐型結(jié)構(gòu)，設(shè)備的裝備水平，控制水平，還是產(chǎn)品的加熱質(zhì)量和能耗指 標(biāo)，均屬世界上最先進(jìn)的水平。9. 1爐型結(jié)構(gòu) 從上加熱全輻射的爐頂結(jié)構(gòu)改為均熱段采用平焰燒嘴，上加熱段采用軸向燒嘴，則52 3，爐頂曲線的改變使燃燒交叉進(jìn)行板坯沿長 度方向上溫度均勻性得到改善。這種爐型與 全輻射爐頂比較，從加熱質(zhì)量看是一樣的，但 造價(jià)便宜。大大減少燒嘴個(gè)數(shù)管道及闊門也 便于檢修。操作維護(hù)方便。 下加熱采用軸向燒嘴，可根據(jù)燃料量大小。調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的進(jìn)

31、風(fēng)量，火焰長度可達(dá) 45米?；鹧孀罡邿狳c(diǎn)為15米，新的火焰 型式改善了加熱質(zhì)量，使板坯邊齠與中心溫 度均勻，火焰剛性好。 9.2爐子長度與熱耗 適當(dāng)延長爐子不供熱段的預(yù)熱段長度 大大降低了出爐煙氣溫度，有效地減少燃料 消耗，爐底負(fù)荷在600公斤米*時(shí)以下時(shí) 熱耗的減少率越來越小。所以一般認(rèn)為按爐 底負(fù)荷600650公斤米*時(shí)來設(shè)計(jì)爐子的額定加熱能力從燃料單耗和爐子造價(jià)兩方面考慮，經(jīng)濟(jì)的取值為650公斤米時(shí)。 9.3采用低氧化氮燒嘴 燃料燃燒生成的氧化氮(N)，排放到大氣中，與碳?xì)浠_物(Hc)結(jié)合，成為光化學(xué)煙霧的誘發(fā)物。因此,Nq是一種需要加以控制的有害氣體，大型步進(jìn)粱式加熱爐廢氣排出量大，

32、爐溫高。以及燃燒用的空氣預(yù)熱溫度高，又是促進(jìn)大量生成NO的條件，因此,降低其NO=的生成物特別受到重視。降低NO=的有效方法是二段燃燒法先 以一0405的一次空氣與燃料混臺燃燒形成一個(gè)還原區(qū)將NO還原成N結(jié) 語要適應(yīng)國際新技術(shù)的發(fā)展，是我國的加熱爐水平與國際水平接軌，采用先進(jìn)技術(shù)和裝備，使在軋鋼工藝技術(shù)上和裝備取在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到世界先進(jìn)水平，就從設(shè)計(jì)開始步進(jìn)粱式爐爐型、爐村到設(shè)備選型，從設(shè)備加工制造到安裝，工到竣工投產(chǎn)，從靜態(tài)管理到動(dòng)態(tài)管理過程都必須堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理產(chǎn)長壽、優(yōu)質(zhì)低耗、節(jié)能環(huán)保的方針。鋼的經(jīng)濟(jì)效益大大提高，并且提高國際市場上的競爭能力，為我國由大國向鋼鐵強(qiáng)國邁進(jìn)作貢獻(xiàn)。第23頁