【精品】步进式燃气加热炉结构及控制系统设计毕业论文设计

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【精品】步进式燃气加热炉结构及控制系统设计毕业论文设计

河北工业大学毕业设计说明书题目：步进式燃气加热炉结构及控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：步进式燃气加热炉结构及控制系统设计摘要：工业炉的设计的目的是参考现有炉型，以热工理论为指导，设计出结构更完善的炉体结构。

本设计充分考虑了工业炉系统的各个方面。

对于炉膛，采用一般的平顶结构，使整体成本造价和安装费用大幅度降低。

对于烟道，由于加热圆形工件时，工件下方尚有一定空间且工作间距固定可在装料侧墙下部排烟。

对于天然气的预热，采用烟气加热天然气。

对于燃烧器，采用半喷射式烧嘴，与喷射式烧嘴相比，不仅缩短了烧嘴长度，而且通过调节一、二次空气量，从而在一定范围内可调节火焰长度。

对加热炉自动控制系统的设计，使加热炉更易于使用。

关键词：步进式燃气加热炉控制系统the design of walking-beam gas furnace structure and control systemAbstractthe design purpose of Industrial furnace is to reference existing furnace, With thermodynamic theory as the guide,designed structure more perfect furnace construction.This design is considered with the fully industrial furnace system.For furnace,The roof structure,make the whole cost and installation cost significantly reduced.For flue,when heated circular workpiece due,below are some workpiece and work in feeding fixed spacing of the lateral wall smoke.For gas preheating,Using the natural gas to heating.For burner,using half a jet burner,compared with the jet burner, not only shorten the length of burner,and through adjusting the first and the second air quantity,thus, adjustable flame length within a certain range.For the design of automatic control system of reheating furnace, make more easy to use.Keywords: walking-beam furnaces Gas furnace The control system目次1 引言 (4)2 设计任务书 (5)3 工业炉设计概论 (5)3.1 工业炉概念 (5)3.2 工业炉性能参数介绍 (6)3.3 工业炉基本分类 (8)3.4 设计内容 (8)3.5 工业炉设计原则 (9)3.6 本课题设计思路 (9)3.7 设计时间规划 (11)4 加热炉系统的具体设计 (11)4.1 燃料燃烧的计算 (11)4.2 炉体基本结构的设计 (14)5 热平衡计算 (18)5.1 加热段的热平衡 (18)5.2 预热段的热平衡 (20)6 预热器的设计计算 (23)6.1 预热器的选用 (23)6.2 空气预热器的设计计算 (24)6.3 天然气预热器的设计计算 (29)7 燃烧装置的设计 (35)7.1 烧嘴的选择 (35)7.2 空气管道的设计 (36)7.3 天然气管道的设计 (37)8 排烟系统的设计计算 (37)9 自动控制系统的设计 (40)9.1 坯料的侧长称重与入炉定位 (40)9.2 坯料的装卸 (40)9.3 炉内步进机构的传动 (40)9.4 炉内燃烧状况的检测 (40)9.5 炉温炉压控制 (40)9.6 炉膛含氧量检测 (40)10 加热炉系统的其它细节介绍 (41)10.1 进料工具的设计 (41)10.2 传动装置的设计 (41)10.3 钢件出口及炉门的设计 (41)10.4 炉底的设计 (41)10.5 炉子启动时注意事项 (42)10.6 对于环境的影响 (42)10.7 燃烧系统程序控制 (42)10.8 步进机械运行过程原理 (42)10.9 出渣系统 (43)结论 (43)参考文献 (43)致谢 (44)附录1－1.......................................... CAD附图－加热炉系统图附录1－2.......................................... CAD附图－加热炉系统图附录2................................................. CAD附图－炉膛简图附录3............................................... CAD附图－预热器简图附录4............................................... CAD附图－烧嘴形式图附录5......................................... CAD附图－自动控制系统简图1 引言作为一种重要的热工设备，工业炉广泛应用于物料的焙烧、干燥、熔化、熔炼、加热和热处理等各种生产过程中，不仅数量众多，而且种类繁多。

步进式加热炉步进机构的控制

步进式加热炉步进机构的控制步进式加热炉是一种能够精确控制加热过程的设备，适用于各种热处理过程中的加热环节。

其主要特点是通过定时或传感器触发控制器，使步进电机依次驱动加热炉内的加热段，从而实现对加热过程的精确控制。

本文将以步进式加热炉的步进机构控制为例，介绍其工作原理及控制方法。

1. 步进电机控制原理步进电机是一种特殊的电机，具有精度高、速度低、响应迅速等优点。

步进电机的控制主要是通过脉冲信号来控制电机旋转的步数和方向，其操作原理如下：当接收到一个脉冲时，电机按照一定的步骤向前或向后旋转一定角度。

控制器根据需要发出若干个脉冲信号，使电机执行相应的运动。

在每个脉冲信号的作用下，电机按照一定的步进角度（通常为1.8度）旋转。

步进电机的控制一般采用开环控制，即控制器无法精确感知电机转动的位置。

因此，在控制时需要通过相应的算法来保证电机的精度。

步进式加热炉是一种由多个加热段组成的工业热处理设备。

每个加热段都由发热元件、绝热材料和控制器组成。

在加热过程中，控制器通过不断地触发脉冲信号来控制步进电机的运动，从而调节炉内的加热段。

具体来说，步进式加热炉步进机构的控制步骤如下：（1）开启加热炉的电源，启动相关的控制器。

（2）设定加热段的参数，例如温度、时间、加热段宽度等。

（3）控制器根据设定参数，通过摩擦轮或传动装置在步进电机的承载轴上输出相应的脉冲信号，使电机一次性旋转一定的角度。

（4）步进电机的输出轴带动相应的传动装置，使加热炉内的加热段按照设定的宽度依次进入加热工作区域。

（5）加热工作结束后，控制器再次向步进电机输出脉冲信号，通过相同的步骤将加热段依次退出加热工作区域。

（6）当所有的加热段退出加热工作区域后，加热炉停止加热工作，待冷却后即可取出加热物。

步进式加热炉步进机构的控制方法主要包括两种：时间控制和传感器控制。

（1）时间控制时间控制是指通过控制器设定加热段的加热时间和停留时间来控制步进电机的运动。

每个加热段的加热时间和停留时间都是相等的，因此可以通过设定为统一的时间控制整个加热过程。

步进式加热炉过程控制系统设计

前言 (1)第一章绪论 (2)1.1 步进式加热炉的发展 (2)1.2 步进式加热炉结构 (3)1.3 步进式加热炉工艺流程 (3)第二章控制方案整体设计 (5)2.1 炉膛温度控制系统 (5)2.2 炉膛压力控制系统 (6)第三章步进式加热炉过程控制方案设计 (7)3.1 炉膛温度控制系统设计 (7)3.1.1 炉膛温度控制系统的选择 (7)3.1.2 主、副被控参数的选取 (7)3.1.3 主、副回路调节器调节规律的选择 (8)3.1.4 主、副调节器正、反作用的选择 (8)3.1.5 控制系统的工作原理 (8)3.1.6 温度传感器选型 (9)3.1.7 控制器选型 (10)3.1.8 流量计选型 (10)3.1.9 执行器的选择 (11)3.2 炉膛压力控制系统设计 (12)3.2.1炉膛压力控制系统的选择 (12)3.2.2 调节器调节规律的选择 (12)3.2.3调节器正、反作用的选择 (12)3.2.4 控制系统的工作原理 (12)3.2.5压力传感器选型 (12)第四章总结 (14)附录 (15)参考文献 (16)钢铁工业是整个国家的支柱产业，国家的军事国防以及人们的日常生活等等都离不开钢铁行业，它为我们提供了大量的制作劳动工具所需的原材料。

它对我们国民经济的发展起到了举足轻重的作用。

随着近些年全球性能源危机的加剧，我国钢铁企业也面临着巨大的成本压力，这就要求我们合理的设定加热炉炉温，降低能量消耗，提高企业效益。

加热炉在整个行业的生产轧制过程中是主要耗能设备，占整个冶金工业耗能的1/4 。

这个炉子控制的好坏及其所选择的控制方法十分重要，这会影响到钢坯的废钢率，钢坯的产量及其质量和烧损率等等。

在加热炉设备的更新及其生产工艺进步的同时，我国的现代化轧制技术也发生了翻天覆地的变化。

尤其是轧机，正在一些方面快速发展，比如说高精度，高速，大规模，连续等等。

这样就要求必须提高钢坯的加热质量。

炉温控制毕业设计(ok)

柳州职业技术学院毕业设计题目：步进式加热炉炉温自动控制系统研究—温度检测及其控制设计姓名陈晓光学号20110101058专业电气自动化技术年级2011级指导教师刘春梅完成时间2013-12-28柳州职业技术学院毕业设计（论文）任务书机电工程系系（部）电气自动化技术专业 3班学生陈晓光学号20110101058一、毕业设计（论文）题目：步进式加热炉炉温自动控制系统研究——温度检测及其控制设计二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2013年9月10日起至2013年12月30日止三、毕业设计（论文）进行地点：柳州职业技术学院四、任务书的内容：目的：毕业设计是高职高专全程教学中必修的关键教学环节，本设计以PLC、自动控制等相关课程和理论知识为基础，通过毕业设计的实践，加强学生对所修课程的理解、掌握，培养并提高学生在计算、设计、绘图、制作、资料文献查阅、运用相关标准与规范和计算机应用等方面的能力。

任务：加热炉是轧制生产过程的重要热工设备，其能耗占到钢铁工业总能耗的25%。

但加热炉生产过程是一个具有典型的多变量、时变、非线性、强耦合、大惯性和纯滞后等特点的复杂工业生产对象。

传统的燃烧控制无法不能满足现代化轧制的发展要求，必须从整体上分析和控制加热过程，进而实现炉温的优化设定，建立良好的炉温自动控制系统。

《加热炉炉温自动控制系统研究——温度检测及控制系统设计》的设计要求：1、加热炉分三段实现炉温自动控制，沿着加热炉的炉长方向分为预热段、加热段、均热段三段，每段炉温各自独立控制，每段取炉顶和炉侧两处温度为测量值，正常情况以炉顶测量温度为控制目标值，当炉顶处热电偶出现故障时，以炉侧测量温度为控制目标值。

加预热段炉温控制范围：850~950℃，加热段温度控制范围：1200~1300℃，均热段温度控制范围：1200~1280℃。

2、三段炉温采用相同的温度控制方案，炉温自动控制是以炉温控制为主环，煤气流量调节为副环的串级回路控制。

步进式加热炉炉温控制系统

内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目：步进式加热炉炉温过程控制系统设计学生姓名：罗成庆学号：1067112304专业：测控技术与仪器班级：测控10-3班指导教师：闫俊红加热炉炉温过程控制系统设计的意义加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备,其自动化控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。

随着自动化技术的迅猛发展,如何采用先进的自动化控制技术与设备,提高基础自动化控制效果与水平,确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。

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。

本文主要研究的内容是炉膛温度控制系统，采用串级控制系统通过控制空燃比来达到控制温度的效果。

关键词：步进式加热炉；炉膛温度控制；控制方法前言加热炉不仅是轧线上最重要的设备之一，而且也是耗能大户。

钢坯加热的技术直接影响带钢产品的质量、能源消耗和轧机寿命。

因此加热炉优化设定控制技术的推广对钢铁企业意义重大。

加热炉的生产目的是满足轧制要求的钢坯温度分布，并实现钢坯表面氧化烧损最少和能耗最小。

由于加热炉具有非线性、不确定性、耦合等特点，其动态特性很难用数学模型加以描述，因此采用经典的优化控制方法难以收到理想的控制效果，只能依靠操作人员凭经验控制底层回路设定值，当工况发生变化时，往往使工艺指标实际值偏离目标值范围，造成产品质量下降，消耗增加。

目录第一章加热炉控制系统概述 ............................... 错误！未定义书签。

1.1步进式加热炉的发展和国内概况 ............. 错误！未定义书签。

1.2炉温控制基本原理 ..................................... 错误！未定义书签。

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

加热炉毕业设计论文（借鉴分享）

加热炉毕业设计论文（借鉴分享）目录1.文献综述 (1)1.1加热炉的概念及分类 (1)1.1.1加热炉的概念 (1)1.1.2加热炉的分类 (1)1.2加热炉的一般组成部分 (2)1.2.1炉膛（工作室） (2)1.2.2烟道、烟闸与烟囱 (4)1.2.3炉子基础与钢结构 (5)1.3炉子热平衡及燃料消耗 (5)1.3.1基本概念 (5)1.3.2炉子燃料消耗 (6)1.3.3燃料变化后燃料消耗量的变化 (6)1.4炉子生产率及影响因素 (6)1.4.1概述 (6)1.4.2热工因素对炉子生产率的影响 (7)1.4.3工艺因素对炉子生产率的影响 (8)1.5提高炉子热效率的途径 (9)1.5.1减少炉膛废气带走的热量 (9)1.5.2烟气余热的回收 (9)1.6加热炉的现状及发展趋势 (10)1.6.1概述 (10)1.6.2工业炉的提高和改进措施。

(10)2．方案论证 (14)2.1设计方案 (14)2.2方案论证 (15)2.2.1炉型的选择 (15)2.2.2装出料方式 (15)2.2.3供热方式 (15)2.2.4烧嘴的布置与选型 (15)2.2.5换热器结构 (15)3．热工计算 (16)3.1原始技术数据 (16)3.2热工计算 (16)3.2.1燃料燃烧计算 (16)3.2.2炉膛热交换计算 (19)3.2.3金属加热时间计算 (22)3.2.4炉子主要尺寸的计算 (28)3.2.5炉膛热平衡与燃料消耗计算 (31)3.2.6煤气烧嘴的选用 (36)3.2.7空气换热器设计计算 (37)3.2.8空气管路阻力损失及鼓风机的选择 (44)3.2.9烟道阻力损失及烟囱计算 (50)结论 (55)致谢 (56)参考文献 (57)英文原文 .............................................. 错误!未定义书签。

英文翻译 .............................................. 错误!未定义书签。

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。

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。

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对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

本设计充分考虑了工业炉系统的各个方面。

对于炉膛，采用一般的平顶结构，使整体成本造价和安装费用大幅度降低。

对于烟道，由于加热圆形工件时，工件下方尚有一定空间且工作间距固定可在装料侧墙下部排烟。

对于天然气的预热，采用烟气加热天然气。

对于燃烧器，采用半喷射式烧嘴，与喷射式烧嘴相比，不仅缩短了烧嘴长度，而且通过调节一、二次空气量，从而在一定范围内可调节火焰长度。

对加热炉自动控制系统的设计，使加热炉更易于使用。

工业炉工作的好坏将直接关系到产品的产量、质量、能耗、成本和环境污染等多项技术经济指标，因而在各工业部门的生产中都占有重要的地位。

对工业炉的基本要求是：产品的质量和产量首先要满足要求；燃料或其他能源的消耗要低；建炉投资和运行费用要低；使用寿命长；操作人员的生产条件要好；污染物的排放量要符合环保的要求。

一座好的工业炉应尽可能满足上述各项要求。

为保证产品的质量，要准确的控制炉内的温度和气氛。

选择合适的筑炉材料。

工业炉按工艺用途分，有冶金工业中的各种冶炼炉、加热炉、热处理炉，机电工业中的锻造炉、干燥炉、热处理炉，陶瓷工业中的各种隧道窑、各种玻璃熔炼炉、热处理炉，石化工业中的焦化炉、加热炉、裂解炉，环保工业中的废料焚烧炉，建材工业中的水泥窑等。

按能源分，有煤气炉、油炉、煤炉、电炉；按热工制度及操作方式分，有恒温炉、周期炉及连续炉等。

按结构形式分，由于涉及各个行业，更是不胜枚举。

由于工业炉所涉及的工业过程繁多，我们可以通过掌握工业炉的基本原理来学习工业炉设计的基本方法。

虽然工业炉的范畴如此之宽，涉及的工业过程如此众多，但作为工业炉，热源向物料的传热是一个基本过程，每一个工业炉都会有此过程。

因此，要使工业炉的工作达到“优质、高产、低消耗、少污染”的基本目标，除了掌握正确的工艺操作之外，还必须要有合理的炉体结构予以保证。

工业炉的设计从来都离不开工艺而单独进行。

设计人员在设计时，首先必须根据工艺的要求进行设计，使工业锅炉能够满足工艺制度所规定的要求。

而从能源角度看，工业炉又是国民经济中的耗能大户。

因此，如何提高工业炉热效率，合理使用一次能源，充分而有效地回收并利用二次能源，在当今能源紧缺的形势下，更显出其必要性。

在工业炉的设计中，所有降低能耗的有效措施，都应力图采用。

工业炉的设计的目的是参考现有炉型，以热工理论为指导，设计出结构更完善的炉体结构。

优秀的设计者不应是现有工业炉的抄袭者，而应该是把现有工业炉变成更新、更完善的工业炉的创造者。

对以定型的有成熟经验的工业炉，有时设计时不进行理论计算，而是凭借经验数据直接确定加热时间或者通过选用有效炉底强度，从而确定出工业炉的基本尺寸。

这样不仅简单易算，而且排除了理论计算时因各种系数或参数选取不当而造成的误差，这种方法稳妥可靠。

但当设计新炉型或采取新的温热制度的工业炉，理论计算是必须的。

对一般连续加热炉，理论计算虽然只具有一定的参考价值，但是作为一种设计方法，特别是科技水平快速发展的今天，理论计算法仍然相当重要。

即使是凭借经验设计，也是要在专业理论的基础上，广泛采纳国内外先进经验，进行优化设计并加以改进。

2 设计任务书课题任务：某锻造厂，需对加热后的圆柱形实心钢坯进行锻造处理。

要求为其设计工业加热炉，包括炉体结构及控制系统，炉温控制在1000 ℃，并且每隔30秒出炉一次。

钢件的具体数据为：钢件长L=1000mm，直径D=80mm；钢件进炉前温度t1=20 ℃，出炉温度t2=800 ℃。

使用燃料为天然气，干气体体积成分（％）为：＝98，＝0.4，＝0.3，＝0.3，＝1。

技术要求：1.控制燃料消耗量以满足不同尺寸钢坯的加热要求；2.选取合适的鼓风机和引风机；3.设计的燃烧器能满足热量需求；4.尽量使系统节能降耗，提高经济性。

3 工业炉设计概论3.1 工业炉概念在工业生产中,利用燃料燃烧产生的热量,或者将电能转化成热量对工件或物料进行加热的设备,称为加热炉[1]。

加热炉是进行锻压生产不可缺少的重要设备之一，他在很大程度上影响着锻件质量和技术指标。

锻压生产前，通常要对金属坯料进行加热，其目的是为了提高坯料的温度，降低塑性变抗力，使之适应于锻压加工，当坯料加热到锻压温度时，对坯料实施较小的变形力，消耗较小的能量，就能获得所需形状，尺寸和符合机械性能要求的锻件。

步进炉依靠专用的步进机械是工件在炉内移动的一种机械化炉。

利用耐火材料炉底支撑工件，主要向工件上部单面供热的称步进底式炉，也是一种连续作业的加热炉。

工业炉主要由炉衬、炉膛、排烟系统、预热器、炉内机械、烧嘴、自动控制等装置组成[2]。