步进式加热炉温度均匀性研究
步进梁式加热炉温度最优设定控制
模型 和理 想加热 曲线 ， 以便 精确控制钢坯 出炉 温度和温度琦 匀性 ， 到提 高产量 和节 约能 源的 目的。 达 中国分类号 ：Ｔ ０ Ｇ ３７
…
一
１ 引 言
加 热炉是 冶金 企业 轧钢 生产 中的主要 工艺设
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式中， 为 炉气温度；
为钢坯表面温度 ；
收稿 日期：２ ０ 一ｌ ０ ０ １ ２— ７ 作者简介 ： 王 颖 （ ６ 一） 女（ １ ８ ． 满族）珏宁铁崎人 ， 阳航空工业学院讲师． ９ ， 沈 硬士， 主要从事复杂工业 过程控制等教学与科研工作 。
可以根据钢坯的初始温度分布 Ｘ（ ）由（ ） ０ ， ９ 式求
出任意 时刻 ｋ的钢 坯温度 分 布 Ｘ（ ） ｋ。 ２ 设 定值 的优 化控 制 ） 如图 ｌ 所示 ， 度设 温 定控 制部 分包含 了多种 坯 料 的加 热 策 略 ， 能够 它 对人 炉 的坯 料类 型 ， 以及 出现 计 划 或非 计 划 停 炉 立 即作 出反应 。在 炉 内 ． 料 的精 确位 置 通 过使 坯 用监 视步 进 梁 运 动 的高 分 辨 率 脉 冲传 感 器 来 测
边界 条件 ：
ｘ ｋ＋１ ＝Ｇ （ ） （ ） Ｘ ｋ ＋Ｈ （ （） “ ） ９ 初 始条件 ： ｘ ０ （ ）； Ｔ （ ） ｏｒ
必 须指 出 ， 里 设钢 坯 是 各 项 同性 的均 质 材 这 料， 导热 系数 ｋ 比热 及密度 ｐ考 虑 为平 均温度 ， 的函数 ， 均假设 为 常 效 。 因此 ，９ 式是 应 用 稳态 （） 工 作点进 行线性 化而 简化 来 的时不变 形式 。 这样 ， 当测 量到加 热 炉 的有关过 程变 量后 ， 就
步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法
中国科技期刊数据库 工业C2015年17期 63步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法马 跃 杨 壮天津钢管集团股份有限公司，天津 300301摘要：随着工业自动化技术的不断发展，现代化的热连轧机应该配置大型化的、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。
但是步进梁式加热炉炉内的钢坯在从装料端向出料端输送过程中，可能会发生跑偏，这将直接影响到步进梁式加热炉乃至整条生产线的正常生产。
因此，针对步进式加热炉跑偏原因进行了分析，同时也提出了相应的解决方法。
关键词：步进式加热炉；跑偏原因；解决方法 中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）17-0063-0220世纪30年代以来，自动化控制技术获得了惊人的成就，已在工业生产和科学发展中起着关键作用。
当前，自动化控制装置已成为大型设备不可分割的重要组成部分，生产过程自动化的程度已成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。
现代化的高产量热轧带钢轧机，由于对轧制带钢的厚度尺寸公差，带钢表面质量和板型控制的要求日益严格，因而对板坯加热温度均匀性和热板坯表面的质量要求也不断提高，加热炉是热轧带钢轧机必须配备的热处理设备。
因此，对步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法进行研究，具有非常重要的意义。
1 步进式加热炉的概述步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。
炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。
前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。
轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。
步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。
同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。
步进式加热炉分析
步进式加热炉分析(总26页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除论文（设计）题目：热轧带钢步进式加热炉特点及分析系别：建筑工程与环保系班级：材料071姓名：指导教师：2012年6 月 2日热轧带钢步进式加热炉特点及分析(建筑工程与环保系材料071)摘要本论文一迁钢2160加热炉为例介绍了步进式加热炉的特点及分析。
加热炉是轧钢生产线上的重要设备之一,也是钢铁工业中的耗能大户,因此提高加热炉的加热效率,降低能耗,对整个钢铁工业的节能具有重要的意义。
加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。
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。
关键词：步进梁式加热炉特点工艺流程发展绪论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。
2010-6-2目录摘要---------------------------------------------------------------------------2绪论---------------------------------------------------------------------------21.加热炉概述----------------------------------------------------------------52.炉区设备-------------------------------------------------------------------7装料辊道-------------------------------------------------------------7加热炉的炉底步进机构-------------------------------------------8步进梁的升降、平移装置----------------------------------------9附属装置-------------------------------------------------------------93.加热炉主要工艺条件-----------------------------------------------------10用途-------------------------------------------------------------------10炉型-------------------------------------------------------------------10主要生产钢种-------------------------------------------------------10影响因素-------------------------------------------------------------10加热炉的缓冲时间-------------------------------------------------11炉区的加热能力---------------------------------------------------114.炉型及结构----------------------------------------------------------------12轴向反向烧嘴供热的优缺点--------------------------------------12侧部调焰烧嘴供热优缺点-----------------------------------------125.加热炉的工艺特点-------------------------------------------------------14运作方式------------------------------------------------------------15加热方式------------------------------------------------------------156.步进式加热炉生产中的关键控制技术-------------------------------17生产节奏的控制--------------------------------------------------17加热炉燃烧控制---------------------------------------------------177.加热炉的供热--------------------------------------------------------------20烧嘴形式------------------------------------------------------------20烧嘴的供热能力--------------------------------------------------208.加热炉钢结构-----------------------------------------------------------21炉底钢结构--------------------------------------------------------21加热炉上部钢结构-----------------------------------------------21加热炉两端和两侧钢结构--------------------------------------219.现代步进梁式板坯加热炉的新进展--------------------------------------219. 1炉型结构-----------------------------------------------------------22炉子长度与热耗---------------------------------------------------22采用低氧化氮烧嘴------------------------------------------------23结语---------------------------------------------------------------------------23参考文献--------------------------------------------------------------------24致谢-------------------------------------------------------------------------241.加热炉概述这个加热炉是由总设计院设计的，在一条全是德马克设备的工艺线上显得格外特别，我能在这里工作感到十分自豪。
研究步进式加热炉钢坯“跑偏”问题的研究与控制李诚
研究步进式加热炉钢坯“跑偏”问题的研究与控制李诚发布时间：2021-07-29T08:54:16.533Z 来源：《基层建设》2021年第14期作者：李诚[导读] 在步进式加热炉的实际运行过程中，还存在严重的钢坯“跑偏”问题，这对加热炉的实际运行质量产生了严重影响广西柳州钢铁集团有限公司棒线型材厂广西柳州 545002摘要：在步进式加热炉的实际运行过程中，还存在严重的钢坯“跑偏”问题，这对加热炉的实际运行质量产生了严重影响。
对此，相关工作人员需要深入分析和探讨钢坯“跑偏”问题的产生原因，并合理采取控制措施，以此来充分提升步进式加热炉运行水平。
本文针对步进式加热炉钢坯“跑偏”问题进行分析，探讨了步进式加热炉炉底机构，对导致钢坯出现“跑偏”问题的因素进行了分析，并提出具体的控制措施，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：步进式加热炉；钢坯“跑偏”；因素；控制措施步进式加热炉在具体运行过程中，主要通过专用步进机构使钢坯能够在加热炉当中逐渐发生移动，属于机械化炉子的一种，不仅具有较强的生产能力，而且温度十分均匀，有着极快的加热速度，可以有效降低钢坯烧损，全面提升加热质量。
与此同时，步进式加热炉还方便人员进行灵活操作，具有送钢、退钢以及踏步控制等功能，同时还方便将炉料排空和变换钢种。
所以，现如今在加热钢坯时，步进式加热炉是一种比较常见的炉型。
但在坯料移动过程中，容易发生钢坯“跑偏”问题，这不仅会导致炉墙被刮坏，严重情况下甚至造成钢坯掉道，进而导致停产事故发生。
对此，需要工作人员合理采取措施，有效控制钢坯的跑偏量，使其维持在可允许范围内，从而提升步进式加热炉的运行质量。
一、步进式加热炉炉底机构在步进式加热炉当中，步进梁驱动具体是通过步进机械运动提供，而此装置具体在炉底下炉坑中设置，将其称之为炉底机械。
而其具体包括升降与平移液压缸、升降和平移框架、定心装置以及液压缸等。
对于步进梁，其具体采用双框架，沿着炉长的方向共分为A、B两段，称之为A、B框架，在中间位置则由连接框架负责相连，这样可以更好的切换冷热钢坯，同时还能够快速装入热钢坯。
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。
步进式加热炉蓄热式改造的数值模拟及优化设计
自从 １８ ９ ２年英 国 Ｈ ｔ ｒ ｅｅ ｐ ｅｔ 司和 ｏ ＷｏｋＤ ｖｌ ｍ ｎ 公 ｏ
Ｂｉｓ ａ 研究 院合作 ，成功开发 出第一座 使用陶瓷 ｒｉ Ｇ ｓ ｔｈ
小球 作为蓄热体 的新 型蓄热式加热 炉 ， 以蓄热室 为 它
基础来 回收烟气余热 ， 从而实现余热 的最大 回收和助
不少案例见诸报道 。 与蓄热式技术 的广泛应用相矛 盾的是 ， 目前 对蓄 热式燃烧 的机 理还知之不多 ， 对蓄热式燃烧 的热工特 性分析 了解 得还不是很透彻 ， 这有 待广大工 程技术人
炉子额定产量 ：２ ｈ（ ２ ０ｔ 热装 ） ／ 标准坯
炉子最 大产量 ： ８ ｈ（ ２ ０ｔ 热装 ） ／ 炉子有 效长度 ：６００ｍ ２ ０ ｍ 炉堂宽度 ：７５０ｍｌ １ ０ ｉ ｌ
２ 步进 梁式加 热炉 的基 本情 况
随着蓄热式技术 的进步 ， 一些 企业开始 在板坯加
热炉上采 用蓄热式技术 。 并逐 步从小型板坯 加热炉 扩 ｗｗ Ｏ ｊ ｏ ｗ．ｙ． ｃ ｔ ｊ ］ｊ ｏ ｊ ＠ｔ ｍ ｙ ｙｃ
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燃空气 以及 煤气 的高 温预热 ， 节能效果 显著 【 ｌ Ｊ 。近 １ ０
年来 蓄热式燃烧技术 得到长足发展 ， 很多 国家都在 研
膛宽度方 向的温度均匀性如何保证 。 为了保 证技术 改造方 案 的可靠性 ， 本文使 用先进
的 Ｃ Ｄ软件 。 Ｆ 对改造后 炉子宽度方 向的温度分布进行 了模 拟分析 。
关键词 蓄 热式加 热 炉 数 值模 拟 气流
温度
炉膛
优 化
基于PLC的加热炉炉温控制研究
煤气量和供风量均采用 ＰＤ调节控制． Ｉ 要求每个工作 区的温度按照规定的曲线运行。 要求可 以进行手、 自 动切换． 温度误差必须控制在 １ 的范围内． ％
整 个控 制 系统 的硬 件 由 Ｓ Ｅ Ｓ公 司 的 自动 Ｉ Ｎ ＥＭ 化 系列 产 品 组 成 ：Ｐ Ｃ Ｕ采 用 Ｃ Ｕ １ Ｐ ３５—２ Ｐ； Ｄ 电源 模 块 采用 ６ Ｓ ０ Ｅ ７３７—１ Ａ ０—０ Ａ ； 字量 输 入模 块 Ｅ０ Ａ ０数 采 用 ６ Ｓ ２ １ Ｈ ２—０ Ａ ； Ｅ ７３ １— Ｂ ８ Ａ ０ 数字 量 输 出模 块 采 ６ Ｓ ３ ７ Ｆ ０—０ ０作 为 温 度 检 测 信 号 量 的 Ｅ ７３ １— Ｐ Ｏ ＡＢ Ａ ，Ｅ ７３ １— Ｒ ０ Ｉ６ Ｓ ３ ７ Ｄ ０—０ ０作 为压 力 和流 量检 测 ＡＢ
基 于 Ｐ Ｃ的加 热 炉 炉 温控 制研 究 Ｌ
田亚娟 ， 罗庚兴 ， 志丽 魏
（ 广东松山职业技术学 院， 广东 韶关 ５２２ ） １１６ 摘 要： 本文采用技术实用 、 、 可靠 指标先进的 Ｐ Ｃ设备 ， Ｌ 结合步进式 加热 炉的特点 ， 了简单实用 的控 制结构 和 设计
算法， 进行 了加热炉炉温 Ｐ Ｃ控制系统 的设计 ， Ｌ 包括控制部分 的硬件组态 和炉温控 制系统的软件设计 ， 利用 Ｐ Ｃ控 Ｌ 制保证 了整个系统 的快速 响应 、 稳定性和控制的准确性． 关键词 ： 加热炉 ； Ｌ Ｐ Ｃ控制 ； 件组态 ；软件设计 硬
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总 第 １１期 ６ ２０ ０ ８年 ４月
南
方
金
属
Ｓ ｕｍ． １ ６１
Ｓ Ｔ ０Ｕ ＨＥＲＮ ＭＥ ＡＬ Ｔ Ｓ
步进梁式加热炉炉压问题分析及处理方法
步进梁式加热炉炉压问题分析及处理方法摘要：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。
关键词：步进梁式；加热炉；关键技术1加热炉发展和现状现代化的高产量热轧带钢轧机，由于对轧制带钢的厚度、尺寸、公差带、钢表面质量和板型控制的要求日益严格，因而对板坯加热温度均匀性和热板坯表面的质量要求也不断提高。
加热炉是热轧带钢轧机必须配备的加热设备，随着工业自动化技术的不断发展，现代化的热连轧机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。
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，钢坯断面温差较大，板坯背面滑轨擦痕多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板坯，可以留出空隙，板坯和步进梁之间没有摩擦，通过托出装置出炉完全消除了滑轨擦痕，又有适合加热断面较大的坯料钢坯，加热断面温差小、加热均匀，以及可出空炉料炉长不受限制、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。
2步进式加热炉工艺流程步进式加热炉炉型为三段供热端进端出步进梁加热炉。
加热炉自装料端至出料端沿炉长上分为预热段、加热一段、加热二段及均热段。
为了便于灵活调节各段炉温，在加热二段与均热段之间设有无水冷隔墙。
用无水冷隔墙隔开，可以精确控制两段炉温和炉压，减少两段之间的辐射干扰。
各段均为上下加热，采用分布在炉子侧墙上的烧嘴进行供热。
通过每对烧嘴的切换燃烧，加强了炉气在炉内的扰动，增强了炉气对钢坯的传热。
空气预热温度600℃以上，排烟温度250℃以下。
加热工艺的操作包括正常生产时的加热温度、加热速度、加热时间等工艺参数的控制，以及对炉内气氛和炉压控制等项。
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步进式加热炉温度均匀性研究
摘要温度均匀性是步进式加热炉综合性能评定中最关键的一个要素，也是确定加热炉是否符合工艺要求的基本标准。
钛合金棒材在锻造前要通过步进式加热炉进行加热，步进式加热炉温度均匀性的好坏直接影响着钛合金棒材的组织性能和产品质量。
本文从步进式加热炉工作方式、温度控制系统、温度测试系统和测试结果分析等几个方面对温度均匀性进行了研究。
关键词步进式加热炉；温度控制系统；温度测试系统；温度均匀性
0 引言
钛合金棒材步进式加热炉的最大优点在于采用了步进式结构，由于此结构设计合理，棒料从入炉口进，经加热后从后炉口滚落到输送辊道进入到下一工序，实现了连续式作业。
与传统箱式炉相比，提高了生产效率，节约了能源，缩短了产品加工周期。
目前西部超导公司钛合金加热炉的加热方式全采用电阻式加热，此加热方式的优点在于无粉尘污染，温度控制系统技术成熟，温度均匀性易于控制。
目前在温度控制系统中，利用控制热电偶、二次仪表和三相电力调整器的合理优化控制，以此来控制电阻炉的发热功率，最终实现温度均匀性的合理控制，从而达到稳定产品质量的目的。
1 钛合金步进式加热炉
1.1 工作方式及分区
钛合金步进式加热炉的工作方式：将摆放整齐的钛合金棒料置于上料台架上，PLC棒材控制系统根据程序指令，驱动液压翻转机构实现一根根进料，并自动落进固定梁上用耐火材料制作的V型槽内，依靠水冷金属梁的上升、前进、下降、后退，将钛合金棒料向前运送并滚落进入静止梁等一系列连贯的操作，来实现钛合金棒料连续性的运送，在棒材连续送进过程中逐渐将棒料加热，直至完成加热。
钛合金步进式加热炉沿炉膛长度方向分为四个独立加热区，分为预热段和均热段。
钛合金棒料首先进入步进式加热炉第一区，即预热段进行预热，由于进入预热段的棒料，都是从常温下进入开始预热的，为快速弥补被棒料吸收的热量，避免第一区温度持续下降，一般在第一区的功率设计时，就稍微加大了发热功率，这样才能保证棒料预热后达到一定的温度，以此来提高炉子的效率。
均热段是主要的加热段，这里炉子温度高，可以将预热过的棒料快速提高温度，以达到工艺要求的目标温度。
均热段位于第二、三、四区，在这里炉子的温度和棒料的温度相近，从而确保经步进炉加热后的棒料温度满足工艺要求。
1.2 温度控制系统
1.3 温度测试系统及方法
步进式加热炉需要定期进行有效加热区的温度均匀性测试，测试系统包括数据采集器、测试热电偶和数据分析软件。
数据采集器选用横河川仪的AX110数据采集器，测试热电偶选用Ⅱ级工作用镍铬硅-镍硅镁（N分度）铠装热电偶，上限可检测温度达1 250℃，较K分度优势在于短程有序结构变化影响小，测试性能稳定，实用性更强。
所有的测试装置按照检定规程中测试精度的要求进行配置，并且在检定有效期内使用。
1.4 测试结果分析
1）进入一区的钛合金棒料从常温下开始预热，而前炉门周期性打开进料和闭合，造成一区内部温度场紊乱，离前炉门口较近的检测处温度值偏低；
2）二三区处于步进炉中间区域，性能稳定，温度控制合适，保温精度高；
3）四区靠近出炉口，由于出料炉门周期开启和闭合，受冷空气影响较大，造成前部检测点温度偏低较多，其它检测点也相应偏低；
4）四个加热区所有检测点的温度偏差都在±10℃范围内，符合标准中规定的Ⅲ类加热炉要求。
2 结论
1）通过对步进式加热炉进行温度均匀性测试，可以确定用步进式加热炉生产是符合工艺温度要求的；
2）根据各个加热区的分析曲线，可以有针对性地对一区和四区加强密封性能改造，更好的提高温度均匀性，对保证产品质量和稳定性有长期指导意义。
参考文献
[1]（GB/T9452-2003）热处理炉有效加热区测定方法[S].
[2]施仁，刘文江，郑辑光.自动化仪表与过程控制[M].3版.北京：电子工业出版社.
[3]宋正华.热处理炉炉温均匀性测试[J].计测技术，2001(3)：16-18.。