步进式加热炉自动控制系统方案
步进式加热炉自动控制系统的设计1 引言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。
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。
2 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。
直径大于153.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管。
活动梁升程180mm，上、下各90mm，齿距为190mm，步距为145mm。
因此每次步进时，钢管都能转动一角度，使钢管加热均匀，并防止在炉内弯曲变形。
步进梁能进行正循环，送循环、单动、点动各种动作，升降时对钢管轻托轻放，前进时缓起缓停，无振动冲击和失控现象。
同时，具有踏步功能，踏步时向后步距为45mm，使钢管在原齿槽内不断转动。
固定梁用带保温支柱支撑其顶面高出炉底520mm。
使炉气能围绕钢管形成良好的循环，保证均匀加热。
淬火炉沿炉长方向分为装料段、加热段和保温段。
装料段炉顶压低，不装排烟予热钢管<三个测量温度点），以免钢管突然受到强大热流冲击产生弯曲变形。
加热段沿炉宽方向分为四个区段进行比例燃烧和温度控制。
保温段沿炉宽方向分4区段进行脉冲燃烧和温度控制<用二套控制器），以确保保温区炉温±5℃和保温后钢管全长温度均匀性在10℃以内的要求，同时更方便用户控制钢管端温度，满足淬火需要。
淬火炉最高控制炉温960℃，允许max1050℃。
回火炉沿炉长方向分为装料段，加热段，均温段和保温段。
同样装料段不设烧嘴。
加热段沿炉宽方向分二个温区，中间8个烧嘴为一个温区，两边各4个烧嘴合起来为一温区，用一个脉冲控制器控制。
均温段、保温段沿炉宽方向各分为四区<每二个温区一个控制器），均采用脉冲燃烧温度控制。
确保炉温控制±5℃，保温后钢管全长温度均匀性10℃的要求。
回火炉最高控制炉温750℃，允许max800℃<为生产高压锅炉管作储备）。
淬火炉、回火炉炉内烟气均经装料段下方的八个分烟管引出，进入集烟管，由集烟管中部引至总烟管，通过空气予热器回收烟气余热，再经烟道由烟囱排入大气。
这种方式可有效防止炉内烟气的偏流。
淬、回火炉进出料均采用侧进，侧出方式。
淬火炉装出料悬臂辊采用斜80角安装，使钢管在入炉和出炉时产生自转并靠向装出料端墙一侧靠齐，其目的是防止钢管入炉时弯曲并有利装出料定位。
3 步进式加热炉生产中的关键控制技术3.1 生产节奏的控制步进式加热炉生产中的生产节奏的控制是非常重要的，在管材线全自动、全连续工作时，加热炉区的机械设备如进料辊道、步进梁、出料辊道、液压站及其它公辅设施，设备运行节奏必须高度统一，才能实现管材物流全过程准确定位，以实现全自动、全连续工作。
依据生产调度计划而需要装炉时，通过上料台架输送至装料辊道，经光电开关及金属探测器而自动输送到炉外辊道上。
待炉内装料端空出位置时，自动开启炉门，由其及炉内辊道托入炉内放置到固定梁上，并由此开始进行炉内的管材物流跟踪。
管材通过炉子步进梁自装料端一步步地移送到炉子的出料端。
由装在出料端的光电开关检测到管材边缘并在步进梁完成此时的步距运行后，暂停步进梁的移送动作，PLC同时测算等待出炉管材的位置。
在加热炉接到出钢信号后，再自动开启出料炉门，由出料辊道运至炉外出料辊道上。
当金属检测器探测到管材时，在由出料辊道输送至其他设备，进行下一道工艺。
管材输送、测量、装出料、物流跟踪以及管材的数据信息交换通过PLC和二级计算机系统进行顺序、定时、联锁与逻辑控制，实现操作自动化和计算机管理。
3.2 加热炉燃烧控制工业炉的燃烧控制水平直接影响到生产的各项指标，例如：产品质量、能源消耗等。
目前国内的工业炉一般都采用连续燃烧控制的形式，即通过控制燃料、助燃空气流量的大小来使炉内的温度、燃烧气氛达到工艺要求。
由于这种连续燃烧控制的方式往往受到燃料流量的调节和测量等环节的制约，所以目前大多数工业炉的控制效果不佳。
随着工业炉工业的迅猛发展，脉冲式燃烧控制技术也应运而生，并在国内外得到一定程度的应用，取得了良好的使用效果。
目前高档工业产品对炉内温度场的均匀性要求较高，对燃烧气氛的稳定可控性要求较高，使用传统的连续燃烧控制无法实现。
随着宽断面、大容量的工业炉的出现，必须采用脉冲燃烧控制技术才能控制炉内温度场的均匀性。
本系统主要采用脉冲燃烧系统。
它是一种间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比<通断比）实现窑炉的温度控制。
燃烧状态下的燃料流量可通过主燃料控制阀门在线调节，燃烧器一旦燃烧，就处于其设计的最佳燃烧状态，保证燃烧器燃烧时的燃气出口速度不变。
控制系统使炉内燃烧器交替燃烧，通过燃气在炉内的不断搅拌，使炉内温度场均匀分布。
当需要升温时，燃烧器燃烧时间加长，间断时间减小；需要降温时，燃烧器燃烧时间减小，间断时间加长。
并根据炉内的设定温度来控制燃烧时的燃料流量，当设定温度较低时，将主燃料控制阀门关小，当设定温度较高时，将主燃料控制阀门开大，避免炉内处于低温状态时，燃气与炉内的温度差过大，对炉内制品造成的直接热冲击。
脉冲燃烧系统的主要优点为：1）系统简单可靠，造价低2）可提高炉内温度场的均匀性3）传热效率高，大大降低能耗4）燃烧器的负荷调节比大5）无需在线调整，即可实现空燃比的精确控制与传统的比例燃烧控制相比，脉冲燃烧控制系统中参与控制的仪表大大减少，仅有温度传感器、控制器和执行器，省略了大量价格昂贵的流量、压力检测控制机构。
并且，由于只需两位式开关控制，执行器也由原来的气动<电动）控制阀门变为电磁阀门，增加了系统的可靠性，大大降低了系统造价。
普通烧嘴的空燃比一般为1：4左右，当烧嘴在满负荷工作时，燃气流速、火焰形状、热效率均可达到最佳状态，但当烧嘴流量接近其最小流量时，热负荷最小，燃气流速大大降低，火焰形状达不到要求，热效率急剧下降，高速烧嘴工作在满负荷流量50%以下时，上述各项指标距设计要求就有了较大的差距。
脉冲燃烧则不然，无论在何种情况下，烧嘴只有两种工作状态，一种是满负荷工作，另一种是不工作，只是通过调整两种状态的时间比进行温度调节，所以采用脉冲燃烧可弥补烧嘴调节比低的缺陷，需要低温控制时仍能保证烧嘴工作在最佳燃烧状态。
在使用高速烧嘴时，燃气喷出速度快，使周围形成负压，将大量炉内烟气吸人主燃气内，进行充分搅拌混合，延长了烟气在炉内的滞留时间，增加了烟气与制品的接触时间，从而提高了对流传热效率。
4 系统简介4.1系统构成系统拓扑图见图2。
图2 系统拓扑图本加热炉自动化控制系统由基础自动化系统<L1）和过程计算机控制系统<L2）共同构成。
本系统一级基础自动化控制系统由淬火炉电气传动部分、回火炉电气传动部分和淬火炉仪控部分、回火炉仪控部分四个控制站。
淬火炉电气传动部分PLC为S7 315-2DP带4个ET200M从站和3个PROFIBUS-DP卡的西门子变频器MM440系列，实现辊道的顺控，钢管在入炉辊道上的定位控制，步进梁控制的功能。
淬火炉传动系统采用变频控制，变频器是由西门子公司提供的MM440系列。
3个带PROFIBUS-DP卡的MM440系列变频器控制3组辊道。
回火炉电气传动部分PLC为S7 315-2DP带3个ET200M从站和2个带PROFIBUS-DP 卡的西门子变频器MM440系列,实现辊道的顺控，钢管在入炉辊道上的定位控制，步进梁控制的功能。
回火炉传动系统采用变频控制，变频器是由西门子公司提供的MM440系列。
2个带PROFIBUS-DP卡的MM440系列变频器控制2组辊道。
淬火炉仪控部分PLC主要由S7 315-2DP及功能模板FM355C闭环控制模块构成，每套PLC及其相应的PID模块负责控制淬火炉的全部仪表，用来完成加热炉工艺参数的数据采集与过程控制。
采用西门子FM355C闭环控制模块控制加热炉的工艺参数以达到加热炉最佳燃烧的控制效果。
回火炉仪控部分PLC与淬火炉仪控部分PLC的构成与功能基本上是一样的。
在过程计算机控制系统中，淬火炉和回火炉各设置一台计算机，对各自的加热炉系统进行硬件的组态与参数设置、通讯的定义、编写、调试用户程序及画面的监控与数据的纪录，最终实现集中监控和操作。
两台计算机为SIEMENS 工控机，配置为P4 2.0G，256M，并且带有工业以太网处理器CP1613。
计算机借助于CP1613，通过工业以太网光纤交换机OSM，与PLC进行通讯。
工业以太网光纤交换机OSM，带有两个光纤接口和6个电气接口。
连接电缆采用多模纤维光缆，可用于强电磁干扰环境。
冗余10M/100M 工业以太网大大提高了网络性能，网络配置和扩展也十分简单。
用两根光缆即可，而且是冗余配置，控制柜接线也很简单。
4.2 编程和组态及功能模块FM355C<1）PLC编程软件采用STEP7，STEP 7编程软件在windows2000/XP 下运行。
STEP7编程语言提供了非常丰富的指令集，它使复杂功能的编程变得简单快捷。
STEP7提供了结构化的程序设计方法，以块形式管理用户编写的程序和资料，可以通过调用语句将它们组成结构化的用户程序，增加了程序的可读性和易维护性。
系统为用户提供了大量预先编制的功能块，用户可直接使用这些功能块，从而大大缩短了编程时间。
标准软件包的功能：标准软件支持自动任务创建过程的各个阶段，如：建立和管理工程对硬件和通讯作组态和参数赋值管理符号创建程序，例如为S7可编程控制器创建程序下载程序到可编程控制器测试自动化系统诊断设备故障<2）计算机上安装的SCADA软件为WinCC，操作系统为windows2000 。
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。
步进梁式加热炉自动化控制
・
５ ・ ３
过观察板坯表面颜色来估计板坯温度。
ｂ 板坯 在加 热 过 程 中 ， 置 和 温 度 不 断 ． 位 变化 ， 部位 的温 度差 也不 断变化 ， 般工 艺 各 一
形成 ６条均热段水印） 同时 ， 面形成的水 ， 前
ｐ ｃ
等 去Ａ） （ ） （ ） ＝（ ＋ Ａ ＋ Ａ ＋ 塞 考 丢砉
无 内热源 的一维 非稳 态导 热微 分方 程 ：
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图 ３ 板 坯 厚 度 方 向分 层
在板坯人炉后 １ 小时 ， 个 板坯处于预热段 ， 板坯 的中心与表 面 的温差 、 以及 水 印与非水 印
３ １板 坯 的温度 跟踪 计算 ． 将 板 坯温度 变化 过程较 为形 象地 用 图片
和文 字展 示 出来 。
对板 坯温 度进行 计算 。
３ 加热炉优化控制模型分析
为 了更好 地 优化 燃 烧 跟 踪控 制 ， 引 进 特
ａ 由于板坯表面存在氧化铁皮 ， ． 没有办 法对 板坯 温度进 行较 为准 确 的测量 。如果 不
针对板坯在加热过程中温度的变化 隋况 ， 分 别对板坯的水 印部位、 非水印部 位和均热段水 印
维计 算方 法 ， 单元层 划 分如 图 ４所 示 。 各
对各单元层的温度计算是采用傅里叶导
热定律 直接 写 出能量守 恒表 达式 。
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部位在板坯的厚度方向 上分 ５ 层计算， 如图３ 。
加 热炉燃 烧模 型 ， 面 系统 地 介 绍模 型 的 主 下 要功 能 和原理 。
步进式加热炉炉温控制系统设计
加热炉炉温过程控制系统设计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。
1.3 计算飞剪运行时间T ................................. 错误！未定义书签。
第二章控制系统具体方案设计 ........................... 错误！未定义书签。
2.1 飞剪的控制目标 ........................................ 错误！未定义书签。
2.2 飞剪计算 .................................................... 错误！未定义书签。
2.3 剪切过程存在问题 .................................... 错误！未定义书签。
第三章步进式加热炉过程控制方案的设计过程错误！未定义书签。
3.1 系统结构 .................................................... 错误！未定义书签。
步进式加热炉自动控制系统的设计
步进炉自动控制系统的设计摘要:目前，工业控制自动化技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展。
通过步进梁式加热炉系统的设计，体现了当今自动化技术的发展方向。
同时介绍了软件设计思想、脉冲燃烧控制技术的特点及其在该系统中的应用。
1导言加热炉是轧钢行业必备的热处理设备。
随着工业自动化技术的不断发展，现代轧机应配备大型化、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应满足高产、优质、低耗、节能、无污染和生产操作自动化的工艺要求，以提高产品质量，增强市场竞争力。
中国轧钢行业的加热炉有两种:推钢炉和步进梁式炉。
然而，推钢炉长度短，产量低，烧损高。
操作不当会导致生产出现问题，难以实现管理自动化。
由于推钢炉有不可克服的缺点，步进梁炉依靠一种特殊的步进机构，使钢管在炉内做直角运动，钢管之间留有间隙，钢管与步进梁之间没有摩擦。
出炉的钢管通过提升装置卸出，完全消除了滑痕。
钢管加热段温差小，加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活。
其生产符合高产、优质、低耗、节能的特点。
全连续全自动步进梁式加热炉。
这种生产线具有以下特点: ①生产能耗大大降低。
②产量大幅增加。
③生产自动化水平很高。
原加热炉的控制系统多为单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统多为模拟量控制的电源装置。
现在加热炉的控制系统都是PLC或者DCS系统，大部分还有二级过程控制系统和三级生产管理系统。
传输系统都是数字DC或交流电源设备。
本项目是某钢铁集团新建的φ180小直径无缝连续钢管生产线热处理线上的一台步进梁式加热炉。
2流程描述该系统的工艺流程图如图1所示。
图1步进梁式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉都是步进梁式加热炉。
装载方式:侧进侧出；炉布:单排。
活动梁和固定梁由耐热铸钢制成，顶面有齿形面，钢管直径小于141.3毫米，每个齿槽内放置一根钢管。
每隔一颗牙放一根直径153.7mm的钢管。
活动横梁升降180mm，上下90mm，节距190mm，间隔145mm。
因此，每走一步，钢管都可以旋转一个角度，使钢管受热均匀，防止炉内弯曲变形。
步进式加热炉自动控制演示系统设计
为 了更好地 帮助 自动化专业 学生对现场控 制系统结构有
更 清 晰 的 认 识 ，利 用 学 习 过 的 工 业 现 场 的 有 关 知 识 来 解 决 实
３模 型 控 制 系统 设 计
炉温和步进 梁控制是加热 炉的控制核心 问题 。为 了保证
钢 坯 在 加 热 炉 内 的 顺 利 传 递 ，满 足 对 轧 钢 机 的供 应 量 ，本 次 采 用 西 门子 Ｐ Ｌ Ｃ完 成 对 下 位 加 热 炉 模 拟 装置 的 控 制 ，并 通 过 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ实 现对 模 型 的 上位 监 测 。 ３ ． １下 位 控 制 系 统 根 据 模 拟 装 置 控 制 点 的要 求 ，本 次 控 制 系 统 选 用 西 门 子 Ｐ Ｌ Ｃ中 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ４控 制 器 和 Ｅ Ｍ ２ ３ ５模 拟 量 模 块 。 由 于 Ｃ Ｐ Ｕ ２ ２ ４控
摘 要 本 系统 以棒 材厂 加 热 炉控 制现 场 为背 景 ，设 计并 制作 完
成 与 实际相 结合 的 步进 式加 热炉 演示 系统 。 下位部 分采 用 西 门子
Ｐ Ｌ Ｃ来控 制 实现加 热炉 的动 作；利用 ＭＣ Ｇ Ｓ完成上 位在 线 演示 。
该 系统 为培 养 学生 实践和 创新 能 力提供 了 良好 的平 台 。
际 问题 …，本 次设计 以八钢 棒材厂加热炉 为背景，开发完成
了与 生 产 实 际紧 密 结 合 的步 进 式 加 热 炉 实 验 演 示 系 统 。学 生 不 仅 可 以更 好 地 了解封 闭加 热 炉 内部 结 构 ，还 可 以演 示加 热炉 内部 工 作情 况 。这 对 于 学生 建 立对 加 热 炉 及 复杂 工 业 生 产 过程 的 认 识 ， 自主 实 现 模拟 工 业 过 程 中检 测 和 控 制技 术 ，综 合 掌握 所 学 知 识 ， 提 高 学 生 工 程 实 践 和 创 新 能 力 具 有 很 好 的帮 制是棒材 加工过程 中的关键 步骤 。根据控制工艺， 只有对加 热炉 的燃烧 温度 以及进 出钢 顺序进行控 制 ，才能保
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。
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。
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。
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工业生产中常见的加热设备，步进机构是步进式加热炉的重要组成部分，对步进机构的控制直接影响到加热炉的加热效果和工作稳定性。
本文将就步进式加热炉步进机构的控制进行详细介绍。
一、步进机构的结构与工作原理步进机构是步进式加热炉中用于控制加热器位置和加热时间的重要组件，通常由电机、减速器和控制装置组成。
1. 电机：电机是步进机构的动力源，通常采用步进电机或直流电机，步进电机具有精确的定位功能，可以按照设定的步长精确移动，适用于对位置控制要求较高的场合；直流电机则具有更大的扭矩和速度范围，适用于对动力要求较大的场合。
2. 减速器：减速器用于降低电机的输出速度，提高扭矩输出，使步进机构能够更精确地控制加热器的位置。
常见的减速器有齿轮减速器和带轮减速器，选择合适的减速比可以满足步进机构的运动需求。
3. 控制装置：控制装置是步进机构的大脑，它能够接收外部信号，根据设定的参数控制电机的转动，实现对加热器位置和加热时间的精确控制。
控制装置通常采用PLC或单片机，具有良好的稳定性和可靠性。
步进机构的工作原理是通过控制电机的转动实现加热器的精确移动，以及对加热时间的精确控制，从而实现对加热炉加热过程的精确控制。
二、步进机构的控制方式步进机构的控制方式可以分为开环控制和闭环控制两种。
1. 开环控制：开环控制是指控制装置只能按照设定的参数控制电机的转动，无法实时反馈加热器的位置信息。
开环控制结构简单，成本低，但无法对电机的实际位置进行实时调整，容易受到外界因素的影响。
在实际应用中，根据加热炉的要求和工作环境的特点，可以选择合适的步进机构控制方式，以确保加热炉的稳定加热和工作效率。
步进机构的控制参数包括电机的步数、速度和加速度等。
1. 步数：步数是指电机转动一圈的步长，步数越大，加热器的精确移动能力越强。
在不同的加热炉工作环境中，可以根据加热器位置的要求选择合适的步数，以实现精确控制。
2. 速度：步进机构的速度直接影响到加热炉的加热效率，速度过快会导致加热器位置不稳定，速度过慢则会影响加热效果。
过程控制系统课程设计--步进式加热炉控制系统设计
步进式加热炉控制系统设计一、步进式加热炉工艺流程⒈步进式加热炉简介⑴步进式加热炉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。
（2）步进式炉的几种类型步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。
单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。
钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。
它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。
两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。
在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。
钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。
交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。
运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好。
炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。
例如预热段每走一步，加热段可以走两步或两步以上。
这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。
钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。
（3）步进式炉的优缺点步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。
原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。
步进式加热炉自动控制系统设计
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科 技 进式加热炉 自动控制系统设计
解 韶峰 崔 桂梅 李 爱莲 （ 内蒙古 科 技大 学 信 ｇ － ｒ ￣ ｅ ＝ 学院 ， 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ １ ０ ）
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