梁超宇

【摘 要】目前的鋼鐵鑄造過程朝著安全、連續(xù)的方向發(fā)展。鋼鐵鑄造分為三個(gè)環(huán)節(jié)：煉鋼、連鑄、熱軋。那么這一物流管制工程就應(yīng)該在兩個(gè)方面多加注意，一個(gè)是數(shù)量傳遞是否流暢，另一個(gè)是時(shí)間上是否適應(yīng)協(xié)調(diào)。在連鑄和熱軋兩道生產(chǎn)線之間安裝的就是棒材線生產(chǎn)線上的加熱爐。在鑄坯熱送熱裝生產(chǎn)過程中，加熱爐對連續(xù)、均衡生產(chǎn)起到重要的緩沖調(diào)節(jié)作用，是連鑄工序和熱軋工序之間必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。與此同時(shí)，加熱爐裝置也是耗能非常高的一個(gè)裝置，而在整道工序中最能體現(xiàn)節(jié)能降耗與否的也是這道工序。

【關(guān)鍵詞】棒線材生產(chǎn)線；加熱爐；配置；生產(chǎn)組織研究

引言

棒材線生產(chǎn)線的加熱爐裝置是極其重要的環(huán)節(jié)，對于降低能耗、節(jié)能減排具備極其重大的用途。那么，如何提高加熱爐的使用效率，使鑄造工藝能夠使能源利用最大化，提高生產(chǎn)的效率，是現(xiàn)在每一位從業(yè)者都應(yīng)該考慮的問題。接下來，本文就加熱爐的配置及其生產(chǎn)組織過程中如何提高效率，改善配置進(jìn)行研究。

一、上料臺架

在安裝加熱爐之前，要先安裝一個(gè)重要的設(shè)備——上料臺架。對于上料臺架而言，主要有兩種用途：一是放置儲存鋼坯，二是把鋼坯放到入爐輥道上，再送到加熱爐中進(jìn)行加熱。目前來說，我國軋鋼車間里經(jīng)常使用的上料臺架主要有這么三種：液壓傳動移動小車式上料臺架、鏈傳動撥爪式上料臺架、機(jī)械傳動步進(jìn)式上料臺架。上料臺架對于整個(gè)鑄鋼工藝來說，具有非常重要的作用，所以在使用的時(shí)候，要求上料臺架要具備運(yùn)行可靠、對鋼坯造成的傷害也比較小，檢修非常方便，維護(hù)時(shí)間夠長等等優(yōu)點(diǎn)。

目前常用的上料臺架有以下幾種：

1 .鏈傳動撥爪式上料臺架：從結(jié)構(gòu)上分析，這種上料臺架采用的是鏈?zhǔn)絺魉徒Y(jié)構(gòu)，用電力作驅(qū)動源（配備有電機(jī)，減速機(jī)，制動器）在固定的臺面上拖動鋼坯運(yùn)動。在這個(gè)運(yùn)動過程當(dāng)中，鋼坯的表面會發(fā)生較大的磨損，特別是對于熱裝的鋼坯，更會產(chǎn)生較大損害。另外還有一點(diǎn)，鋼坯在上料臺架末尾接近輥道的地方?jīng)]有辦法準(zhǔn)確定位。

2 .機(jī)械傳動步進(jìn)式上料臺架：將準(zhǔn)備好的鋼坯材料放到上料臺架上，然后進(jìn)行步進(jìn)動作一直移動到輥道上。通常來說，這種上料臺架的優(yōu)點(diǎn)有：運(yùn)行操作非常的穩(wěn)定，鋼坯的表層受到的損傷也很輕。因?yàn)樽龅氖菣C(jī)械運(yùn)動，對他進(jìn)行的維護(hù)周期比較長，檢修量也比較小。但是缺點(diǎn)是：因?yàn)樯狭吓_架與輥道之間有一定的高度差，鋼材落下來時(shí)，會對輥道造成一定的沖擊，產(chǎn)生的噪音比較大。而且設(shè)備自身也比較重，花費(fèi)的成本就比較大。

3 .液壓驅(qū)動移動小車式上料臺架：液壓驅(qū)動移動小車式上料臺架分為兩部分結(jié)構(gòu)：上料臺架、移動小車。上料架臺分別有兩根動梁以及兩根靜梁組成。兩根動梁通過升降和行走的動作，把鋼坯放到離入爐輥道很近的地方，然后用移動小車托起鋼坯平行放到入爐輥道上。動梁及移動小車的升降和平移都是由液壓缸驅(qū)動。液壓驅(qū)動移動小車式上料架臺，液壓缸比較多，潤滑點(diǎn)以及液壓油管接點(diǎn)也比較多，所以進(jìn)行維護(hù)的工作量就比較大。對于這種上料架臺來說，驅(qū)動設(shè)備必須是負(fù)載均勻的，所以對于兩個(gè)移鋼小車來說，必須要同步，但是現(xiàn)場工作時(shí)誤差較大，鋼坯的吊裝和鋼坯本身都有不可忽視的缺陷，所以小車的同步性是很難協(xié)調(diào)的。這些瑕疵會導(dǎo)致鋼坯不能準(zhǔn)確地放到輥道上應(yīng)該到達(dá)的位置。

二、加熱爐

一般的棒線材生產(chǎn)線加熱爐為雙蓄熱步進(jìn)式加熱爐，它的設(shè)計(jì)能力一般是120t（冷裝）-200t（熱裝）/h，一般來說裝爐鋼坯長度為6米-12.1米，并且也可以選擇自動進(jìn)行雙排料或單排布料形式。加熱爐分為加預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段、均熱段控制加熱，一般配備3臺變頻鼓風(fēng)機(jī)（兩用一備），4臺變頻引風(fēng)機(jī)助燃，入爐煤氣采用高爐煤氣。

加熱爐整體上是一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，它在加熱時(shí)是分段進(jìn)行的，各段加熱過程是相互耦合的。加熱爐對鋼坯進(jìn)行升溫的過程，是一個(gè)典型的非線性、滯后性強(qiáng)、耦合性強(qiáng)的過程。

1.加熱爐自動控制系統(tǒng)。

加熱爐自動控制系統(tǒng)是由西門子PLC400作為系統(tǒng)的主控制器，CPU模塊采用兩塊CPU414-2DP使用MPI做通訊，I/O采用分布式控制結(jié)構(gòu)的ET200系統(tǒng)，現(xiàn)場總線采用profibus-DP的總線結(jié)構(gòu)，將主控制器與現(xiàn)場ET200系統(tǒng)相連接，操作站（HMI）和主控制器的連接方式一般是用工業(yè)以太網(wǎng)的途徑來進(jìn)行聯(lián)系，可以提供加熱溫度趨勢曲線、入爐鋼坯溫度、煤氣空氣流量、出爐鋼坯溫度的數(shù)據(jù)，預(yù)留二級系統(tǒng)接口，并可以隨時(shí)接收加熱爐發(fā)出的設(shè)定溫度、加熱制度數(shù)據(jù)等。PLC1控制器的主要用途是用來對生產(chǎn)過程中用到的機(jī)器進(jìn)行邏輯和順序控制，它的主要作用就是用來接收數(shù)字量的信號，而PLC2一般是作為儀表的自動控制系統(tǒng)，用來接收數(shù)模擬量的信號。工作站的主要用途是進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、操作和修改、報(bào)警以及事故的警示、過程畫面、系統(tǒng)狀態(tài)等。

2 .加熱爐自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。

通常來說，自動控制系統(tǒng)一般都會有這樣幾個(gè)功能：入出料的控制，換向系統(tǒng)控制，爐溫爐壓的控制，安全保護(hù)控制以及其他的一些能源控制。

3 .爐溫控制及爐壓控制 。

生產(chǎn)線上的加熱爐一般劃分成四個(gè)燃燒控制段，對于每個(gè)控制段來說，控制方式是一樣的，即全部在燃燒控制段對四只S型熱電偶進(jìn)行溫度的測量，分別為爐頂兩只均布，爐墻兩只位于鋼頭尾處布置，每個(gè)熱電偶的測溫信號通過PLC處理后在HMI上顯示，系統(tǒng)會自動比對爐頂及爐墻上熱電偶的檢測結(jié)果，當(dāng)出現(xiàn)熱電偶發(fā)生故障或者燃燒溫度不正常時(shí)，會在操作站報(bào)警，以此警醒在崗人員進(jìn)行確認(rèn)，并通知維護(hù)人員進(jìn)行維修。

加熱爐自發(fā)的設(shè)置了溫度以后，每一段的測量溫度都要拿來和已經(jīng)設(shè)置好的溫度做對比，在雙交叉限幅控制之后，應(yīng)該先對位于控制區(qū)域的電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)控制溫度，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度無法滿足要求時(shí)，系統(tǒng)會對區(qū)域所在的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及煤氣開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到達(dá)到預(yù)期設(shè)定溫度，由于溫度提升存在滯后性，整個(gè)過程需要至少5-8分鐘穩(wěn)定運(yùn)行。

加熱爐在整個(gè)設(shè)置上采用的是微正壓控制，爐頂壓差變送器把測得的測量值傳送給PLC進(jìn)行處理之后，不僅要傳送給自動控制系統(tǒng)，還會顯示在HMI上。測量爐壓的時(shí)候，也有很大的幾率發(fā)生幾個(gè)區(qū)域不同的狀況，在操作站可以設(shè)定允許爐壓偏差值，使系統(tǒng)自動控制煙道閥門進(jìn)行打開或關(guān)閉操作，以此來調(diào)節(jié)爐壓的大小。由于加熱負(fù)荷波動大，我們采取前饋的方式來保證爐壓穩(wěn)定。

4 .安全保護(hù)控制及其他監(jiān)控 。

煤氣總管上為了應(yīng)對緊急事故的發(fā)生會設(shè)置自動切斷閥門，如果出現(xiàn)了煤氣壓力過低，流量波動比較大，步進(jìn)梁的冷卻水流量太小，氮?dú)鈮毫μ〉鹊任ｋU(xiǎn)情況時(shí)，閥門會自發(fā)的切斷煤氣。雙PLC功能是為了確保如果其中一個(gè)PLC發(fā)生了死機(jī)現(xiàn)象，剩下的那個(gè)要同樣具備緊急切斷和緊急處理的功能。在操作臺上還設(shè)置了緊急事故人工按鈕，它是獨(dú)立硬件，不與任何判斷相連接，是人工處理事故最為緊急可靠的保證。

不僅僅是煤氣，包括其它的能源都是讓加熱爐正常工作的必要條件，對于加熱爐來說，它所能用到的壓縮空氣、軟水、純凈水等等，都要受到操作臺對它的檢測，如果其中的一個(gè)環(huán)節(jié)沒有達(dá)標(biāo)，操作臺就會報(bào)警，通知維護(hù)的工作人員來對它進(jìn)行處理。如果有某一種物質(zhì)低于應(yīng)該達(dá)到的指標(biāo)，那么就要馬上切斷煤氣，讓加熱爐自動降溫。

三、結(jié)束語

棒線材生產(chǎn)線加熱爐配置的高低，會直接影響整個(gè)鑄鋼過程的效率和質(zhì)量。所以，選擇好的設(shè)備，是正常工作的前提。加熱爐的規(guī)格不同，需要的能耗也不同，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高加熱爐的工作效率，將能源使用率最大化，我們要選擇最高效的配置來完成工作。本文對加熱爐和上料架臺做了簡單的探究，對不同類型的設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，以期望能從中找到對生產(chǎn)過程最優(yōu)的配置，希望能有所幫助。

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