棒線材生產線加熱爐配置及其生產組織研究

梁超宇 / 河鋼邯鋼大型軋鋼廠

棒線材生產線加熱爐配置及其生產組織研究

梁超宇 / 河鋼邯鋼大型軋鋼廠

目前的鋼鐵鑄造過程朝著安全、連續的方向發展。鋼鐵鑄造分為三個環節：煉鋼、連鑄、熱軋。那么這一物流管制工程就應該在兩個方面多加注意，一個是數量傳遞是否流暢，另一個是時間上是否適應協調。在連鑄和熱軋兩道生產線之間安裝的就是棒材線生產線上的加熱爐。在鑄坯熱送熱裝生產過程中,加熱爐對連續、均衡生產起到重要的緩沖調節作用，是連鑄工序和熱軋工序之間必不可少的一個環節。與此同時，加熱爐裝置也是耗能非常高的一個裝置，而在整道工序中最能體現節能降耗與否的也是這道工序。

棒線材生產線；加熱爐；配置；生產組織研究

引言

棒材線生產線的加熱爐裝置是極其重要的環節，對于降低能耗、節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，提高生產的效率，是現在每一位從業者都應該考慮的問題。接下來，本文就加熱爐的配置及其生產組織過程中如何提高效率，改善配置進行研究。

一、上料臺架

在安裝加熱爐之前，要先安裝一個重要的設備——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，再送到加熱爐中進行加熱。目前來說，我國軋鋼車間里經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、機械傳動步進式上料臺架。上料臺架對于整個鑄鋼工藝來說，具有非常重要的作用，所以在使用的時候，要求上料臺架要具備運行可靠、對鋼坯造成的傷害也比較小，檢修非常方便，維護時間夠長等等優點。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：從結構上分析，這種上料臺架采用的是鏈式傳送結構，用電力作驅動源（配備有電機，減速機，制動器）在固定的臺面上拖動鋼坯運動。在這個運動過程當中，鋼坯的表面會發生較大的磨損，特別是對于熱裝的鋼坯，更會產生較大損害。另外還有一點，鋼坯在上料臺架末尾接近輥道的地方沒有辦法準確定位。

2.機械傳動步進式上料臺架：將準備好的鋼坯材料放到上料臺架上，然后進行步進動作一直移動到輥道上。通常來說，這種上料臺架的優點有：運行操作非常的穩定，鋼坯的表層受到的損傷也很輕。因為做的是機械運動，對他進行的維護周期比較長，檢修量也比較小。但是缺點是：因為上料臺架與輥道之間有一定的高度差，鋼材落下來時，會對輥道造成一定的沖擊，產生的噪音比較大。而且設備自身也比較重，花費的成本就比較大。

3.液壓驅動移動小車式上料臺架：液壓驅動移動小車式上料臺架分為兩部分結構：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動。液壓驅動移動小車式上料架臺，液壓缸比較多，潤滑點以及液壓油管接點也比較多，所以進行維護的工作量就比較大。對于這種上料架臺來說，驅動設備必須是負載均勻的，所以對于兩個移鋼小車來說，必須要同步，但是現場工作時誤差較大，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調的。這些瑕疵會導致鋼坯不能準確地放到輥道上應該到達的位置。

二、加熱爐

一般的棒線材生產線加熱爐為雙蓄熱步進式加熱爐，它的設計能力一般是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行雙排料或單排布料形式。加熱爐分為加預熱段、加熱一段、加熱二段、均熱段控制加熱，一般配備3臺變頻鼓風機（兩用一備），4臺變頻引風機助燃，入爐煤氣采用高爐煤氣。

加熱爐整體上是一個復合結構，它在加熱時是分段進行的，各段加熱過程是相互耦合的。加熱爐對鋼坯進行升溫的過程，是一個典型的非線性、滯后性強、耦合性強的過程。

1.加熱爐自動控制系統。

加熱爐自動控制系統是由西門子PLC400作為系統的主控制器，CPU模塊采用兩塊CPU414-2DP使用MPI做通訊，I/O采用分布式控制結構的ET200系統，現場總線采用profibus-DP的總線結構，將主控制器與現場ET200系統相連接，操作站（HMI）和主控制器的連接方式一般是用工業以太網的途徑來進行聯系，可以提供加熱溫度趨勢曲線、入爐鋼坯溫度、煤氣空氣流量、出爐鋼坯溫度的數據，預留二級系統接口，并可以隨時接收加熱爐發出的設定溫度、加熱制度數據等。PLC1控制器的主要用途是用來對生產過程中用到的機器進行邏輯和順序控制，它的主要作用就是用來接收數字量的信號，而PLC2一般是作為儀表的自動控制系統，用來接收數模擬量的信號。工作站的主要用途是進行參數設置、操作和修改、報警以及事故的警示、過程畫面、系統狀態等。

2.加熱爐自動控制系統的工程設計。

通常來說，自動控制系統一般都會有這樣幾個功能：入出料的控制，換向系統控制，爐溫爐壓的控制，安全保護控制以及其他的一些能源控制。

3.爐溫控制及爐壓控制 。

生產線上的加熱爐一般劃分成四個燃燒控制段，對于每個控制段來說，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，每個熱電偶的測溫信號通過PLC處理后在HMI上顯示，系統會自動比對爐頂及爐墻上熱電偶的檢測結果，當出現熱電偶發生故障或者燃燒溫度不正常時，會在操作站報警，以此警醒在崗人員進行確認，并通知維護人員進行維修。

加熱爐自發的設置了溫度以后，每一段的測量溫度都要拿來和已經設置好的溫度做對比，在雙交叉限幅控制之后，應該先對位于控制區域的電動調節閥進行調節，來調節控制溫度，當調節閥開度無法滿足要求時，系統會對區域所在的鼓風機、引風機及煤氣開度進行調節，直到達到預期設定溫度，由于溫度提升存在滯后性，整個過程需要至少5-8分鐘穩定運行。

加熱爐在整個設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進行處理之后，不僅要傳送給自動控制系統，還會顯示在HMI上。測量爐壓的時候，也有很大的幾率發生幾個區域不同的狀況，在操作站可以設定允許爐壓偏差值，使系統自動控制煙道閥門進行打開或關閉操作，以此來調節爐壓的大小。由于加熱負荷波動大，我們采取前饋的方式來保證爐壓穩定。

4.安全保護控制及其他監控 。

煤氣總管上為了應對緊急事故的發生會設置自動切斷閥門，如果出現了煤氣壓力過低，流量波動比較大，步進梁的冷卻水流量太小，氮氣壓力太小等等危險情況時，閥門會自發的切斷煤氣。雙PLC功能是為了確保如果其中一個PLC發生了死機現象，剩下的那個要同樣具備緊急切斷和緊急處理的功能。在操作臺上還設置了緊急事故人工按鈕，它是獨立硬件，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，如果其中的一個環節沒有達標，操作臺就會報警，通知維護的工作人員來對它進行處理。如果有某一種物質低于應該達到的指標，那么就要馬上切斷煤氣，讓加熱爐自動降溫。

三、結束語

棒線材生產線加熱爐配置的高低，會直接影響整個鑄鋼過程的效率和質量。所以，選擇好的設備，是正常工作的前提。加熱爐的規格不同，需要的能耗也不同，為了響應國家節能減排的號召，降低企業的生產成本，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，對不同類型的設備的特點進行了比較，以期望能從中找到對生產過程最優的配置，希望能有所幫助。

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