熱軋卷板加熱爐自動化系統研究與優化

張 帆

（河鋼唐鋼信息自動化部，河北 唐山 063000）

通過自動化的方式進行處理，在根本上完善了自動化系統，保障了生產系統的穩定性，有效熱軋卷板加熱爐是軋線的關鍵設備，鋼坯加熱技術會直接影響整體質量。利用自動化技術進行分析處理可以滿足熱軋卷板加熱施工的的目標溫度以及各項要求，在根本上提升了熱軋卷板工作效率與質量。是進行熱軋卷板加熱爐優化完善的重要技術手段[1]。

1 熱軋卷板加熱爐自動化系統

熱軋卷板加熱爐自動化系統可以實現自動化的控制管理。在計算機等技術手段的支持之下合理的進行系統設計，實現智能化、跟蹤化的管理控制，實現對軋機運行全過程的合理控制，可以在根本上提升工作效率與質量。分析自動化控制系統架構，了解熱軋卷板加熱爐手動、一級自動控制、級模型控制三種自動化溫度控制方式；分析燃燒過程控制三個方面的內容，可以為系統運行提供參考支持[2]。

1.1 加熱爐自動化控制系統架構

利用熱軋卷板加熱爐進行智能化、制動化的控制管理，可以實現跟蹤化的控制管理，進而滿足軋機產量需求，實現系統化的加熱板控制，降準分析出爐溫度以及均勻度，保障其更加與目標值接近。這樣則就會減少燃料消耗，降低氧化燒損以及脫碳，實現加熱爐生產均衡，有效的提升工作效率。

加熱爐自動化控制系統可以實現在連鑄運輸輥道以及除磷前整個系統控制，其主要結構如圖1。

圖1 加熱爐自動化控制系統架構

加熱爐進行自動控制處理，利用計算機系統以及現場儀表進行處理，可以實現智能化的處理，其中計算機系統可以劃分為二級控制以及一級監控系統。

其中以及基礎自動化系統可以實現自動化的管理，做到聯鎖控制，實現報警檢測。利用二級自動化控制系統進行接收通過計算機傳入的軋制計劃以及順序。實現在輥道開始的板坯全程化跟蹤管理，通過與一級PLC發出爐前板坯定位序列號信息、通過發送抽鋼指令參數，進行模型程序數據分析，提供各項信息，將爐子上各段溫度設定值傳遞，實現最優化燃燒控制[3]。

1.2 熱軋卷板加熱爐自動化溫度控制方式

熱軋卷板加熱爐自動化系統可以通過手動、一級自動以及二級模型實現自動化的管理與控制。

（1）手動。工作人員可以在手動模式之下根據爐內壓力、溫度以及管道流量等各項信息數據的控制，根據實際需求進行閥門的開度控制與處理，實現對爐內溫度以及壓力的手動干預以及調節管理[4]。

（2）一級自動控制。進行一級自動化控制處理，通過燒嘴閥換向時間的設置，分析以及畫面設定溫度，實現燃燒控制管理。在加熱段中設置測溫點，用PID進行調節處理，保障爐內溫度的同時，綜合壓力以及煤氣流量等各項參數進行開度調整。

（3）二級模型控制。通過一級系統將與溫度控制相關參數傳動給二級系統。實現對爐內各個加熱段中溫度、燃氣原理、溫度、流量數值的控制與管理。二級模型則主要基于接收的實時信息數據，利用差值計算公式合理計算上下板坯表面中的爐氣溫度，實現對爐內板塊的傳熱計算，通過解差分方式計算分析板坯內部以及表面溫度參數，分析各段燒嘴燃氣以及空氣流量，計算目標溫度、燃氣流量等信息，將其反饋給一級控制系統。一級系統根據二級系統設定值實現對各個加熱段的溫度調整以及控制，達到設定值目標值之后進行控制。

1.3 燃燒過程控制

加熱爐加熱段中設置了10個燒嘴，每個燒嘴中的流量調節系統通過煤氣閥、空氣閥等相關部件構成。每段燒嘴均設置了總的流量調節閥，利用前饋型雙交叉限幅技術可以實現對每組燒嘴的流量控制處理。

2 熱軋卷板加熱爐自動化系統優化

在熱軋卷板加熱爐自動化系統運行中，要根據實際狀況以及需求合理的進行系統優化完善，整合現代的計算手段完善各項功能，真正的實現自動化、智能化的管理。對此，在實踐中系統主要優化模式與內容具體如下。

2.1 生產計劃數據管理

（1）生產計劃數據管理功能。其主要目的就是利用軋制技數據進行系統化管理。在進行功能優化中，通過三級管理系統實現對加熱爐生產計劃的自動接收，分析板坯數據參數。根據十幾件進行上料管理，進行信息傳遞實現自動化控制管理。分析板坯輥道的長度、寬度以及重量的檢測分析，通過三級管理系統進行加熱爐數據信息分析，進行板坯核對處理。

（2）板坯核對功能。完成板坯各項數據參數測量之后，工作人員通過L2核對參數信息，對比分析各項數據判斷其是否正確。數據正確則通過系統自動化系統實現定位處理，在核對之后則通過系統自動跟蹤映像處理。

2.2 板坯位置跟蹤功能

（1）加熱爐入口側板坯位置跟蹤。在板坯核對開始進行跟蹤處理，在板坯裝入到加熱爐之后結束跟蹤。通過系統集成自動化裝置進行實際位置跟蹤處理，利用裝料輥道進行智能化的跟蹤處理。

（2）加熱爐內跟蹤。在板坯裝置進入到加熱爐前期直至板坯定位輥道之后進行全過程的跟蹤。加熱爐過程控制計算機主要就是基于基層自動化板坯料裝入行程以及各項信號分析，實現實時性的位置處理。

（3）加熱爐出口側板坯位置跟蹤處理。在板坯抽出進入輥道直至其放置在除磷箱之后的區間范圍進行跟蹤處理。過程控制就是通過定位板坯的位置，通過自動化的方式構建跟蹤映像參數。

（4）跟蹤修正。為了精準的記錄跟蹤板坯信息，在特定狀況之下要通過自動或者手動的方式進行修正處理。

（5）核對異常板坯吊銷。核對板坯位于輥道位置數值，如果測量值與計劃值存在一定差異，其高于允許偏差范圍或者其與預期值存在較大差異的時候，就要通過工作人員判斷分析其是否要繼續進行裝爐處理，如果無法進行處理，就要根據規定制定“吊銷”操作。

（6）數據強制裝入。裝入板坯之中但是數據顯示的仍然是加熱爐的爐前輥道。針對此種問題通過“數據強制裝置”進行調整處理。

2.3 板坯頂端位置糾正處理

（1）根據板坯頂端位置的具體狀況進行調整修正。通過激光檢測儀獲得信息參數，通過系統自動丟正誤差問題，如果其誤差高于標準值則系統則就會報警，通過工作人員進行修正處理。

（2）數據強制抽出。針對板坯位于加熱爐出爐輥道，但是系統顯示數據信息為加熱爐信息的問題，在處理中主要通過“數據強制抽出”模塊對其進行調整處理。

2.4 跟蹤位置修正

通過自動化系統可以有效的處理位置異常問題，在位置不一致的時候，通過人工方式進行修正處理。

2.5 加熱爐自動燃燒控制模型

自動燃燒系統主要利用計算系統確定鋼坯爐內溫度，設定隔斷溫度數值。通過燃燒控可以實現溫度的自動化控制。通過系統提升了加熱質量，使其可以有效適應機械的運動規律。

2.6 板坯裝爐溫度計算模型

熱裝板坯基于高溫計量可以確定表面溫度數值。

2.7 爐內板坯溫度計算模型

利用熱流量計算模型等系統進行溫度計算。

3 結束語

通過加熱爐自動化控制系統可以有效的減少工作量，提升工作效率與質量，在提升加熱質量的同時有效的節省了能源，充分的滿足了熱軋工藝需求，提升了生產效率與質量。