内蒙古科技大学信息工程学院
测控专业毕业实习报告
——文献综述
题 目：基于PLC的加热炉控制系统设计 学生姓名：张志兵 学 号：1067112125 专 业：测控技术与仪器 班 级：测控2010-1 指导教师：左鸿飞
第一章 步进式加热炉背景及工艺
1.1加热炉简介
加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建才、电字、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。
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。70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。 1.1.1 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。
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。 1.1.2 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
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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。 1.1.3 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。
步进式炉具有以下特点：
(1) 炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60米长，一个步进式炉可以代替1.5—2个推钢式炉。
（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。
（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。
（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。 （5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。
（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。
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（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。 （8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。
(9)生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。 (10)产量大幅度提高, 每年在100万吨以上。
步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。 1.2 步进式加热炉的工艺简介 1.2.1 步进式加热炉的生产工艺流程
加热炉生产时，根据轧制计划，将板坯送至加热炉上料运输辊道，钢坯经称重、测长、测温后送至区域管理计算机指定的炉门装料口，按布料图进行定位，在确定炉内有足够空间后，装料炉门打开，装钢机将板坯送入炉内，板坯间隔50mm，完毕后装料炉门关闭。
炉内板坯通过步进梁的运动，经过炉子的预热段、加热段、均热段充分加热，达到轧制要求温度后，运行至出料端激光检测处并完成最后一次步进运动，经激光检测器检测及步进梁行程控制系统和炉内坯料跟踪系统计算，钢坯在炉内准确位置的信号被送往出钢机，出钢机托起钢坯出炉，准确将钢坯放在出炉辊道中心线上，再由出炉辊道输送到粗轧机轧制。
为了便于灵活调节各段炉温，在预热段与加热段，加热段与均热段之间设有无水冷隔墙。用无水冷隔墙隔开，可以精确控制各段炉温以及炉膛压力，减少各段之间的辐射干扰。各段均为上加热，采用分布在炉子侧墙上的蓄热式烧嘴进行供热。通过每对蓄热式烧嘴的切换燃烧，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100℃以上，排烟温度150℃以下。
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预热段加热段均热段
图1-1 步进式加热炉工艺图
加热炉采用端进料、端出料，这样由炉尾推料机直接推送出料，不需要单独设出料机，而且适合较宽的料坯，可以几个炉子共用一个辊道，占用车间面积小，操作也比较方便。
1.2.2 影响钢坯加热质量的若干因素
影响钢坯加热质量的因素较多，如加热温度、断面温差、长度方向的温差、水印温差、加热速度、加热时间、气氛待性、钢坯间距、钢坯尺寸、燃料燃烧、冷却方法、炉子的密封程度、炉壁炉顶的散热、步进梁速度、废气带走热量等，都会对钢坯质量产生显著影响。其中加热温度和炉膛压力对钢坯质量影响较大，而且可控。
钢坯的加热制度应保证在加热装置最大生产率和最适宜的气(液)体燃料耗量的前提下达到尽可能高的加热效果，最终得到断面均一、温度均匀的优质产品。
钢坯温度对钢坯质量的影响较大，钢坯加热温度是产品质量保证的关键。若温度偏低则不能很好的进行轧制，以致难以达到所需固定成型效果。随温度逐渐升高，烙蜕固结的效果亦逐渐显著。
综合考虑影响加热过程的各个因素，加热温度和炉膛压力对于钢坯质量的影响颇大，而且是一个可以控制的量，所以选择炉膛温度和炉膛压力作为被控参数。
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基于PLC的加热炉控制系统设计文献综述张志兵
