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没有前进或后退的动作，即在原地踏步，以此来延长物料的加热时间。
全炉采用32台蓄热式烧嘴，每套烧嘴配备一套独立的换向系统，最大限度的保证了生产的连续稳定运行。通过控制烧嘴的开闭，可以适应多品种、小批量生产的需要。在加热特殊钢种时，可以根据实际情况关闭加热段靠近炉尾的部分烧嘴，延长预热段长度，方便的实现低温入炉。在不需要低温入炉同时又有较大产量要求时，可以将全部烧嘴打开，延长加热段长度，提高产量，最大限度的实现操作灵活性。
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。
2.2.2 影响钢坯质量的若干因素
影响钢坯质量的因素较多，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。
在实际生产中，钢坯的加热时间往往是变化的。这是因为加热炉必须很好地与轧机配合。在生产某些产品的过程中，炉子生产率小于轧机的产量时，常常为了赶上轧机的产量而造成加热不均，内外温差大，甚至有时为了提高出炉温度而将钢表面烧化，而其中间温度尚很低，造成加热质量很差。若炉子生产率大于轧机的产量时，则钢在炉内的停留时间大于所需要的加热时间，造成较大的氧化烧损量，这些情况均不符合加热要求。如遇到上述情况，应对炉子结构及操作方式作合理的改造或调整，使炉子产量和轧机产量相适应。
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。
加热温度对钢坯的影响特性显示：
(1)从提高质量和产量的角度出发，应尽可能选择较高温度。因为，在较高温度下
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能够提高钢坯的强度，缩短加热时间，增加设备的生产能力。但若超过最适宜值，则会使钢坯抗压强度迅速下降，严重时有可能造成钢坯熔融粘结。
(2)从设备条件、设备使用寿命、燃料与电力消耗角度出发，应尽可能选择较低的加热温度。因为，高温加热设备的投资与能耗巨大，所以尽可能的降低加热温度以提高设备使用年限和降低燃料、电力消耗是十分重要的。但是，加热的最低温度应足以使钢坯进行有效的轧制为限制。实际选择加热温度，通常应兼顾上述两个方面。
炉膛压力的分布对连续加热炉热工的影响比较大，直接关系炉膛温度分布、料的加热速度和加热质量。
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，所以选择温度和炉膛压力作为被控参数。
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第三章 步进式加热炉控制系统硬件设计
步进式加热炉控制系统是采用西门子PLC系统和DCS系统来实现的,整个系统包括硬件系统和软件系统,下面详细介绍硬件系统。
3.1 控制方案
步进式加热炉的热工制度主要包括:温度制度、燃料燃烧制度和炉压制度等。 根据影响加热炉钢坯质量的因素，其主要能控因素是温度和炉膛压力，而温度的变化主要受燃料流量和空气流量的影响，为了充分燃烧，燃料流量和空气流量必须按一定的比例送入管道，所以将燃料和空气构成双闭环比值控制系统，这样不仅实现了比较精确的流量比值，而且使燃料流量和空气流量变得比较平稳，确保了两物料总量基本不变，为后续温度的控制提供了前提条件。对于温度的控制采用单交叉限幅方式的串级控制系统，这样可以在炉温偏低时，先增加空气量，后增加煤气量；炉温偏高时，先减煤气量，后减空气量，实现空气、煤气交叉控制，保证了燃料的完全燃烧，最终通过控制燃料和空气流量以达到控制炉温的目的。对于炉膛压力，采用单回路控制，它是通过调整烟道百叶窗的开度，从而调节烟囱的吸力，达到控制炉膛压力的目的。 3.1.1 燃料燃烧的控制系统设计
双闭环比值控制系统是为了克服单闭环比值控制系统主流量不受控，生产负荷在较大范围内波动的不足而设计的。它是在单闭环比值控制的基础上，增设了主流量控制回路而构成[2]。
双闭环比值控制系统由于主流量控制回路的存在，实现了对燃料流量的定值控制，大大地克服了燃料流量干扰的影响，使燃料流量变得比较平稳。通过比值控制副流量即空气流量也将比较平稳。这不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变，这是它的一个主要特点。另一个优点是提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量控制器即燃料控制器的给定值，就可以提降燃料流量，同时副流量即空气流量也就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。这种方案能够适用于主流量干扰频繁及工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合，实用性强[2]。设计的燃料流量与空气流量双闭环比值控制系统方框图如下：
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给定流量控制器1—控制阀1燃料对象F1流量变送器1K流量控制器2—控制阀2空气对象F2流量变送器2
图3-1 燃料流量和空气流量构成的双闭环比值控制系统方框图
3.1.2 炉温的控制系统设计
在步进式加热炉加热钢坯的过程中，空燃比过高，使钢坯表面氧化，热量损失增加；空燃比过低，使燃料不能完全燃烧，造成煤气外流，浪费了燃料并污染了环境。所以为了控制温度，工艺上不但要求燃料量与空气量成一定的比例，而且要求在温度发生变化时，燃料与空气的提降量有一定的先后次序，以保证空燃比的合理性及供热区段温度的可控性。本设计采用单交叉限幅控制，即以炉内温度为主环，空、煤气为副环的串级炉温控制回路。
串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。在这个设计中，主控制器是温度控制器，副控制器是燃料控制器或者是空气控制器，这要依据提降时的先后顺序而定。一般来说，主控制器的给定值是由工艺规定的，它是一个定值，在该系统中主参数温度是一个定值，工业上要求步进式加热炉预热段温度为750℃～1100℃，加热时间15～30分钟；加热段的温度为1250℃～1300℃，加热时间40～60分钟；均热段的温度为1150℃～ 1250℃，保温时间20～30分钟；连铸冷坯料、模铸冷坯料的总加热时间为90～120分钟；因此，主环是一个定值控制系统。而副控制器的给定值是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出变化而变化，因此，
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副回路是一个随动系统。设计的炉温与流量的串级控制系统方框图如图3-2。
温度控制器__流量控制器1流量对象温度对象流量变送器1温度变送器
图3-2 炉温与流量串级控制系统方框图
加热炉温度控制是通过调节煤气和空气流量来实现的。温度控制器根据实测温度，按照PID控制策略，产生一个输出。该输出作为煤气控制器和空气控制器的设定值，去控制煤气和空气流量。温度控制器与煤气流量控制器或空气流量控制器构成一个串级控制系统。其中，温度控制器是主控制器，实现温度的粗调，煤气流量控制器或空气流量控制器是平行的副控制器，完成精确控制。
在控制炉温的过程，当炉温偏低时，先增加空气量，后增加煤气量，当炉温偏高时，先减煤气量，后减空气量，实现空气煤气交叉控制，以保证燃料的完全燃烧。而完成具有逻辑提量功能主要依靠系统中设置的两个选择器：高选择器HS、低选择器LS。炉温的单交叉限幅控制的检测流程图如下：
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基于PLC与DCS的步进式加热炉控制系统设计本科毕业设计论文
