2025年步进式加热炉自动控制系统的设计.pdfVIP

以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

步进炉自动控制系统的设计

摘要:目前，工业控制自动化技术正朝着智能化、网络化和

集成化的方向发展。通过步进梁式加热炉系统的设计，体

现了当今自动化技术的发展方向。同时介绍了软件设计思

想、脉冲燃烧控制技术的特点及其在该系统中的应用。

1导言

加热炉是轧钢行业必备的热处理设备。随着工业自动化技

术的不断发展，现代轧机应配备大型化、高度自动化的步

进梁式加热炉，其生产应满足高产、优质、低耗、节能、

无污染和生产操作自动化的工艺要求，以提高产品质量，

增强市场竞争力。

中国轧钢行业的加热炉有两种:推钢炉和步进梁式炉。然而，

推钢炉长度短，产量低，烧损高。操作不当会导致生产出

现问题，难以实现管理自动化。由于推钢炉有不可克服的

缺点，步进梁炉依靠一种特殊的步进机构，使钢管在炉内

做直角运动，钢管之间留有间隙，钢管与步进梁之间没有

摩擦。出炉的钢管通过提升装置卸出，完全消除了滑痕。

钢管加热段温差小，加热均匀，炉长不受限制，产量高，

生产操作灵活。其生产符合高产、优质、低耗、节能的特

点。

臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

全连续全自动步进梁式加热炉。这种生产线具有以下特点:

①生产能耗大大降低。②产量大幅增加。③生产自动化水

平很高。原加热炉的控制系统多为单回路仪表和继电器逻

辑控制系统，传动系统多为模拟量控制的电源装置。现在

加热炉的控制系统都是PLC或者DCS系统，大部分还有二

级过程控制系统和三级生产管理系统。传输系统都是数字

DC或交流电源设备。

本项目是某钢铁集团新建的φ180小直径无缝连续钢管生

产线热处理线上的一台步进梁式加热炉。

2流程描述

该系统的工艺流程图如图1所示。

图1步进梁式加热炉工艺流程图

淬火炉和回火炉都是步进梁式加热炉。装载方式:侧进侧出；

炉布:单排。活动梁和固定梁由耐热铸钢制成，顶面有齿形

面，钢管直径小于141.3毫米，每个齿槽内放置一根钢管。

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

每隔一颗牙放一根直径153.7mm的钢管。活动横梁升降

180mm，上下90mm，节距190mm，间隔145mm。因此，每走

一步，钢管都可以旋转一个角度，使钢管受热均匀，防止

炉内弯曲变形。步进梁可以进行正循环、正循环、单动和

点动。提升时钢管轻撑轻放，前进时缓慢启停，无振动冲

击和失控。同时具有步进功能，向后步进距离为45mm，使

钢管在原开坯中保持旋转。

固定梁的顶面比带有隔热柱的炉底高出520毫米。炉气可

以在钢管周围形成良好的循环，保证均匀加热。

淬火炉沿炉长方向分为装料段、加热段和保温段。加料段

炉顶凹陷，对热钢管不排烟(三个测温点)，防止钢管受到

强热流的突然冲击而弯曲。

加热段沿炉宽方向分为四段，用于比例燃烧和温度控制。

保温段沿炉宽方向分为四段进行脉冲燃烧和温度控制(有两

套控制器)，以保证保温段的炉温为±5℃，保温后钢管全

长的温度均匀性为±10℃。同时，更方便用户控制钢管端

头温度，满足淬火需要。

淬火炉最高控制温度为960℃，允许最高1050℃。

回火炉沿炉长方向分为装料段、加热段、均温段和保温段。

同一个装载区没有燃烧器。加热段沿炉宽分为两个温区，

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