步进梁式加热炉控制系统设计

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1、2009级过程控制系统课程设计——步进梁式加热炉控制系统设计指导老师：聂建华、程竹明班级：测控技术与仪器092班学号：姓名：吴姗姗29第一章步进式加热炉工艺31.1步进式加热炉简介31.1.1步进式加热炉的概念31.1.2步进式炉的几种类型31.1.3步进式炉的优缺点41.2步进式加热炉的工艺简介51.2.1步进式加热炉的生产工艺流程51.2.2影响钢坯质量的若干因素7第二章步进式加热炉控制系统硬件设计82.1控制方案92.1.1燃料燃烧的控制系统设计92.1.2炉温的控制系统设计102.2检测元件的选择132.2.1温度检测元件132

2、.4.1控制规律的选择132.4.2控制器的正反作用选择15第三章温度控制系统163.1摘要163.3系统工作原理183.4系统设计183.4.1目标及技术要求183.5系统组成19第四章温度控制硬件设计204.1引言204．2摘要PLC的工作原理204.2.1PLC的循环处理过程204.2.2用户程序的执行过程224.3S7-300简介224.3.1数字量输入模块224.3.2数字量输出模块224.3.3数字量输入/输出模块224.3.4模拟量输入模块234.3.5模拟量输出模块234.4温度传感器234.5固态继电器25第五章软件设

3、计265.1STEP7编程软件简介265．1.1STEP7概述265.1.2STEP7的硬件接口26附录28温度控制系统接线图2829第一章步进式加热炉工艺1.1步进式加热炉简介1.1.1步进式加热炉的概念借助于炉底的升降和进退，使钢坯在炉内做走步一样，从装料端一步一步地“走”到出料端。以这种方式运送炉内钢坯的炉子叫做步进式炉。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

4、铺设在炉底上的钢枕上。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

5、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。291.1.3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。原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已

6、不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。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

7、加热能力比推钢式炉稍大。（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,在100*t/a以上。(11)生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护

8、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