加热炉计算机过程控制系统的优化分析与应用

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1、东北大学硕士学位论文第一幸引言第一章引言1．1优化背景1780mm不锈钢热轧步进梁式加热炉用于板坯轧前加热，按照宝钢股份不锈钢分公司对不锈钢精品基地的总体要求，1780ram热轧带钢轧机的年计划目标生产不锈钢热轧板卷69．8万讹、生产普碳钢热轧板卷212．4万蚀，合计282．2万以。按项目要求，加热炉的设计能力满足热轧生产能力的需要，同时项目还要求碳钢的DHCR(直接热装)比及各项技术经济指标必须达到目前国际先进水平。从项目的总体目标及主体工艺要求来说，加热工艺上存在着在同一座加热炉上既要加热不锈钢、又要加热碳钢的复杂工艺特性：其坯料入炉

2、上存在着既有热装，又有冷装的不同装炉模式IlJ。1780热轧是2003年底投入试生产，从总体上说，加热炉计算机过程控制系统SCCI是满足项目设计要求的，但实际生产情况比较复杂，根据实际应用表明，SCCl系统还存在如下问题：(1)板坯进入加热炉区域在炉前辊道不能吊销SCCI系统不支持板坯在炉前辊道吊销板坯进入加热炉区域，一旦加热炉故障，板坯无法装入炉内，加热炉又无缓冲辊道临时停放，板坯只好卡在炉前辊道，势必影响生产，增加故障停机时间。(2)板坯不能反装入炉SCCI系统无反装入炉功能，即使现场条件允许反装入炉，己出炉的板坯也得返回板坯库，等待

3、重新编入生产计划入炉加热，这样一来，不仅造成能源浪费，特别对于不锈钢板坯来说，回库后重新入炉加热更容易产生加热质量问题，且氧化烧损大。(3)板坯上轧线后不能l临时回退加热炉SCCI无板坯上轧线后不能临时回退加热炉的功能，当轧线操作工在画面上作跟踪修正，将板坯回退到加热炉区域，造成板坯信息在加热炉区域吊销，最后板坯轧制成卷，轧线上传生产实绩遭L3生产系统拒收，为了将钢卷生产实绩上传L3系统，先要向L3发联络笺，请求下发该卷的轧制计划，轧线L2系统接收到轧制计划后，利用工具进行模拟轧制，将该卷钢卷生产实绩上传L3系统。这种处理方法非常麻烦。(

4、4)加热炉三炉抽钢节奏不平衡加热炉在周期抽钢方式下，三炉抽钢节奏不平衡，1号炉抽钢过早，板坯在炉后辊道摆钢，造成板坯温降，影响轧制质量。2号炉抽钢延迟，轧线将近等待20秒，减少了东北大学硕士学位论文第一章引言生产产量。(5)加热炉天然气流量统计不准确SCCl系统上传L3生产系统的加热炉天然气流量偏大，造成轧制成本增加，效益减少。因此无论从从减少加热炉停工时间、降低能耗、提高产量及更好地维护系统出发，都需要优化加热炉计算机过程控制系统。1．2优化内容及意义SCCl作为计算机过程控制系统，要满足工艺生产控制需求【2l，根据加热炉计算机过程控制

5、系统存在的问题，从两个方面优化加热炉计算机过程控制系统，新增功能模块和完善原有功能模块。新增的功能模块有3个；(1)加热炉板坯炉前吊销模块(2)加热炉出炉板坯反装入炉模块(3)轧线板坯临时回退加热炉模块完善功能模块2个：(1)加热炉抽钢设定模块(2)加热炉天然气流量统计模块通过优化加热炉计算机过程控制系统，新增3个功能模块相当于新增了3个板坯物流流向，这样使SCCI系统符合实际生产的需求，又减少了停工时间、降低了能耗、维护系统更趋方便合理。修改加热炉抽钢设定模块，平衡了三炉抽钢节奏，增加了轧制产量。修改加热炉天然气统计模块，相对正确地天然

6、气统计流量，降低了支付成本，提高了效益。总之，加热炉计算机过程控制系统的优化，促使其更好地为生产服务。一2—-东北大学硕士学位论文g_-章sccI系统概述第二章SCCl系统概述2．1加热炉自动化系统为保证加热炉的各项控制在精度上更准确、在响应时间上更快速，在17$0mm不锈钢热轧轧前加热所用的步进梁式加热炉上投入使用了体系完整的自动化控制系统，主要实现l、2、3号加热炉的炉前辊道、炉内步进梁、炉后辊道的运行控制；温度、能源介质、汽化冷却等的监控；生产数据管理、板坯核对、材料跟踪、自动燃烧控制／数据设定、实绩数据处理、画面和报表等功能；同时

7、实现对加热炉内板坯合理的加热，准确控制板坯的出炉温度和均匀度，降低板坯的氧化烧损，在提高加热质量及产量的前提下节省能源，为现代化热轧厂高质量、低能耗生产奠定基础f3l。加热炉自动化系统见图2．1。系统采用LI／L2一体化的系统结构，电控、仪控和过程控制系统通过星型交换式快速以太网实现数据交换：电控仪控系统与传动设备及现场仪表通过现场总线实现数据交换；标准的通讯协议和分层网络，充分保证整个系统的快速响应性，并且系统的维护和扩充也非常方便。加热炉自动化系统的范围包括从加热炉入口核对辊道(A4)开始至轧线除鳞箱(HSB)入口为止。自动化系统分成

8、二级：Ll级：即电控系统和仪控系统，主要完成加热炉的顺控、板坯的定位控制、装钢机和出钢机的APC、步进梁控制、加热炉燃烧控制、介质的测量和控制等睁卯。L2级：即过程控制计算机系统，主要完成加热