摘要：热处理炉生产线需要具备一定的安全性、稳定性和可靠性，这样才能保证钢板的加工质量。本文主要根据钢板加工生产的实际需要，设计了针对中厚板的热处理系统，并对该系统的主要构成及其应用进行了分析。
关键词：中厚板；热处理炉；自动化设计；应用分析
随着我国钢板生产规模的不断扩大，在要求钢铁产量、钢铁种类多样化的同时，越来越多对钢铁有需求的用户对钢板的性能有不同的要求。热处理炉就是对钢板的性能进行加工处理的生产设备。本文根据钢板性能处理需要，设计了针对中厚板的热处理炉系统。
1、工程概况
板材厂热处理生产线每年生产板材大约160000吨，包括正火板材150000吨，回火板材10000吨。经过热处理生产线所产出的钢种主要包括低合金结构钢、造船用钢板、锅炉用钢、机械用钢、桥梁压力钢板等。一般来说，热处理生产的钢板规格为：钢板厚度最薄8毫米，最厚80毫米；钢板宽度最短1500毫米，最宽3200毫米；钢板长度最短6000毫米，最长12500毫米。在板材厂的热处理生产线中，其中主要的构造热处理炉自动化系统主要有L1系统和L2系统两部分组成。L1系统也包括两个部分，即电气控制系统和仪表控制系统。L2属于热处理炉控制系统的一部分，主要功能进行优化数据计划、物料跟踪、温度跟踪模块、热处理在线优化。L1将L2需要收集的数据，以双方认可的通讯格式，送到系统PLC的数据缓冲区，由L2读取；同时，L2系统将热处理炉所需要的必要数据发送给L1。
2、L1控制软件
L1控制软件的主要功能就是按照实际的生产需求，优化钢板生产过程，控制钢板加热温度和在炉的时间及钢板在炉内运行速度，从而有效提高热处理生产线的生产效率，降低能源消耗。L1控制软件的主要功能包含以下几个面：首先，用热处理炉处理钢板时，L1控制软件需要能够控制好进炉钢板间的间距，使其最小间距保持在1.3米；其次，在生产过程中为使钢板达到热处理工艺要求、或其他原因造成不能出炉时能够进入摆动控制，另外，在摆动的过程中还要求能够摆动步进功能；再次，对L2系统内的钢板生产速度也能够很好的通过控制加以调节；最后，当钢板从热生产炉内出炉时L1控制软件有加速的功能。除此之外，L1控制软件还具有“静止超时”保护功能、物料跟踪优化、钢板位置优化等多种功能。在L1控制软件中，包括两个部分，即电气控制系统和仪表控制系统。热处理炉的主要燃烧颜料为混合煤气，并应用辐射管进行加热，然后再对需要处理的钢板进行运动中的加热和相应的热处理。
3、热处理炉系统供热区简述
3.1 热处理炉系统供热区的布置
在热处理炉系统工作的过程中，热处理炉能够通过利用软件来灵活的分配供热分区，从而达到对热处理系统炉内温度的控制。准确地来说，热处理炉系统内供热区的分布是按照热电偶的设置来定的，热电偶的数量有多少，就有多少数量的供热区。在本次的热处理系统中，针对不同的热处理区，会通过L1控制软件针对性地分配合适的烧嘴，说明在不同的供热区，会分配不同的供热量。
3.2供热区工作及报警功能
热处理炉系统内供热区的分布是按照热电偶的设置来定的，因此在热处理炉工作之前需要选择合适的热电偶才能够保证热处理炉正常工作。主要根据热处理炉供热区的温度测量值、温度最高值、温度最低值、温度正常值和温度的平均值来选择供热区的热电偶。热处理炉工作过程中会根据供热区的数量配置很多的热电偶，当其中的一个热电偶出现烧坏的状况时，应注意自动用紧挨着的热电偶区的温度信号作为控制信号；当供热区内的温度失去控制时，热处理系统会自动发出报警声加以提示；当热处理炉系统内只要有一个热电偶出现问题，热处理炉系统就会报警并自动跳到另一个热电偶对温度进行控制。
3.3供热区炉温的设定方式
在热处理炉系统内，供热区炉温的设定方式主要分为手动和自动两种。手动主要就是根据实际需要人工调整供热区内的炉温。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自动模式即让热处理炉系统根据炉内的实际温度的高低自动调整炉温，炉温或高或低，只要是不符合实际需要的炉温，都需要通过人工来加以调整。在自动的设定方式下，又有两种不同的设定模式。一种设定模式是先由工作人员设置好温度范围。生产不同型号的钢板，需要设定不同的炉温，因此在供热区炉内就需要设定不同的温度。当设定好温度范围后，热处理系统就能够根据设定好的温度范围自动调整温度值了。自动设定方式下的另外一种设定模式是利用L2系统下载各段温度的设定值。
4、热处理炉系统的控制与调节
4.1煤气总管压力的快速切断及压力的自动调节
煤气总管压力达到一定范围，超出热处理炉内系统的控制压力，就需要采取一定措施对煤气总管压力快速切断。当煤气接点压力过低，助燃风机出现故障时，电磁阀失电，自动切断外部压缩空气，使装在气缸内的复位弹簧将阀自动关闭。对煤气总管压力的自动调节类似于供热区炉温的设定方式，先要设定压力值的控制范围，当煤气总管压力的压力超过设定的范围时系统会自动调整至控制范围内的压力。
4.2助燃空气总管压力自动调节
自动调节助燃空气总管压力的作用主要是控制助燃空气压力能够保持在一个稳定的值，有利于控制燃烧。控制助燃空气总管压力的主要方式为，助燃风机采用变频驱动，通过自动调整风机的转速从而达到控制风量。当助燃空气总管压力达到压力超低限报警范围时，系统也会有相应的报警设置来加以提醒，并且会自动停止整个热处理炉的燃烧。
4.3烟气排放控制
该系统内控制烟气排放的作用主要是让系统在燃烧过程中产生的废气能够通过顺畅的方式排出。在烟气排放控制的过程中，应注意抽力要保持一定的度，不能太大也不能太小，以避免热处理炉内热量的损失。烟气排放主要靠控制排烟风机排放，通过调节变频风机的转速，使烟道内维持一适当的负压力。既保证废气自然、畅通地排出，维持烟道的烟气排放效率。
4.4炉膛压力及微氧含量控制
对系统内炉膛压力及微氧含量进行控制的作用主要是保持较平稳的炉膛压力，防止炉膛外的冷空气进入，并让炉膛内的氮气不外漏，另外控制炉膛内的微氧含量在一定的范围内。在热处理炉系统内控制炉膛压力及微氧含量进行控制时，为了保持炉膛内的氮气不外漏，正常情况下。保持炉顶氮气放空阀的开度一定，自动调节氮气填充阀的开度。维持合适的炉膛压力及微氧含量。当系统内的微氧含量不在范围内时，超过设定的范围标准时，该系统可以自动调整微氧含量的控制范围以使炉膛内有一定的氮气，当炉膛内的压力及微氧含量保持在正常的范围内后，系统的控制范围又会自动调回原来设置的较标准的控制范围。
5、结语
热处理炉系统的主要作用在于根据不同需要处理不同类型的钢板，热处理炉主要包括两个系统，即L1系统和L2系统，其中L1系统在整个系统中属于基础自动化层。主要通过对PLC控制来实现对热处理炉仪表、电气系统的控制与调节。在热处理炉系统工作的过程中，热处理炉能够通过软件来灵活的分配加热分区，从而达到对热处理系统炉内温度的控制。在对钢板热处理过程中，能实时跟踪钢板的位置，采集所需要的数据传送给L2，并对钢板位置进行自动校正，在遇到异常情况，能自动转入摆动状态，当异常状态消除后，转入自动出炉控制，L2系统则是根据生产工艺要求制定生产策略控制、进炉物料数据、炉温控制模型、并对数据进行记录、统计及报表管理等。
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论文作者:张贤斌,廖明飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/23
标签：系统论文; 钢板论文; 压力论文; 炉膛论文; 温度论文; 炉温论文; 热电偶论文; 《电力设备》2017年第21期论文;