輥底式熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討

劉勤亞

摘 要：本研究基于輥底式加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)及其生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐，對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域合金鋼管正火、回火（爐輥擺動(dòng)）熱處理新工藝和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)用前景進(jìn)行分析，以最大限度的發(fā)揮了自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而在燃燒效率中，比之傳統(tǒng)爐更具設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：輥底式熱處理爐；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

熱處理爐是是指供爐料熱處理加熱用的電爐或燃料爐。常用的熱處理爐有箱式電阻爐、井式電阻爐、氣體滲碳爐和鹽浴爐等。輥底式熱處理爐作為熱處理爐研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，應(yīng)用用爐內(nèi)輥道運(yùn)送熱處理材，沿爐子整個(gè)長(zhǎng)度每隔一定距離安裝一根輥?zhàn)樱锪显谳佔(zhàn)由线\(yùn)行，在輥?zhàn)由厦婧拖旅娴臓t膛都可布置燒嘴供熱，進(jìn)而被廣泛應(yīng)用于常化、退火、淬火、回火等熱處理工藝實(shí)踐中，得到了比其他爐更便捷的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用，作為輥底式熱處理爐應(yīng)用推廣領(lǐng)域的熱點(diǎn)，在實(shí)際的現(xiàn)況解決中，一度在設(shè)計(jì)應(yīng)用中經(jīng)受了極大的考驗(yàn)。

1輥底式熱處理爐概述

輥底式熱處理爐依據(jù)形狀不同，可分為環(huán)輥（帶有盤(pán)形輥環(huán)）和平輥兩種，分別用于加熱板材和型鋼、管材、加熱板材和棒材。基礎(chǔ)構(gòu)成包括外層耐熱鋼（碳化硅）輥套。高溫環(huán)境下子（1000～1150℃）的材料選擇為水冷軸并帶絕熱內(nèi)襯的耐熱鋼爐輥或全水冷爐輥。在實(shí)際應(yīng)用中，受溫度限制，輥?zhàn)有枰煌ＰD(zhuǎn)并做好低俗擺動(dòng)。從其工藝的復(fù)雜度來(lái)看，受物料及其加熱環(huán)境和加熱狀況處理，在熱處理工藝中（常化、退火、淬火、回火等），具有廣泛的應(yīng)用環(huán)境。

2輥底式熱處理爐的原理和作用

輥底式熱處理爐主要用于鋼板、鋼管、型鋼和線(xiàn)材的退火、正火、高溫回火及淬火等熱處理工藝中。主要工作原理依據(jù)液體或氣體燃料，的加熱方式，實(shí)現(xiàn)輻射管內(nèi)物料的直接加熱或者間接加熱。從實(shí)際作用來(lái)看，輥底式熱處理爐以其鋼材質(zhì)量好、產(chǎn)量高、成本低的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和機(jī)械化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)際的熱處理工藝中，比之間斷生產(chǎn)的熱處理爐具有明顯的對(duì)比優(yōu)勢(shì)。

輥底式熱處理爐結(jié)構(gòu)原理為一段式、兩段式和二段式。不同式樣之間，在處理效果上趨近一致。一段輥底式連續(xù)熱處理爐，可實(shí)現(xiàn)不銹鋼管一段式預(yù)熱、加熱和保溫性能，并具有高燃燒效率。從爐體結(jié)構(gòu)來(lái)看，爐體的前后分別裝有裝料合和出料臺(tái)，來(lái)借助鏈實(shí)現(xiàn)臺(tái)架和爐底的輥道傳動(dòng)。熱處理設(shè)計(jì)中，應(yīng)用不銹鋼管單層或數(shù)層由輥道帶動(dòng)通過(guò)爐體并在出爐后根據(jù)需要進(jìn)行空冷或風(fēng)冷，而后對(duì)不銹鋼管進(jìn)行水淬。輥底式連續(xù)熱處理爐設(shè)計(jì)長(zhǎng)度12～16米或>16米，基礎(chǔ)溫度參數(shù)控制1100℃，輥道均速0.3～3米/分。

3輥底式熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制的熱處理連動(dòng)爐電氣控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以與輥底式熱處理爐系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)圖和基本工作原理為標(biāo)識(shí)的系統(tǒng)版本實(shí)現(xiàn)，達(dá)成了應(yīng)用領(lǐng)域的設(shè)計(jì)效果。在實(shí)際的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了各自的循環(huán)處理應(yīng)用功能。

設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中，應(yīng)用電機(jī)選擇液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)圖繪制和相關(guān)液壓元件的選擇控制，具備溫度控制的突出處理效果。在實(shí)際的熱處理爐組成聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)成連續(xù)性不中斷的自動(dòng)化控制生產(chǎn)線(xiàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)的控制流程圖舉例列出梯形圖和電路圖，以便更好實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)和系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整等。

整個(gè)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括自動(dòng)型號(hào)選擇、I/O分配、具體接線(xiàn)，傳感器的選擇、程序設(shè)計(jì)，電氣系統(tǒng)元器件的選擇等。電爐控制系統(tǒng)顯示界面設(shè)置為系統(tǒng)時(shí)效性、軟件菜單及其界面操作程序功能、獨(dú)立性結(jié)構(gòu)畫(huà)面。在實(shí)際的熱處理工藝應(yīng)用實(shí)踐中，以其監(jiān)控和群控優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化應(yīng)用管理，并在工藝曲線(xiàn)控制整體實(shí)踐中獲得精準(zhǔn)控制效果。

使用控制環(huán)節(jié)，受熱處理過(guò)程的連續(xù)性影響和加熱環(huán)節(jié)不銹鋼管的層數(shù)，燃料消耗量與消耗率受熱處理基礎(chǔ)特點(diǎn)控制影響效果較為明顯，也使得爐子應(yīng)用領(lǐng)域的外延性趨勢(shì)明顯。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)更新領(lǐng)域內(nèi)，以水冷輥道輥底式連續(xù)熱處理爐的技術(shù)改造為目標(biāo)，以耐熱鋼空腹不水冷輥道、陶瓷纖維爐頂和復(fù)合爐、換熱器和噴流預(yù)熱裝置等設(shè)計(jì)。在自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、降低爐體表面溫度、改善車(chē)間環(huán)境和勞動(dòng)條件的應(yīng)用效果，并在溫差及其熱處理質(zhì)量效果上達(dá)到了良好的效果。

爐底輥表面燒秸設(shè)計(jì)中，以結(jié)硅鋼板、鍍鋅原板、不銹鋼板、鋁板及瘤為設(shè)計(jì)成品。為解決連續(xù)熱處理爐進(jìn)面現(xiàn)象，以帶鋼表面的一部分熱處理為工藝改進(jìn)著力點(diǎn)。在設(shè)計(jì)中，以輥身水冷 爐內(nèi)帶鋼張力、帶鋼的成分、爐內(nèi)溫度、氣空冷的爐底輥，帶鋼在該段溫度升至約500～氛組成以及爐底輥的材質(zhì)和表面特性等因素550。C。

臺(tái)爐同步工作操作中，以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的在分散凌亂的現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏中，同時(shí)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有集中控制優(yōu)勢(shì)。臺(tái)爐同步工作操作中，以操作方便、工藝曲線(xiàn)數(shù)據(jù)下傳、儀表同步啟動(dòng)/停止的數(shù)據(jù)完善記錄功能，實(shí)現(xiàn)熱處理相關(guān)參數(shù)的可靠性調(diào)適。此外，在系統(tǒng)設(shè)置環(huán)節(jié)，以電爐控制系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工藝曲線(xiàn)控制下的精準(zhǔn)控制實(shí)時(shí)控制。

4輥底式熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用

為保證輥底式爐的穩(wěn)定、高效運(yùn)行；以輥底式熱處理爐為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)鋼板位置實(shí)時(shí)跟蹤、采用PID加脈沖燃燒方式控制爐內(nèi)溫度、光柵信號(hào)篩選、可分離傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)急方案、脫離二級(jí)控制應(yīng)急方案等功能。

在熱處理生產(chǎn)過(guò)程中，熱處理爐是熱處理生產(chǎn)線(xiàn)的核心設(shè)備，其溫度的過(guò)程控制直接關(guān)系到最終鋼板的成材質(zhì)量。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要過(guò)程是主要目的是改變和提高鋼板的性能的過(guò)程。

結(jié)束語(yǔ)

基于自動(dòng)化控制的熱處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)以其電爐控制系統(tǒng)的可靠性和信息化程度及其靈活性，實(shí)現(xiàn)了熱處理預(yù)期應(yīng)用效果。輥底式熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)數(shù)據(jù)報(bào)表及其工藝曲線(xiàn)調(diào)用和工藝記錄人機(jī)界面管理實(shí)踐中，具備自動(dòng)化控制的顯著成效，并在靈活性系統(tǒng)安排實(shí)踐中，達(dá)成系統(tǒng)控制完美效果。

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（作者單位：杭州金舟科技股份有限公司）