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鋼坯加熱案例

名稱5000KW連鑄坯在線補溫電感應加熱爐

主要技術參數: ●供電系統:雙整流十二脈或二十四脈1000KW~12000KW/500HZ~1200Hz單台電源獨立使用或多台電源並機使用。 ●生産效率:小時産量40噸-300噸 ●適用範圍:120mm-160mm方坯,長3000mm-12000mm ●送料系統:每軸獨立電機減速機驅動,設置多軸驅動,單台變頻器控制,使多軸運行同步。 ●導向系統:采用304無磁不鏽鋼導輪,並保持導輪軸向具有適度彈性,以適應鋼坯允許範圍內的彎曲。
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5000KW連鑄坯在線補溫電感應加熱爐

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鋼坯在線感應加熱代替煤氣、天然氣加熱爐技改項目:
傳統的軋鋼工藝爲煉鋼煉出的鋼坯經堆垛冷卻後,運至軋鋼廠,再經加熱爐進行加熱後軋制成鋼材。此工藝有二方面的缺陷:
1、鋼坯從煉鋼連鑄機拉出後在冷床上有700-900℃的溫度,鋼坯潛熱沒有得到有效利用。
2、鋼坯經加熱爐加熱後,鋼坯表面由于氧化損失達1.5%左右。
軋鋼車間節能減排技術改造項目針對上述問題實行連鑄連軋,但采用蓄熱式加熱爐加熱第2點缺陷,仍存在。爲了充分節約能源,我公司與河北鋼鐵集團承鋼有限公司進行聯合研究,在棒線材一軋廠采用感應加熱對連鑄坯進行在線提溫和均溫加熱。
節能效益分析:

1、原加熱爐加熱鋼坯工藝煤耗爲80千克/噸鋼(發熱值6400千卡/千克),折合72千克標准煤;技改後工藝能耗爲每噸鋼耗電38千瓦小時,折合13.3千克標准煤;
2、軋鋼廠年預計産鋼材60萬噸計,則年節約標准煤爲:(72-13.3)÷1000×600000噸=35220噸標准煤。
3、節能原理:
    钢坯从连铸机拉出后,表面有750~850的温度,内部温度甚至高达950~1000℃,而感應加热的基本原理之一集肤效应,就是热能是由表面加热逐步向内传导,事实上,钢坯内部三分之一不需要提温的,依据不同钢坯截面尺寸,选择不同的频率,即可得到最佳加热效率。
4、節能點:
    a)感應加热的高能源利用率可高达65~75%,而传统蓄加热炉仅为25~30%。
    b)感應加热钢坯表面氧化仅为0.5%,而蓄热炉可达1.5~2%。

感應加熱原理:

   感應加熱的加天天看高清圈與被加熱物(金屬)的關系就如同變壓器的1次側、2次側線圈的關系一樣。
   如圖所示,由加天天看高清圈通高頻電流産生的磁力線集中在被加熱物上、由電磁的感應作用,産生渦旋電流,將被加熱物加熱。在這個時候,根據鋼材的種類和形狀選擇適當的交流電流的頻率、功率、加熱時間、保持時間、線圈的形狀等,就能使各種鋼材得到適當的品質特性。其熱效率爲95%,感應加熱,是把三相工頻交流電,整流後變成直流電,再把直流電變爲可調節的中頻電流,供給由電容和感應線圈裏流過的中頻交變電流,在感應圈中産生高密度的磁力線,並切割感應圈裏盛放的金屬材料,在金屬材料中産生很大的渦流。工件依靠這些電流的焦耳熱達到預計溫度。如果圓柱體放在線圈中心,那麽圓柱體周邊的溫度是一樣的,圓柱體加熱過程中也不會産生有害氣體、強光汙染環境等。正因爲感應加熱有以上的優點,在各種天天看高清得到了廣泛推廣使用。


連鑄坯電磁感應加熱的優越性:
(1)鋼坯在電磁感應爐內加熱的時間比火焰爐加熱所需的時間要短得多,這不僅有利于減少鐵損,而且能提高鑄坯在軋制過程中的表面質量;
(2)采用電磁感應加熱,在加熱區沒有燃燒生成物,從而有效地免除了鑄坯的氧化和脫碳,因而通過這種快速加熱可得到潔淨的鋼坯;
(3)由于感應加熱爐沒有燃燒産物,有利于環保,且大大減少了熱輻射;
(4)采用感應加熱爐不僅較方便地快速精確地自動控制溫度,且能做到節能;
(5)采用感應加熱爐加熱鋼坯,其設備維護費遠比火焰爐要小;
(6)感應加熱鋼坯可以較方便地加熱超長鋼坯,有利于實現半無頭軋制,提高軋制效率。

主要技術參數:

●供電系統:雙整流十二脈或二十四脈1000KW~12000KW/500HZ~1200Hz單台電源獨立使用或多台電源並機使用。
●生産效率:小時産量40噸-300噸
●適用範圍:120mm-160mm方坯,長3000mm-12000mm
●送料系統:每軸獨立電機減速機驅動,設置多軸驅動,單台變頻器控制,使多軸運行同步。
●導向系統:采用304無磁不鏽鋼導輪,並保持導輪軸向具有適度彈性,以適應鋼坯允許範圍內的彎曲。
●温度闭环系统: 由美國雷泰红外测温仪及德国西门子S7 组成闭环控制系统, 依钢坯进入感應器的初始温度和进给速度自动调整电源功率,使加热温度在出炉前保持恒定。
●工控機系統:實時顯示當前工作參數和狀態、坯料參數記憶、存儲、打印,故障報警、電源功率自動下降並保持恒溫等諸多強大功能。
▲ 能量转换:据钢坯表面温度不同,吨钢耗电20~60度。
●根據用戶需要提供帶觸摸屏或者工控機系統的遠程操作台。
●專門定制的人機界面,高度人性化的操作指示。
●全數字、高深度的可調節參數,讓您對設備的控制得心應手。
●嚴格的等級管理制度,完善的一鍵還原系統。
●根據不同國家和地區提供相應的語言切換。
配方管理功能:
    强大的配方管理系统,输入待天天看高清的钢种、直径、长度等参数后,自动调用相关参数,不用再手动记录、查阅、输入各种工件所需的参数值。
曆史曲線功能:
    可追溯的工艺历史曲线( 工控机系统标配), 精确至0 . 1 秒的记录精度,形象、准确的再现单支天天看高清的处理温度趋势图。高达1T 的容量储存空间,永久保存数十年内的所有天天看高清工艺记录。
曆史記錄:

    可追溯的工艺数据表格,可以在每支天天看高清上取出多组采样点, 准确的再现单支天天看高清各段的处理温度值。触摸屏系统中可储存约3 万条工艺记录, 可以U盘或者网络备份; 工控机系统中则完全不受储存空间限制,永久保存数十年内的所有天天看高清工艺记录。

成套設備組成及主要元器件廠家:
1.智能串联感應加热电源                   
2.炉架(含水路、电路、水冷輸送輥道)                     
3.电容器柜组                                             
4.感應加热炉体                              
5.连接导线/铜排(电源到炉体)                            
6.红外测温系统                                            
7.遠程操作操作台(PLC控制)


主要元器件廠家及零部件材質

序號

名稱

産地或品牌

1

開關、按鈕

施耐德

2

PLC控制系統硬件

SIEMENS-1516

3

變頻器

SIEMENS

4

紅外線測溫儀

美國雷泰

5

接近開關

歐姆龍

6

減速機

SEW、諾德

7

逆變可控矽

襄樊台基半導體

8

電抗器

遠拓機電

9

主控板

遠拓機電

10

感應線圈

遠拓機電,線圈绝缘材料进口,線圈使用寿命和无故障使用时间长,加热效率高

11

調諧電容

杭州科昂,該電容耐高溫高壓,使用穩定,壽命長

12

冷卻水管

韓國三山優質多層無碳絕緣管,不會斷裂、不導電。

13

卡箍

不鏽鋼不導磁,強磁場下不發熱,不會斷裂

14

銅材

中國洛銅,T2高純度99.99%導電率無氧銅管,大截面母排,傳導性好,發熱小,能耗損失小,壽命也長

15

耐火水泥

美国联矿(天津分公司),特别配方,和銅材热膨胀系数接近,不易开裂、脱落,使用寿命长。

16

輸送輥道

304無磁不鏽鋼材質



設備機械系統工作過程:
   
本成套设备采用工控机PLC红外线测温温度闭环控制,坯料只需通过感應加热線圈,补温要求由红外线测温PLC控制下的系统自动完成。
   需要補溫的連鑄坯→红外线测温系统→进入感應加热炉→红外线测温控温系统→轧机

    该系统装备有图形显示和操作控制屏幕,自启动控制采用PLC程控器和WPS人機界面组合系统,具有自动显示、控制、记忆功能。能将操作过程中各项参数和数据进行存储,配有多个控制操作屏幕。
对每台感應加热电源上都有装于电气柜板上的显示器,采用微处理器控制,并具有以下功能:
(1)運行狀態顯示,可顯示功率、頻率、電壓等檢測參數,接地泄漏電流、總的kW·h值(累計值)和逆變器的運行狀態等;
(2)具有下列关键参数的限制保护功能,并能通过显示屏幕指示感應加热炉的极限情况:逆变电压和频率极限、电容器检测参数极限、电压极限和频率极限、交流断路出流极限;
(3)有系統的報警顯示和鳴叫(同時切斷主電源,停止供電),櫃門打開、電器櫃運行異常、過電壓保護、電源冷卻水水溫過高或過低、交流斷路器中斷,所有故障報警信息均可存儲,並可隨時查找;
(4)通過WPS面板可以控制電源的開/關和進行功率控制;
(5)可以通過面板上的功率控制盤,提供保溫功率和升溫,功率實行無級分配。
    采用多点测温:入口匀速段距入口1米的位置,设一路测温仪,检测钢坯的温度,用以判断温度分布,并选择适合的中频电压,每套炉子出口均距设一路测温仪,显示钢坯经过感應炉体加热后的温度,用于和入口测温仪配合自动校正运行参数。
    温度控制系统对预定温度点的任何偏移都将产生一个与偏移量成比例的信号,该信号被输入到比例控制单元并被放大,将放大后的信号输人到PID调节器,经运算后输出到中频电源的温度调节器,以维持温度恒定的最佳功率点,因此,任何温度变化都会引起少量的功率补偿以消除误差,最终达到设定温度的要求。
溫度控制模式:
a)采用plc溫度閉環自動模式,將鋼坯的溫度以800℃爲起點按10℃的步幅進行分段,各段對應不同的中頻電壓(通過現場試驗設定各段對應的中頻電壓根據需方要求可設定);
b)舉例而言,若鋼坯溫度在800℃範圍時,選擇中頻電壓爲1200V;若鋼坯溫度在900℃範圍時,選擇中頻電壓爲1100V;對應1000℃以上的中頻電壓爲1000V;依次設定。
c)当感應炉空载(无钢坯)时,中频输出电压自动降低到能够稳定工作的最低幅度约为200V(功率约为满功率的二十分之一)



PLC總操作控制台

人機界面


定制:5000KW連鑄坯在線補溫電感應加熱爐

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