浅谈对连续式加热炉热工控制的有效性策略

1、浅谈对连续式加热炉热工控制的有效性策略    摘要：在我国的冶金行业中，普遍使用加热炉，随着钢产量的进一步提升和燃料价格的不断上涨以及企业内部经济效益核算的转变，对连续式加热炉的指标要求不断提高。由于连续式加热炉是典型的具有加大惯性、多变量、时变并且相互耦合的复杂被控对象，其中有很多不确定的因素存在，因此如何做好连续式加热炉热工控制就成为了冶金企业的首要任务。 关键词：连续式；加热炉；热工；控制；策略 Abstract: In China's metallurgical industry, commonly used in heating fur

2、nace, with steel production to further improve and rising prices for the fuel and internal economic accounting change, for continuous heating furnace of the index requirement. As a result of continuous heating furnace is a typical increase inertia, multivariable, time-varying and intercoupling compl

3、icated controlled object, of which there are many uncertain factors exist, therefore how to do a good job in continuous heating furnace thermal control has become the primary task of metallurgical enterprise. Key words: continuous; heating furnace; thermal; control strategy 中图分类号： V448.121 文献标识码：A 文

4、章编号：2095-2104（2012） 随着我国社会的不断进步和经济的快速发展，冶金行业得到进一步的发展，现代轧钢所使用的连续式加热炉是一种大型的关键设备，同时也是冶金行业中主要的高耗能设备之一。其主要的作用在于在其内部放入钢坯进行升温加热，使其钢坯的温度和均匀性满足轧制的要求。 连续式加热炉中的受热情况分析 连续式加热炉的结构沿炉长方向主要分为了三段，分别是预热段、加热段和均热段。预热段内部一般没有燃料和空气烧嘴，预热段内的钢坯是通过从加热段中流出的炉气进行加热的，因为钢坯的初始温度和预热段内的炉气温度存在较大的差异，钢坯在预热段吸收了绝大部分的热量，温度的提升空间很大，所以温度的涨幅也较大

5、。在加热段内部布置了很多燃料和空气烧嘴，钢坯就是在这段中进行加热的，钢坯温度经过预热段的预热之后，在经过该段的加热，其温度和该段炉气温度相差不大，钢坯在此阶段内的升温幅度较小；在最后的均热阶段，主要的作用是对钢坯内部的温度梯度进行调整，使其更好的满足要求。 连续式加热炉主要热工控制参数 连续式加热炉在加热的过程中，因为受到煤气热值、煤气压力以及流量、空气压力和流量、钢坯的特征影响，容易造成钢坯温度分布的均匀性达不到轧制的工艺的要求，因此，对加热炉运行的参数进行一定的控制是必须要进行的工作。其主要控制的参数有钢坯温度、炉温、炉压以及空燃比等变量。对参数的调节，主要调节的有煤气压力和流量、空气的压

6、力和流量以及烟道闸板开度的变量等。对于加热炉内的各种参量控制的基本要求是：对加热的时间进行控制，主要的目的是为了满足轧制节奏和生产的要求；对空燃比进行优化，主要的目的是实现节能、增加产量并且减少氧化的烧损；在保证钢坯满足要求的升温情况下，尽可能的减少加热时间，提高生产效率。 对连续式加热炉热工控制的有效性策略 对加热炉内的温度的设定 连续式轧钢加热炉内钢坯出炉温度和氧化的烧损等参数主要是通过对加热炉内的各个分区的温度实现的。在加热的过程中，加热炉本身受到钢种、规格、产量等参数的影响，这些对加热炉内温度的设定提出了新的要求。到目前为止，对加热炉的产量和温度，进行温度自相调节的控制。主要的做法是通

7、过日常对出炉钢坯数量的记录，计算出轧机的轧制速度，然后把轧制速度分为不同的档次，在根据轧制速度的大小，设计浮动的范围，用来完善炉内温度的设定和轧制节奏的相协调。 对空燃比的控制 提高燃烧效率、减小热量的损失和保持最优空燃比的主要手段就是对废气中的氧含量进行合理有效的控制。在日常的燃烧控制系统的基础之上，实施以空燃比的残氧量的补充控制是改善系统控制的有效措施。从结构性质上来讲，空燃比控制属于燃烧控制，在连续式加热炉的各项参数中，空燃比控制是极其重要的。一般在加热炉的加热阶段和均热阶段，因为温度比较高，常规的氧化锆氧量传感器很难有较长的寿命，所以没有设置氧量传感器，只是简单的在烟气出炉时才会安装氧

8、量传感器用于残氧的含量，但是这样的设置不利于加热炉内各个分区氧量的有效控制。随着科学技术的进步，研究发现空气量达到最佳值时燃烧温度也是最佳值，因此在没有使用氧量传感器的情况下，通过使用热电偶检测加热炉内温度，使用智能搜索的方法，对控制量进行调整，从而可以取得最大的炉内温度，这样空燃比就能够随着工况的变化而进行修正，从而得到最佳的热效率。 对加热炉内压力的控制 加热炉的膛压力是实现炉内自动控制的有效参数。在加热炉内压力过高时，火焰就会从出料口大量的冒出；炉压偏低时，就会吸入大量的冷风，这样不断增加加热炉的热耗损，还会增加钢坯的氧化烧损，严重时会引起烧钢的现象。对于加热炉膛压力的控制一般是在燃烧控

9、制基础上通过对烟道闸门的开启幅度进行控制而实现的，采取的主要方法是在定值控制方法的基础之上的，采用炉子燃料总消耗检测信号作为前馈量，从而形成亏损后，在进行反馈的控制系统。传统的炉膛压力调节方式，由于频繁的烟道闸门开度变化会造成加热炉内温度的变化，从而造成轧出的钢材，质量低下的问题。所以现代采用的主要方法是，对膛压力进行控制时，调节的方式由连续调节改成定时周期性调节的方式，每间隔一个时间段对炉内的压力进行控制，在一个有效的控制周期内，在设立一个等待时间段和一个观察时间段更细致的控制炉内膛压力。 对空预器保护的控制 在轧钢加热炉的生产设备中，换热器是非常重要的，它最主要的作用就是能够节约能源，降低

10、消耗，和有效的改善炉内的燃烧状况。所以换热器的安全运行是对加热炉热工控制的重要内容，在日常的使用中，通过检测烟气出炉温度或者检测换热器顶部金属温度的方法对换热器实施保护。为了增加保护的效果，还会使用烟气放散或者是添加冷空气的方法。但是这样的方法使用比较普遍，但是其缺点也是不容忽视的，一般情况下由于放散或者冷空气的添加不及时，造成换热器的损坏。所以在使用的过程中，要根据加热炉的内部温度偏差、换热器前的烟温偏差、炉温变化率、烟温变化率、各段空燃比的大小界限档次的情况对热气的保护分为预保护、约束性保护以及强制性的保护。在通过对炉内温度的检测以及多种炉子运行参数和变化，对加热炉进行分层次的保护，以得到

11、最优的控制保护效果。 待轧策略 加热炉在运行的过程中，由于很多不确定的因素存在，而影响到加热炉的正常生产。在加热炉的运行中常会出现待轧的状态，待轧在发生时，钢坯在炉内不在运动，如果不对供热的温度做适当的调整，钢坯的温度就会不断上升，这样直接导致燃料的浪费，而且会大大的增加钢的氧化和脱碳，严重的影响钢的质量。所以，连续式加热炉内一般都会设置在待轧的情况下，加热炉内的温度进行适当的设定，使其保证在待轧的状态下氧化烧损和燃料的消耗量降到最低。在轧线恢复到了正常的生产以后，又可以按照待轧时预定的时间及时的升高炉内的温度，以保证加热炉的产量和出炉加热钢件的质量。 总结 本文通过对我国冶金行业轧钢使用的连续式加热炉在炉内温度设定、空燃比控制、炉压力控制和空预器保护、待轧策略等五项进行了简要的研究。由于连续式加热炉是典型的具有较大惯性、多变量、事变参数的复杂被控制系统，其不确定的因素较多，所以除了对以上五个方面进行控制以外，还要尽可能的提高期内部构件的适应性和协调性，最大限度的满足轧制工艺对加热炉的要求，只有这样才能提高轧钢的质量和使用价值，进而促进我国冶金行业的进一步发展。 参考文献 1李金厚,张绍德.一种基于综合策略的加热