莱芜钢铁集团银山型钢有限公司宽厚板事业部 山东莱芜 271104
摘要：我国从80年代开始对加热炉生产过程进行计算机控制技术的研究，90年代我国轧钢企业配置计算机控制的连续加热炉逐渐增多，然而加热炉汽化冷却系统产生的是低压饱和蒸汽，饱和蒸汽具有品质低、输送距离短，冷凝水损失大等特点，使得它在许多钢铁企业得不到有效的利用。本文介绍蒸汽过热技术在步进梁式加热炉上的应用。
关键词：蒸汽过热；步进梁式；加热炉；
随着工业自动化技术的不断发展，现代化的热连轧机应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。我国轧钢工业的加热炉有推钢式炉和步进式炉两种。推钢式炉有长度短、产量低，烧损大，操作不当时会粘钢，钢坯断面温差较大，钢坯背面滑轨擦痕多，难以实现管理自动化等难以克服的缺点，而步进梁式加热炉是靠专用的步进机构，在炉内做矩形运动来移送钢坯，钢坯之间可以留出空隙，钢坯和步进梁之间没有摩擦，出炉钢坯通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，又有适合加热断面较大的坯料、钢坯加热断面温差小、加热均匀以及可出空炉料，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活等特点，其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。
1加热炉区工艺流程
天车将钢还从板还库吊至上料辑道，然后输送到加热炉炉前，按提前制定的生产计划安排冷装或热装入炉。钢还在加热炉的炉前辑道上经过核对和测温，然后进行定位。当加热炉炉内有空位后，入炉炉门打开，装钢机开始动作前移摆正板还后上升、前进并对送入炉内的板还进行测宽并送入炉内，在与前一块还料间隔处停止。然后，装钢机迅速退回原来位置，准备重复送钢动作，同时装料炉门关闭。步进梁通过上升、前进、下降、后退的矩形运动，炉内钢还经过加热炉的预热段、加热段和均热段进行加热，使钢还温度达到生产工艺的要求，当加热钢坯经过加热炉出料端激光检测处，触碰到激光线后，经炉内钢坯跟踪系统将钢坯在炉内的准确位置计算出来，并将信号送至出钢机，当轧机向加热炉发出要钢信号后，出钢机由低位伸进加热炉内，根据系统计算出的钢还位置进行定位，将钢还托起出炉，并将钢还放在出炉辑道上出炉炉门关闭，同时将钢还输送到轧机进行轧制，完成一次装、出钢动作。
2步进式加热炉控制系统研究
以下从炉温控制、流量控制、炉压控制、装钢机控制、步进梁控制和出钢机控制等方面，对步进式加热炉控制系统进行研究。
2.1炉温控制
此加热炉分三段实现炉温自动控制，包括均热段、加热一段和加热二段。每段炉温各自独立控制，每段取炉顶和炉侧2点温度为测量值，正常情况以炉顶测量温度为控制目标值，当炉顶处热电偶出现故障时，以炉侧测量温度为控制目标值。三段炉温采用相同的温度控制方案，炉温自动控制是以炉温控制为主环，煤气流量调节为副环的串级回路控制。
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2.2流量控制
在加热炉燃烧过程中，为保证燃料煤气的合理经济燃烧，就必须对进入炉膛的煤气流量与空气流量进行合理配比。本文采用比值控制方法来保证进入炉膛的煤气流量与空气流量之间的恰当比值关系。双闭环比值控制方案是比值控制系统的一种，由于它对比值控制系统的主、从动量均进行了闭环调节，因此它不但能够保证两种物料流量之间的静态比值关系，而且控制系统的动态比值特性也较好。双闭环比值控制系统的主动量控制回路能克服主动量的扰动，实现其定值控制。从动量控制回路能克服作用于从动量回路中的扰动，维持与主动量之间的比值关系。但是，在燃烧负荷发生急剧变化的情况下，煤气流量一空气流量双闭环比值控制无法很好的保证煤气流量与空气流量之间的动态比值关系。在燃烧负荷发生急剧变化的情况下，为了保持燃料煤气的最佳燃烧，本文采用双交叉限幅控制策略来克服双闭环比值控制系统动态比值特性不优的缺陷。双交叉限幅控制是在双闭环比值控制的基础上，增加了交叉限幅功能，可以很好地解决上述问题。
1.3炉压控制
炉压控制不当是造成工业炉燃料浪费的最主要因素之一，炉内负压使得冷的环境空气通过炉门、炉衬裂缝以及其它开口进入炉内。这些漏入的冷空气必须被加热到炉温以后才能排出，这样会造成燃烧系统的额外负担并浪费大量燃料。另外，如果炉膛内的炉压太高，会大大降低加热炉的使用寿命，而且由于炉膛口的高压将使炉门往外喷火，同样会浪费大量的燃料。所以，为保证安全生产和节能燃烧，我们有必要对炉压实现自动控制，以确保炉膛内压力的微正压。加热炉的炉膛压力控制，包括均热段、加热一段和加热二段炉膛压力控制。加热一段和加热二段的炉膛压力控制是通过对排烟温度的自动控制来间接实现的，主要原因在于在这两个加热段中，没有压力检测点，所以只能通过对排烟温度的控制来间接实现稳定炉膛压力的目的。由于在均热段炉顶有压力检测点，因此，均热段炉压采用直接控制方式。但是，在加热炉排烟温度偏高时，往往会严重影响加热炉的寿命，所以在加热炉烟温过高时，炉膛压力波动就变成了次要矛盾，而烟温过高成为了主要矛盾，因此，必须尽快将烟温回复到正常范围。综上，本文设计了均热段炉膛压力和排烟温度的选择性控制系统，来满足工艺过程对炉膛压力及排烟温度的要求。在烟温正常情况下，选择性控制系统将选择压力控制器来控制调节阀的开度，从而实现炉膛压力的稳定：烟温超高时，选择性控制系统将选择烟温控制器来控制调节阀的开度，从而使烟温能够尽快回复到工艺允许的范围。
3加热炉蒸汽过热系统设计
蒸汽过热器设计时应考虑以在不增设排烟风机和改变烟囱结构、不影响加热炉正常运行的前提下，极大限度吸收加热炉尾气余热，用以提高外送蒸汽品质。我们先假定某一蒸汽量和烟气量的工况，对蒸汽过热器进行设计计算，初步确定蒸汽过热器的结构，然后再用设计计算确定的过热器结构对各种运行工况进行校核计算，最后根据蒸汽过热器校核计算的结果，再对整个烟道进行校核计算。加热炉排烟系统中加热炉烟囱产生抽力=烟道阻力+炉子排烟阻力+富余抽力。蒸汽过热器的烟气进出口温差和蒸汽过热器的烟气侧阻力是影响加热炉排烟系统正常运行的两个主要因素：蒸汽过热器的烟气进出口温差越大，烟气系统的排烟温度越低，加热炉烟囱产生抽力就越小，越不利于排烟；蒸汽过热器的烟气侧阻力越大，烟道阻力越大，也越不利于排烟。
参考文献：
[1]阳伟凌.钢坯步进梁加热炉及相关技术[J].冶金能源.1998（7）.
[2]曹树卫.钢坯步进梁式加热炉工艺设计及装备[J].钢铁研究.2007（1）.
[3]戎宗义.国内外加热炉和热处理炉的现状和节能技术[J].特殊钢.1999（5）.
论文作者: 王新龙
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/13
标签：加热炉论文; 步进论文; 炉膛论文; 比值论文; 钢坯论文; 蒸汽论文; 炉温论文; 《建筑模拟》2018年第27期论文;