步進梁加熱爐的研究

1、步進梁加熱爐的研究(function() var s =+ Math.random().toString(36).slice(2);document.write();(window.slotbydup = window.slotbydup | ).push(id:u3686515, container: s);)();摘 要加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備之一，也是鋼鐵工業(yè)中的耗能大戶，因此提高加熱爐的加熱效率，降低能耗，對整個鋼鐵工業(yè)的節(jié)能具有重要的意義。但由于加熱爐是一個典型的復雜工業(yè)被控對象，其間包括熱力學的、化學的和物理的各種過程，它具有多變量、 ?r 變、非線性、強禍合、大慣性和純滯后

2、等特點，而且爐內(nèi)鋼溫分布不能直接測量、外界擾動因素多，加熱過程受多種生產(chǎn)工藝因素的制約。關(guān)鍵詞 步進梁；加熱爐；節(jié)能中圖分類號： G712 文獻標識碼： A 文章編號：1009-914X （2019） 04-0371-01引言步進梁式加熱爐在能夠滿足粗軋機軋制工藝要求的前提下，盡可能的降低鋼坯的出爐溫度，盡可能以粗軋機要求的最低溫度出鋼；盡量縮短鋼坯在高溫段的停留時間，根據(jù)鋼坯脫碳隨鋼坯溫度變化的規(guī)律，要求在 500 一 600之間要緩慢加熱，使得鋼坯能夠均勻加熱，在600以上要實現(xiàn)快速加熱，盡量縮短鋼坯在高溫區(qū)域的停留時間，以減少鋼坯脫碳和降低加熱爐能耗。加熱爐現(xiàn)狀目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)大多采用步

3、進式加熱爐，因此下面結(jié)合國內(nèi)某鋼鐵廠的步進式加熱爐來簡要介紹一 下步進式加熱爐的工藝。該加熱爐沿著爐長方向分為 預熱段、加熱I段、加熱口段和均熱段，其中預熱段的 長度比較長，主要是為了充分利用煙氣的熱量來預熱鋼坯，以提高燃料的利用率。為了將鋼坯加熱到規(guī)定的目標溫度，加熱爐以冷發(fā)生爐煤氣為燃料，通過加熱I段、加熱n段和均熱段對鋼坯進行加熱。在進行爐溫控制的時候，預熱段內(nèi)沒有設(shè)置燒嘴不參與控制，加熱I段、加熱n段和均熱段各段的上下區(qū)域都設(shè)有燒嘴，因此可將加熱爐分為 6 個控制區(qū)域進行控制。加熱爐的熱工制度主要包括溫度制度、燃料燃燒制度和爐壓制度等。在熱連軋生產(chǎn)線上，加熱爐應該在保證向粗軋機提供符合

4、軋制工藝要求的溫度分布的鋼坯的同時，盡可能的降低加熱爐的能耗和鋼坯的損耗，因此，目前普遍采用低溫出鋼的方法對鋼坯進行加熱。 通過這種方式不僅可以降低加熱爐的加熱能耗， 而且對于延長加熱爐的使用壽命、減少爐體的渣量和 清渣操作都是很有利的。由于鋼坯的成本較高，因此應在加熱過程盡量減少鋼坯的燒損和氧化鐵皮以及防止脫碳等情況的發(fā)生就顯得尤為重要。存在問題分析出于對降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的要求，對于加熱爐的優(yōu)化控制問題一直是國內(nèi)外關(guān)注的熱點問題。經(jīng)過各國學者堅持不懈的研究，已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，其中的某些技術(shù)已經(jīng)在實際生產(chǎn)中得到了很好的應用。但是應該說，目前的研究還不很成熟，很多控制

5、技術(shù)還存在著很多不足，難以直接應用到實際的生產(chǎn)當中，因此要將成熟的控制技術(shù)應用到實踐當中，還有很多路要走。加熱爐的主要任務就是向粗軋機提供滿足軋制工藝要求的鋼坯，在此過程中要爭取加熱爐能耗最小，鋼坯損耗最小。這 是一個多目標的優(yōu)化問題，到目前為止還沒有得到很 好的解決。首先，由于鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時無法測得鋼坯的表面溫度和內(nèi)部溫度，因而不知道鋼坯能否沿著最佳的溫升曲線升溫，而且目前對于鋼坯溫升過程的建模和預測方法還都不夠完善，這些因素都導致了鋼坯在升溫過程中難以保證能耗最小。其次，與鋼坯的最佳溫升曲線相對應的加熱爐的最優(yōu)爐溫分布曲線難以獲得，以往考慮的優(yōu)化目標比較簡單，沒有涵蓋所有需要考慮的優(yōu)

6、化目標，因而導致最優(yōu)爐溫的設(shè)定有偏差。再次，目前加熱爐爐溫控制技術(shù)和加熱爐燃燒控制技術(shù)還有待于提高，針對這種復雜系統(tǒng)，控制的精度和速度還不夠。鋼坯溫度曲線優(yōu)化鋼坯溫升曲線優(yōu)化的必要性在加熱過程中，加熱爐需要按照粗軋機的要求向鋼坯提供足夠的熱量以保證鋼坯能夠被加熱到指定的 溫度范圍。在這個過程中，加熱爐是有其最優(yōu)控制目 標的，即在保證出爐時鋼坯的表面溫度和中心溫度達 到要求的同時，兼顧加熱爐的燃料消耗最小、鋼坯的 氧化燒損最小等指標。對于鋼坯的溫升過程來說，每 一塊鋼坯在理論上都唯一地對應著一條自己的最優(yōu)溫 升曲線，只有鋼坯的溫度沿著這條溫升曲線上升，才 能保證鋼坯的加熱性能最好，鋼坯消耗的熱量

7、最少。 由于按照鋼坯加熱溫度的上限燒鋼，這樣不僅導致了 鋼坯的氧化燒損嚴重，而且造成了加熱爐的巨大能耗 浪費，也使得加熱爐的使用壽命縮短。隨著鋼鐵生產(chǎn) 國際化競爭的日益激烈，這種以犧牲加熱能耗來換取 鋼鐵產(chǎn)量的做法越來越不可取了，而以節(jié)能降耗，降 低生產(chǎn)成本為目標的鋼坯加熱過程的優(yōu)化控制技術(shù)已 經(jīng)成為了研究的熱點，研究成果的取得必將對鋼鐵行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。鋼坯不同加熱方式的比較在確定鋼坯的最佳溫升過程的同時涉及到鋼坯的幾種不同的加熱方式的選擇問題。在加熱爐的生產(chǎn)實踐中，產(chǎn)生了三種不同的鋼坯加熱方式。如果按照第一種方式加熱， 鋼坯在開始的預熱階段升溫過于緩慢，隨后在加熱段加熱爐不得不加大燃

8、料消耗量，提高鋼坯的升溫速度，以保證鋼坯在出爐時刻的溫度能夠達到軋制工藝要求的范圍，因而致使鋼坯在加熱段的升溫梯度過大，導致鋼坯的表面溫度和中心溫度的溫差比較大，鋼坯加熱不均勻，到鋼坯出爐時刻鋼坯仍然沒有燒透，使得鋼坯難以軋制。如果按照均衡加熱方式對鋼坯進行加熱就會取得比較好的效果。鋼坯在預熱段進行預熱時，當鋼坯的中心溫度超過600以后，鋼坯進入到塑性范圍，此時的加熱速度明顯加快，鋼坯表面的溫度迅速上升到 出爐時所要求的溫度，經(jīng)過均熱段以后，鋼坯的中心溫度也基本上和鋼坯的表面溫度很接近，因而斷面溫差小，適合軋制，而且由于盡量減少了鋼坯在高溫區(qū)域停留的時間，鋼坯的氧化燒損程度得到了盡可能地降低。由上述分析可見，第二種加熱方式既考慮了加熱初期的溫度應力，又考慮了加熱中期的加熱速度和均熱期鋼坯溫度的均勻性問題，兼顧了鋼坯的加熱質(zhì)量和產(chǎn)量兩方面的要求，同時由于加熱爐的熱能利用率較高，單位能耗低，因此在實際的生產(chǎn)過程中都采用均衡的加熱方式。結(jié)論軋制工藝要求加熱爐能夠提供出爐溫度和溫差合適的鋼坯，而傳統(tǒng)的燃燒控制或爐溫控制是無法完成這一工藝任務的。為此，必須采用先進的建模和控制技術(shù)以對鋼坯實際出爐溫度和斷