熱基鍍鋅線改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制方法的改進(jìn)

馬　駿，　宋躍軍

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司， 河北　邯鄲　056015）

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熱基鍍鋅線改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制方法的改進(jìn)

馬駿，宋躍軍

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司， 河北邯鄲056015）

分析改良森吉米爾法加熱爐NOF段的原工藝控制方法存在的問(wèn)題，對(duì)比改良森吉米爾法加熱爐NOF段工藝控制方法改進(jìn)前后的優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)用改進(jìn)后的控制方法，既能快速升降溫，又能保證爐內(nèi)還原氣氛、防止帶鋼氧化，可在生產(chǎn)實(shí)踐中取得良好的效果。

改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制系統(tǒng)爐壓爐溫控制爐內(nèi)氣氛

帶鋼連續(xù)熱鍍鋅作業(yè)線中的加熱爐在改良森吉米爾法工藝中由直燃段、還原段、冷卻段三個(gè)基本部分組成[1]。改良森吉米爾法的工藝特點(diǎn)是把森吉米爾法中各自獨(dú)立的氧化爐和還原爐由一個(gè)截面積較小的過(guò)道連接起來(lái)的，這樣包括直燃段、還原段和冷卻段在內(nèi)的整個(gè)退火爐便構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)整體。熱鍍鋅原板經(jīng)過(guò)加熱爐時(shí)，首先在直燃段中把帶鋼溫度加熱到再結(jié)晶溫度，然后在還原段中把帶鋼溫度加熱到再結(jié)晶溫度以上并保溫、均熱，最后帶鋼在冷卻段被冷卻到入鋅鍋溫度。為了保證鍍鋅層的質(zhì)量，帶鋼需要一個(gè)清潔的無(wú)氧化物存在的活性表面，并且使帶鋼密封地進(jìn)入鋅鍋進(jìn)行熱鍍鋅作業(yè)。生產(chǎn)時(shí)加熱爐內(nèi)充滿(mǎn)含氫保護(hù)氣體，并且保持爐壓為正壓控制。新鮮的保護(hù)氣體主要由加熱爐的末端通入，然后逆著帶鋼的運(yùn)行方向，朝著加熱爐入口流動(dòng)，可達(dá)到上述保護(hù)氣體更新的目的。

改良森吉米爾法加熱爐NOF段的工作原理為：在密閉型的爐內(nèi)進(jìn)行焦?fàn)t煤氣明火加熱，將爐內(nèi)的過(guò)剩空氣系數(shù)控制到小于1，使煤氣在空氣不足的情況下進(jìn)行不完全燃燒，其主要燃燒廢氣成分為CO、CO2、H2O、H2等生成物。當(dāng)帶鋼在直燃段內(nèi)采用還原氣氛加熱時(shí)，通過(guò)對(duì)時(shí)間、溫度及燃燒氣氛這三個(gè)條件進(jìn)行控制，觀察其在高溫下短時(shí)間內(nèi)相互反應(yīng)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不僅可降低帶鋼的表面氧化，還可去除帶鋼表面的軋制油并預(yù)熱帶鋼。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將φ(CO+H2)控制在5%左右即可滿(mǎn)足工藝要求。

1　改良森吉米爾法加熱爐NOF段的原工藝控制方法問(wèn)題分析

改良森吉米爾法加熱爐NOF段由5個(gè)控制區(qū)域組成，通常對(duì)2、3、4區(qū)采用“自動(dòng)”控制，5區(qū)采用“手動(dòng)”控制，具有以下目的：第一，按照工藝要求把帶鋼預(yù)加熱到一定溫度；第二，通過(guò)蒸發(fā)和灼燒清除帶鋼表面的殘余油脂。在實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)目的的同時(shí)必須嚴(yán)格控制爐內(nèi)的氣氛，防止帶鋼在此過(guò)程中氧化。因此，改良森吉米爾法加熱爐NOF段的控制必須在控制加熱爐爐溫的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)控制爐壓及爐內(nèi)氣氛兩個(gè)方面[2]。

在熱鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中直燃段主要是控制爐溫，滿(mǎn)足帶鋼溫度的需要。因此，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇燃燒氣體的通入量，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制帶鋼溫度的目的。直燃段主要是在設(shè)定的溫度（1 250℃）和設(shè)定的過(guò)?？諝庀禂?shù)（0.8）的條件下，通過(guò)流量閥自動(dòng)控制空氣和煤氣流量來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫升降的。

爐壓控制是通過(guò)排煙擋板和排煙風(fēng)機(jī)的配合使用來(lái)維持爐內(nèi)的正壓控制的。正常生產(chǎn)時(shí)，在設(shè)定的壓力條件下通過(guò)排煙擋板和排煙風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)爐壓。

爐內(nèi)氣氛控制是建立在爐壓和爐溫控制的基礎(chǔ)之上的，其中以控制爐溫時(shí)調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體流量對(duì)爐內(nèi)氣氛的影響最為顯著。當(dāng)控制爐內(nèi)的過(guò)?？諝庀禂?shù)為0.8左右時(shí)，可達(dá)到以下目的：使煤氣在空氣不足的情況下進(jìn)行不完全燃燒，其主要燃燒廢氣成分為CH4、CO、CO2、H2O、H2等生成物；防止帶鋼在爐內(nèi)發(fā)生氧化。當(dāng)爐壓為正壓時(shí)可以阻止外界空氣進(jìn)入造成帶鋼氧化。表1、表2均為NOF段爐內(nèi)氣氛分析數(shù)據(jù)表。

表1　NOF段爐內(nèi)氣氛分析數(shù)據(jù)（一）　%

表2　NOF段爐內(nèi)氣氛分析數(shù)據(jù)（二）　%

2　改良森吉米爾法加熱爐NOF段工藝控制改進(jìn)前后對(duì)比

將煤氣流量閥門(mén)及空氣流量閥門(mén)調(diào)節(jié)設(shè)定為“自動(dòng)”控制。當(dāng)煤氣和空氣流量閥的“自動(dòng)”調(diào)節(jié)趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將總流量閥門(mén)設(shè)定數(shù)值（80～90）后調(diào)節(jié)為“自動(dòng)”控制。

由于煤氣流量和空氣流量均采用“自動(dòng)”控制，且通入爐內(nèi)的氣體流量和爐壓緩慢增大，因此爐壓調(diào)節(jié)應(yīng)該在將NOF段各區(qū)調(diào)成“自動(dòng)”等待趨于穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)，將排煙擋板及排煙風(fēng)機(jī)設(shè)為“自動(dòng)”調(diào)節(jié)，且將排煙擋板和排煙風(fēng)機(jī)設(shè)為聯(lián)動(dòng)控制，以便將爐壓控制在所需范圍（28Pa）之內(nèi)。

在爐溫和爐壓的的控制過(guò)程中爐內(nèi)氣氛也在不斷變化。為了確保爐內(nèi)的還原氣氛，不僅要將NOF段的2、3、4區(qū)的過(guò)?？諝庀禂?shù)控制在0.8外，還要將5區(qū)的過(guò)剩空氣系數(shù)降低到0.55左右。

由于爐溫的調(diào)節(jié)采用“自動(dòng)”控制，爐內(nèi)燃燒氣體流量調(diào)節(jié)緩慢，爐溫上升速度慢，因此，在升溫過(guò)程中爐內(nèi)的氣氛只通過(guò)5區(qū)來(lái)調(diào)節(jié)控制是很難滿(mǎn)足其還原氣氛的。原升溫控制法的優(yōu)點(diǎn)是爐內(nèi)氣體流量緩慢增大，使?fàn)t壓容易得到控制。

首先，將空氣流量閥門(mén)調(diào)節(jié)設(shè)定為“自動(dòng)”控制；其次，將煤氣流量閥門(mén)調(diào)節(jié)設(shè)定為“手動(dòng)”控制、煤氣流量調(diào)為700～800 N/m3，當(dāng)空氣流量和煤氣流量比例趨于過(guò)?？諝庀禂?shù)時(shí)，將“手動(dòng)”控制轉(zhuǎn)換為“自動(dòng)”控制；最后，當(dāng)總流量閥設(shè)定數(shù)值（80～90）后，將爐壓控制調(diào)節(jié)為“自動(dòng)”控制。當(dāng)NOF段每個(gè)區(qū)完成前兩項(xiàng)控制后，爐內(nèi)的氣體流量及爐內(nèi)壓力會(huì)迅速上升，為了快速降低爐內(nèi)壓力，需先將排煙擋板“手動(dòng)”打開(kāi)一定開(kāi)口，同時(shí)將排煙風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)為“自動(dòng)”控制，采取排煙風(fēng)機(jī)和排煙擋板獨(dú)立控制的方法。當(dāng)爐內(nèi)壓力降至比設(shè)定壓力高20～30 Pa時(shí)，將排煙擋板的“手動(dòng)”控制轉(zhuǎn)化為“自動(dòng)”控制，且將排煙風(fēng)機(jī)和排煙擋板聯(lián)動(dòng)控制。

隨著爐溫控制和爐壓控制的變化，需要在爐溫控制過(guò)程中先將煤氣流量給定，讓空氣流量隨煤氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，這就為在升溫調(diào)節(jié)過(guò)程中因煤氣過(guò)剩而空氣不足的情況保證了還原氣氛，同時(shí)將NOF 段5區(qū)的過(guò)剩空氣系數(shù)“手動(dòng)”控制為0.55，可更進(jìn)一步確保爐內(nèi)氣氛的還原性。

由于先給定了煤氣的流量，空氣的流量會(huì)“自動(dòng)”快速的根據(jù)爐內(nèi)的煤氣量而調(diào)節(jié)，使?fàn)t內(nèi)燃燒氣體流量及爐溫迅速升高，所以此控制操作發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是升溫速度快。在整個(gè)升溫過(guò)程中，由于爐內(nèi)煤氣過(guò)剩保證了爐內(nèi)氣氛，所以此控制操作法還可以很好的確保爐內(nèi)氣氛，防止帶鋼在升溫過(guò)程中氧化。

3　應(yīng)用效果

在使用改進(jìn)后的操作控制后，所產(chǎn)生的廢品量由2014年的占總產(chǎn)量的0.7%降低到2015年的0.5%，降低了0.2%。按月產(chǎn)量為3萬(wàn)t、噸鋼鍍鋅板正品與廢品差價(jià)2000元計(jì)算，年創(chuàng)效144萬(wàn)元。

4　結(jié)語(yǔ)

采用改進(jìn)后的控制方法，可以快速提升爐溫，同時(shí)確保爐內(nèi)的還原氣氛，以實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化加熱爐的設(shè)計(jì)功能。雖然改進(jìn)后爐壓波動(dòng)比較大，但是可以減少控制爐溫和控制爐內(nèi)氣氛兩個(gè)環(huán)節(jié)，縮短了控制反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)保證了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了廢品量。

[1]李九齡.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[2]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術(shù)問(wèn)答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

（編輯：賀焱）

NOF Section Control Method Improvement in Heat Base Galvanizing Line of Heating Furnace with Advanced Sendzimir Method

MA Jun，SONG Yuejun
（Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The problems exist in original process control method of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are analyzed,and the advantages and disadvantages of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are compared.The application of advanced control method can achieve rapid rise and cooling,and can ensure the reducing atmosphere in the furnace,preventing steel strip oxidation,achieving good results in production practice.

advanced Sendzimir method,control system of NOF section,furnace temperature and furnace pressure control,furnace atmosphere

TG155.1

A

1672-1152（2016）02-0059-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.22

2016-01-18

馬駿（1987—），男，現(xiàn)在河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司冷軋廠從事熱鍍鋅工藝控制技術(shù)及生產(chǎn)組織管理工作，助理工程師。