梅鋼連續(xù)退火機組加熱爐帶溫控制案例研究

周自友

【摘 要】針對一個典型應用案例系統(tǒng)的分析，本文對連續(xù)退火機組加熱爐的帶鋼溫度控制，以及改善等相關問題進行了初步的探討，并對該典型應用案例系統(tǒng)提出了針對性的改善建議。

【關鍵詞】連退退火機組；帶鋼溫度控制；改善

一、技術背景

連續(xù)退火工藝在世界上是較先進的冷軋?zhí)幚砉に?。其生產(chǎn)線速度快，對帶鋼的性能要求高，于是對生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)提出了較高的要求。帶鋼在整個熱處理過程中，經(jīng)歷預熱、加熱、均熱，緩冷、快冷、過時效和終冷階段，以達到工藝要求的退火目的，滿足用戶要求的各項性能指標，其中控制帶鋼在各爐段出口處的溫度是保證帶鋼性能指標的重要條件。在各爐段的溫度控制中，由于加熱段出口處的溫度對退火性能影響較大，而且加熱段的熱容量大，滯后嚴重，對其出口處帶鋼溫度的控制也成為較棘手的問題。

本文針對2017年2月22日發(fā)生的帶鋼溫度控制失控的典型案例進行分析，討論對加熱段帶鋼溫度的控制。

二、梅鋼連退機組加熱爐加熱段控制簡介

梅鋼連退機組始建于2007年6月，2009年9月正式投入生產(chǎn)。機組是寶鋼自主集成具有世界一流水平的冷軋產(chǎn)線。

根據(jù)工程技術分工協(xié)議，機組爐子系統(tǒng)，包括其工藝、機械和控制系統(tǒng)，為法國STEIN HEYRTEY公司設計開發(fā)。

加熱爐的加熱段的加熱方式采用時序脈沖燃燒控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)是通過控制燒嘴的燃燒時序和燃燒時間來控制爐子的溫度。由于它具有動態(tài)性能好、控制溫度波動小、節(jié)約燃料等優(yōu)點。

生產(chǎn)模式下，RTF段使用板溫控制模式。板溫控制方法如下：

通過輻射高溫計測量RTF段出口帶鋼實際溫度，板溫控制器通過與實際溫度進行比較，計算需要的熱量，并按照一定規(guī)則分配到每一列輻射管，

可以將板溫控制分成五步：

A. RTF出口的高溫輻射計得到帶鋼的實際值，通過板溫控制器STRIP_TIC模塊與帶鋼溫度設定值進行比較輸出LMN調(diào)節(jié)值。

B. LMN調(diào)節(jié)值與生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）通過前饋模塊輸出加熱功率需求；在速度大于450m/min時，

公式： （公式1）。

C. 加熱功率需求通過一定的線性變換分配到各列輻射管。分配原則：總的加熱功率需求越大，分配到各列的功率越大；從AA列到AR列功率依次增大。

D. 將分配到各列的功率需求，通過線性變換轉換成各列的溫度設定值。變換原則：功率需求越大，變換成的溫度越高。

F. 將各列溫度的設定值與實際值通過輻射管控制器TIC_Column模塊，對各列輻射管進行控制，最總達到控制帶鋼溫度的目的。

由以上五個步驟可以看出，各列輻射管的加熱功率最終由生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）和STRIP_TIC輸出的LMN值有關，即生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）越高、STRIP_TIC輸出的LMN值越大加熱功率需求就越大。

三、問題及問題分析

2017年2月22日17：59至2010年2月22日18：43，RTF段出口帶鋼溫度的實際值均高于設定值10℃左右，造成生產(chǎn)的帶鋼偏軟，產(chǎn)品全部不合格，對該時間段為例分析該故障形成原因。由圖1曲線可以看出：

在2月22日17：37，帶鋼開始升速，由于是0.36的厚料，爐內(nèi)被帶走的熱量增加，爐內(nèi)的溫度下降，導致LMN值增大，同時由于速度增加，產(chǎn)量增加，由公式：加熱功率需求=產(chǎn)量值×1.5+（LMN值-50），可以分析，加熱需求增大，最終反映在各列輻射管的溫度設定值增大。在17：45爐內(nèi)溫度上升。

在17：57出口帶鋼溫度的實際值與設定值相差2.5℃，STRIP_TIC的LMN值開始調(diào)小，但由于速度增加，產(chǎn)量不斷增大，所以加熱需求也在不斷增大，各列輻射管的設定溫度不斷增大。

在18：21停止升速，此時帶鋼實際溫度已經(jīng)大于設定溫度16℃，所以STRIP_TIC的LMN值在減小。

在18：24 STRIP_TIC的LMN值減小為0，但由于產(chǎn)量過高，加熱需求過大，帶鋼的實際溫度并沒有調(diào)整到設定值附近，而此時各列溫度設定值只與產(chǎn)量有關系，各列輻射管的溫度設定值變成了一條直線，如圖2，各列輻射管根據(jù)自己溫度設定值給出功率，與板溫控制器無關，此時板溫處于不受控制狀態(tài)，所以實際溫度一直高于設定溫度。

此故障應為DCS系統(tǒng)程序上的缺陷導致的，由于RTF段出口帶鋼溫度控制與連退機組的產(chǎn)量（T/H）有關系，當產(chǎn)量（T/H）提高之后導致板溫控制模式失控，最終導致帶鋼實際溫度偏高與設定溫度。

四、問題危害

梅鋼連退機組爐控系統(tǒng)主管著整個爐子的控制，并直接決定著機組最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如果帶鋼在爐子段遭遇溫度不可控現(xiàn)象，不但會使產(chǎn)品不合格；由于輥子轉動不延續(xù)，甚至還會導致爐子內(nèi)斷帶，致使設備停機時間大大增加，需要對這類問題引起充分的警視。

五、系統(tǒng)改善性建議

基于以上分析，將控制程序進行優(yōu)化。程序首先將帶鋼寬度、厚度和速度經(jīng)過初步計算，作為前饋給定到PID調(diào)節(jié)模塊，上述問題就是由于PID調(diào)節(jié)模塊的前饋值給定太小，優(yōu)化DCS系統(tǒng)控制模型。

六、結語

針對梅山鋼鐵股份有限公司冷軋廠連退機組加熱爐的加熱模型根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行分析，如果模型和現(xiàn)場出現(xiàn)不一致的情況下，需有針對性的進行優(yōu)化。