連續(xù)退火爐中脈沖燃燒控制技術(shù)的應(yīng)用

余 浩，馬翠紅

（華北理工大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北 唐山 063210）

我國(guó)一直屬于鋼鐵方面的生產(chǎn)大國(guó)，而且社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要基礎(chǔ)就是鋼鐵，在近幾年之內(nèi)，鋼鐵方面的實(shí)際產(chǎn)量一直在世界排行中名列前茅，而由于在社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的高速發(fā)展，使得社會(huì)對(duì)于鋼材的實(shí)際需求開(kāi)始有所上漲。冷軋連續(xù)的退火機(jī)能夠?qū)⒔?jīng)過(guò)冷軋之后的帶鋼加熱與冷卻，從而確保鋼材可以具備較強(qiáng)的性能，而在冷軋連續(xù)的退火機(jī)中較為關(guān)鍵的部分就是退火爐，在退火爐中有著充足的保護(hù)氣體，其燒嘴還能夠在輻射管中展開(kāi)密封燃燒，從而確保鋼材的實(shí)際質(zhì)量。

1 連續(xù)退火爐的詳細(xì)概述與發(fā)展現(xiàn)狀

（1）詳細(xì)概述。連續(xù)退火爐是在二十世紀(jì)的七十年代在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中開(kāi)始投入，隨著如今時(shí)代的迅速發(fā)展，使得其已經(jīng)將以往較為傳統(tǒng)的退火技術(shù)完全取替，在這種技術(shù)中結(jié)合了退火、軋制、清洗等多種環(huán)節(jié)，能夠增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化與連續(xù)性，還能夠有效地提升工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際效率與質(zhì)量。隨著冷卻這種技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與完善，促使連續(xù)的退火工藝由以往較為單一的生產(chǎn)品種，轉(zhuǎn)變成可以多種生產(chǎn)的冷軋帶鋼工藝。通常冷軋帶鋼與薄板的實(shí)際厚度約為0.1～3mm左右，實(shí)際寬度約在100～2000mm左右，都是將熱軋帶鋼或是鋼板作為主要原材料，而且其具備性能較高、表面較為平整、尺度較為精準(zhǔn)等多方面的特點(diǎn)，所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品通常為卷狀。這種成卷狀的冷軋薄板在生產(chǎn)方面的實(shí)際效率非常高，并且在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)更加便利，可以為后期的加工作業(yè)起到一定程度的方便。所以這種在生產(chǎn)行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用越發(fā)廣泛，并開(kāi)始取替了實(shí)際洪都相同的熱軋薄板，如今在其他經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家這種冷軋薄板的實(shí)際產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)了所有鋼材生產(chǎn)量的30%。

（2）發(fā)展現(xiàn)狀。其實(shí)這種連續(xù)退火爐在世界中的發(fā)展歷史有25年之久，在整個(gè)世界中第一個(gè)連續(xù)退火爐是在1972年間所誕生，是日本地區(qū)中的以加公司所制作，主要將其用在冷軋鋼鐵的生產(chǎn)中。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其在能源方面的消耗降低，且自身在生產(chǎn)方面的能力較強(qiáng)，于是迅速推廣到整個(gè)世界中，在美國(guó)某公司采用這種連續(xù)退火爐后，將其用在首代強(qiáng)度較高的合金鋼材生產(chǎn)中，在這之后退火爐在德國(guó)、美國(guó)等多個(gè)國(guó)家的應(yīng)用越發(fā)普遍。而我國(guó)則是在1984年間由德國(guó)引進(jìn)了型號(hào)為RODR1500的連續(xù)退火爐，并在同年與1988年間制作了兩臺(tái)連續(xù)退火爐，主要將其用在了生產(chǎn)滾珠軸承鋼的退火工藝中。在近幾年之內(nèi)，用在冷軋帶鋼與涂鍍中的熱處理與熱鍍鋅中的發(fā)展十分迅速，所以這類行業(yè)分別構(gòu)建了這種類型的生產(chǎn)線。最為核心的一部分就是連續(xù)退火爐，而且這種連續(xù)退火爐就是發(fā)展控制技術(shù)的主要基礎(chǔ)與前提。到目前位置，在整個(gè)世界中對(duì)于連續(xù)退火的生產(chǎn)線投產(chǎn)已經(jīng)多達(dá)90條之上，并有十余個(gè)國(guó)家已經(jīng)具備了連續(xù)退火的生產(chǎn)線。

2 連續(xù)退火爐中脈沖燃燒控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

通常情況下，冷軋帶鋼連續(xù)退火爐的燒嘴約有300個(gè)，并且這300個(gè)燒嘴會(huì)均勻分布在爐膛的內(nèi)部，而爐溫控制工作的主要工作原理就在于，其在實(shí)際運(yùn)作的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際爐內(nèi)的負(fù)荷值來(lái)針對(duì)燒嘴的狀態(tài)展開(kāi)控制。一般情況下可以將這300個(gè)燒嘴根據(jù)一定順序來(lái)劃分出多個(gè)加熱區(qū)域，同時(shí)還需要確保各個(gè)加熱區(qū)域內(nèi)的燒嘴數(shù)量相同，這樣一來(lái)就可以有效控制爐內(nèi)的溫度。

2.1 各個(gè)加熱區(qū)域內(nèi)的溫度控制

通常情況下傳統(tǒng)比例的加熱爐的數(shù)量約4～8個(gè)，但這些區(qū)域的分化只是通過(guò)物理的方式來(lái)劃分，即為每個(gè)區(qū)域內(nèi)的燃料比例控制閥為一個(gè)。當(dāng)通過(guò)該控制閥來(lái)調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的燃燒負(fù)荷時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的燃燒供料情況就會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致燒嘴的實(shí)際燃燒負(fù)荷情況出現(xiàn)變化。

2.2 各個(gè)加熱區(qū)內(nèi)燒嘴的溫度控制

在實(shí)際試驗(yàn)的過(guò)程中假設(shè)單個(gè)燒嘴的燃燒周期為60s，同時(shí)在60s之內(nèi)可以充分實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷燃燒。當(dāng)實(shí)際燃燒負(fù)荷達(dá)到80%的情況下，這時(shí)所用的時(shí)間為整體燃燒時(shí)間的80%，即為80%的燃燒負(fù)荷燃燒時(shí)間為48s。在燒嘴燃燒的整體周期內(nèi)，煤氣與空氣的電磁閥被打開(kāi)，并根據(jù)事先設(shè)定好的比例來(lái)展開(kāi)全負(fù)荷燃燒，而后在燃燒結(jié)束之后將電磁閥關(guān)閉。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際燃燒的特點(diǎn)，當(dāng)燃燒負(fù)荷低于10%時(shí)，就可將燒嘴關(guān)閉，而當(dāng)燃燒負(fù)荷高于90%時(shí)，就需要將爐內(nèi)的燒嘴完全打開(kāi)。此外，假設(shè)一個(gè)加熱區(qū)域內(nèi)的燒嘴數(shù)量為4個(gè)，而為了有效避免燒嘴對(duì)爐內(nèi)溫度造成影響，就需充分采用時(shí)序控制的方式來(lái)對(duì)區(qū)域內(nèi)的燒嘴展開(kāi)控制。

3 控制爐中溫度不均的有效措施

當(dāng)連續(xù)退火爐在燃燒過(guò)程中的負(fù)荷開(kāi)始出現(xiàn)變化時(shí)，其中的部分區(qū)域或由于自動(dòng)關(guān)閉而影響這片區(qū)域的實(shí)際溫度，從而導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)的實(shí)際溫度出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。為了能夠也有效預(yù)防這種類型的問(wèn)題，就可以通過(guò)脈沖燃燒控制技術(shù)按照爐中所有熱電偶的實(shí)時(shí)溫度展開(kāi)檢測(cè)，并針對(duì)爐中實(shí)際溫度出現(xiàn)不均現(xiàn)象的區(qū)域，通過(guò)燒嘴展開(kāi)燃燒的有效控制，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)爐中局部的實(shí)際溫度展開(kāi)微量補(bǔ)償，而且通過(guò)這種方法不僅能夠模擬出以往較為傳統(tǒng)的電加熱形式，還能夠?qū)ζ湔归_(kāi)有效控制從而為爐中溫度起到一定程度的補(bǔ)償作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，脈沖燃燒這種控制技術(shù)自身?yè)碛休^強(qiáng)的動(dòng)態(tài)回應(yīng)性，對(duì)火爐中溫度的控制精準(zhǔn)度較高，還比以往較為傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)更加節(jié)能，非常適合在石化、陶瓷等多種行業(yè)中應(yīng)用，可以對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量、節(jié)能降耗、降低污染等關(guān)鍵作用，在生產(chǎn)工業(yè)爐中屬于一次技術(shù)上的創(chuàng)新與改革。