探究軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中的溫度控制研究

孫軍

摘 要：隨著近年來社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋼鐵行業(yè)作為我國工業(yè)領(lǐng)域中的重要組成部分，對其生產(chǎn)技術(shù)的重視程度不斷提升。而軋鋼加熱爐作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，其直接關(guān)系到鋼鐵工業(yè)的發(fā)展實(shí)效。為適應(yīng)現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)模式，貫徹節(jié)能、創(chuàng)新原則，需要加強(qiáng)軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中的溫度控制，以此推動鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。鑒于此，本文主要分析軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中控制溫度的作用，研究其存在的缺陷，并提出有效的控制措施，旨在為相關(guān)鋼鐵企業(yè)發(fā)展提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：軋鋼加熱爐;生產(chǎn);溫度控制

前言

鋼鐵工業(yè)是支撐一個(gè)國家開展建設(shè)的重要基礎(chǔ)，也是工業(yè)化進(jìn)程向前發(fā)展的保障。但在鋼鐵生產(chǎn)過程中，會耗費(fèi)大量的能源，在當(dāng)前能源危機(jī)日益緊張的背景下，創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排成為鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展的主要方向。而軋鋼加熱路在生產(chǎn)中對溫度的控制，則能夠減少廢熱的排放，從而減輕溫室效應(yīng)，并循環(huán)利用工業(yè)廢熱，有助于提高資源利用效率。因此在鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的形勢下，探究軋鋼加熱爐對溫度的有效控制是十分必要的。

1.軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中控制溫度的作用

軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中的溫度控制一般是通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)的，其一是利用現(xiàn)代化智能計(jì)算機(jī)，事先對設(shè)備預(yù)設(shè)相應(yīng)的程序，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)時(shí)，即可自動作出反應(yīng)，對溫度進(jìn)行有效控制。另外一種則是采用人工手動控制，在相關(guān)人員觀察和記錄的基礎(chǔ)上，按照具體情況采取溫度控制手段。其是鋼產(chǎn)品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，不過由于最近幾年的發(fā)展，手動控制方式逐漸被淘汰，轉(zhuǎn)而利用自動控制，其能夠起到較大的作用

首先，其能夠大幅降低廢熱的排放，緩解鋼鐵生產(chǎn)作業(yè)對環(huán)境的不利影響。比如近年來溫室效應(yīng)的加強(qiáng)以及極端天氣的出現(xiàn)，大多與廢熱的過量排放，造成環(huán)境負(fù)擔(dān)加重有關(guān)。因此通過軋鋼加熱爐控制生產(chǎn)溫度，則能夠減少肺熱的排放，發(fā)揮保護(hù)環(huán)境的重要意義。其次，對生產(chǎn)中的溫度進(jìn)行控制，也能夠?qū)崿F(xiàn)減少燃料用量，直接避免石油、煤等不可再生資源的大量消耗，有效節(jié)約資源。進(jìn)而能夠降低燃料、能源的采購費(fèi)用，促使企業(yè)整體運(yùn)行成本下降，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1]。

2.軋鋼加熱爐加熱缺陷

2.1鋼坯出現(xiàn)過熱和過燒

當(dāng)生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品時(shí)，其坯料處于過高加熱溫度環(huán)境下的時(shí)間較長，則會對鋼晶粒體產(chǎn)生不利的影響，比如會導(dǎo)致晶粒體過分增大，在一定程度上會削弱晶粒之間的聯(lián)系，造成鋼鐵產(chǎn)品的強(qiáng)度受限，存在易脆性。同時(shí)在軋制坯料下，受到過高溫度的影響，也會產(chǎn)生大量的裂紋，從而改變鋼產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀。一旦晶粒持續(xù)增大，很容易引發(fā)氧化或者熔化等情況，致使坯料出現(xiàn)碎裂，即是發(fā)生過燒現(xiàn)象，所生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品不具備生產(chǎn)和使用價(jià)值。所以如果不對軋鋼加熱爐的生產(chǎn)溫度進(jìn)行良好控制，則會因過熱和過燒等損失坯料，造成資源浪費(fèi)和成本增加。而通常情況下，對于碳鋼的加熱溫度應(yīng)當(dāng)控制在1300℃以下，當(dāng)超過該臨界點(diǎn)后，就會導(dǎo)致坯料氧化和熔化[2]。

2.2氧化與脫碳現(xiàn)象不明顯

由于在軋鋼生產(chǎn)是一種化學(xué)反應(yīng)的過程，當(dāng)加熱爐達(dá)到相應(yīng)溫度時(shí)，就會促使坯料內(nèi)部的金屬元素與氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成氧化鐵、三氧化二鐵以及四氧化三鐵等。但當(dāng)脫碳后的鋼件表面經(jīng)過淬火工藝時(shí)，其硬度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，則就會嚴(yán)重影響后續(xù)的加工流程。并且在加熱爐運(yùn)用中，坯料的氧化反應(yīng)與脫碳反應(yīng)是同步進(jìn)行的，當(dāng)溫度不超過750℃時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的表現(xiàn)不夠明顯，當(dāng)溫度超過800℃時(shí)，其氧化與脫碳的速度會得到加快。

2.3鋼坯料易開裂

應(yīng)用軋鋼加熱爐對高碳鋼、軸承鋼以及高錳鋼、高速鋼等進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)槠渚哂袑?dǎo)熱率較小的特點(diǎn)，在700℃的初始溫度下，就出現(xiàn)快速升溫的情況。鋼坯料的斷面溫度顯著提高，就會產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力。受此影響，鋼坯料就會出現(xiàn)開裂問題，嚴(yán)重情況會發(fā)生斷鋼風(fēng)險(xiǎn)。所以在生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)軋鋼加熱爐的溫度控制是保障安全、高效的重要手段和方法，能夠有效的避免鋼坯料開裂，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)溫度控制的措施

基于當(dāng)前軋鋼加熱爐在生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問題和缺陷，則應(yīng)當(dāng)采取有效措施來合理控制溫度。結(jié)合我國的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來趨勢，可積極引進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、加快自主型溫控技術(shù)及設(shè)備、充分提高軋鋼燃燒爐工作效率等。具體措施如下。

2.1引進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

為充分保障軋鋼加熱爐生產(chǎn)中有效控制加熱溫度，可結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，引進(jìn)計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù)。以此構(gòu)建實(shí)時(shí)加熱爐溫控管理系統(tǒng)，保障鋼坯料的出爐溫度在最佳標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。同時(shí)利用平衡數(shù)字模型控制軋鋼的生產(chǎn)流程有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對加熱爐溫度的系統(tǒng)性管理和監(jiān)督。并且基于數(shù)學(xué)模型可以準(zhǔn)確的計(jì)算鋼坯的最佳處理溫度，以此減少熱能的消耗量，最大限度的提高熱轉(zhuǎn)換效率。所以在具體實(shí)施中，需要引進(jìn)多級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[3]。比如應(yīng)用二級控制系統(tǒng)，能夠有效設(shè)置溫度控制的設(shè)定值、出爐命令符號以及輸出下級溫控等，在爐內(nèi)燃?xì)鈮毫?、家人區(qū)域溫度閉環(huán)的控制中具有良好的效果。此外，通過自動化控制系統(tǒng)和智能化的流程監(jiān)控，能夠改善人為手動控制存在的過熱、過燒問題，充分提高溫控效率和質(zhì)量，推動軋鋼加熱爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2加快研發(fā)自主型溫控技術(shù)及設(shè)備

當(dāng)前我國鋼鐵工業(yè)中對軋鋼加熱爐溫控設(shè)備的應(yīng)用，主要是依靠國外進(jìn)口，其存在與本土化鋼坯不適應(yīng)的問題。因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加快研發(fā)自主型溫控技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，從根本上解決加熱爐溫控不合理的缺陷，從而推動鋼產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到提升，降低能源消耗和運(yùn)行成本。所以，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大資金投入，借鑒國外先進(jìn)的溫控技術(shù)，研發(fā)國產(chǎn)化、本土化加熱爐溫控系統(tǒng)，使其與我國實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀相符合，從而保障鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)加工質(zhì)量，推動鋼鐵行業(yè)的向前進(jìn)步。

2.3提高軋鋼燃燒爐工作效率

為確保加熱爐的溫度得到有效控制，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，則需要切實(shí)提高軋鋼燃燒爐工作效率，進(jìn)而提升有效熱轉(zhuǎn)換率。在實(shí)踐過程中，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理配置燃料比，盡可能改善燃燒效果，充分利用高溫燃?xì)馑纬傻幕瘜W(xué)能和物理熱，防止因燃料不科學(xué)而導(dǎo)致的熱能浪費(fèi)及不科學(xué)使用問題，能夠有效的降低生產(chǎn)成本。另外一方面，相關(guān)人員還需準(zhǔn)確控制爐頂溫度，確保燃料的燃燒效果得到增強(qiáng)，促使系統(tǒng)的頂壓含氧量與風(fēng)溫控制在合理范圍內(nèi)，促使加熱爐在穩(wěn)定的工作狀態(tài)，可避免發(fā)生安全問題。

結(jié)束語

綜上所述，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展需要依靠其內(nèi)部生產(chǎn)技術(shù)的革新，而軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中的溫度控制，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼鐵企業(yè)提質(zhì)增效?；诖?，在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，應(yīng)當(dāng)深入分析加熱爐溫度控制存在的問題，并通過引進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、加快研發(fā)自主型溫控技術(shù)及設(shè)備、提高軋鋼燃燒爐工作效率等措施，保障鋼產(chǎn)品的質(zhì)量、降低能源消耗和成本費(fèi)用，以此提高企業(yè)的市場競爭實(shí)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊煒凱.軋鋼加熱爐在生產(chǎn)中的溫度控制探討[J].山西冶金，2020，43（02）：96-97+165.

[2]雷聲勇.基于PLC的軋鋼生產(chǎn)線高效蓄熱式煤氣加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2017，36（06）：321-323.

[3]趙軍，王稼晨，閆祺，馬凌，李文甲.軋鋼加熱爐節(jié)能理論及提效方案規(guī)劃與評價(jià)[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與工程技術(shù)版），2020，53（07）：763-770.

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