冷轧镀锌线加热炉自动化控制与使用维护

[摘 要]加热炉是冶金企业最主要的耗能设备，其自动控制策略是过程控制领域内的一个重要的研究方向。如何使自动控制系统能够确保冷轧带钢的加热质量、节约加热炉的能耗、确保燃烧系统的最佳燃烧、延长加热炉设备的寿命以及降低对环境的污染一直是该研究领域要致力解决的问题。本文总结了自动化控制技术的发展和现状，介绍了目前国内冷轧镀锌线加热炉自动化控制与使用维护。

[关键词]还原加热炉 工艺参数 检测 控制

中图分类号：P424 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0012-01

镀锌线还原加热炉是全线最主要的工艺设备之一，它的综合技术性能将直接影响产品的力学性能、镀层性能及生产能力。同时，还原加热炉又是十分复杂的热工设备，在生产中需要监测和控制的工艺参数很多，本文着重对连续镀锌生产线加热炉的使用和日常维护加以说明。

一、 炉温的监测与控制

镀锌机组加热炉炉温测量元件，广泛采用热电偶。它的测量精度高，安装方便。并可远距离传送记录，常用标准热电偶列于表1中。

根据炉温的不同，选择相应的热电偶做测温元件，五氧化加热炉的炉温一般为1250～1300℃，应选择铂铑-铂热电偶。它的测温范围为0～1500℃，可在1300℃下长期测量，短期可达1600℃，其测温精度高，不易氧化，化学稳定，复现性好，但价格贵，热电势小，灵敏度低。

对于美钢联还原加热炉采用全辐射管加热及均热，其燃烧系统除了采用常规的双交叉限幅控制方法以外，近年来更先进的脉冲式连续流量调节技术及脉冲式开/关控制技术越来越多的采用于现代镀锌机组的炉温控制系统中。炉温的控制系统完成对生产过程中各种参数、数据的采集，输入输出信号的变换、处理。显示、记录、积累、运算、连锁报警、回路控制、逻辑控制等功能。采用HMI屏幕显示的方式，显示各监视、控制所必需的各种操作、监视画面。操作人员通过HMI上的总貌画面，流程画面，趋势记录，报警、操作等画面的观察分析，使用计算机键盘、鼠标进行操作，报表可通过打印机打印。监视系统与镀锌机组上的PLC进行数据通讯。镀锌机组上PLC送炉子HMI系统的初步数据有：钢卷号、钢带规格、工艺速度、钢带焊缝信号等。对于炉温的控制可采用全自动方式，即由二级计算机的温度曲线下传给控制器进行温度控制，也可采用半自动控制，即在HMI上由人工给定炉温设定值进行温度调节，或采用手动方式，即在HMI上由人工对脉冲控制器的输出值手动控制。

二、 钢带温度的检测与控制

镀锌机组还原加热炉的主要工艺参数是钢带温度，他是决定产品性能的关键参数之一，炉温控制的最终目的也是保证钢带温度达到工艺要求。现代镀锌机组还原加热炉，通常在预热炉出口、加热均热炉出口、快冷炉出口、均衡炉出口各设置一台钢带温度检测装置。

钢带温度通常采用非接触式红外辐射式测温仪进行测量。其基本原理是利用物体的红外热辐射，即通过检测物体表面的电磁辐射能量来测定物体温度。物体的温度越高，电磁辐射能量越强。美钢联法镀锌机组加热炉的钢带温度范围一般为50℃～250℃（预热炉出口），300℃～1000℃（加热均热炉出口），150℃～550℃（快冷炉出口）。在此场合采用红外技术测量温度需要解决两个问题：一是炉子内的背景辐射干扰问题，二是表面辐射系数较低且不稳定。英国LAND公司经过长期试验后，开发出新一代的测量系统――“楔口”测温系统。实践证明该系统具有安装简单，使用方便，测量准确的特点，是解决炉内特殊环境下光亮材料表面温度文的理想手段。该系统设计基于坚固耐用、准确可靠、长寿命和高稳定性的指导理念。全套系统见表2。

镀锌机组加热炉，钢带温度控制系统采用双闭环脉冲控制技术，即以炉温测量热电偶反馈为内环，钢带红外线测温为外环的调节系统，为满足工艺对钢带目标温度的直接控制要求，系统在炉温间接闭环控制的基础上叠加板温前馈和反馈闭环控制功能。系统不但在功能上能够实现板温闭环与炉温闭环的独立控制，而且可通过双闭环嵌套控制算法实现两种控制功能的平滑切换，有利于系统的稳定和炉区温控经验模型的建立。

还原加热炉的工艺参数检测与控制对于连续热镀锌的生产有着重要的意义，对于这方面的研究和学习还有待我们不断的去加深和探讨。

参考文献

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[2] 金良.铜阀锻前红冲加热炉设计及其温控策略研究[D].浙江大学，2011.

[3] 罗宝军.攀钢1450热轧厂加热炉燃烧模型开发与优化[D].西南交通大学，2007.