连退机组退火炉炉压控制研究

摘要：文章介绍了连续退火炉炉内氛围主要组成成分，阐述了氢气含量配比控制和炉内正常生产时的压力控制以及造成炉压炉波动的相关因素，分析了炉压波动的主要常见原因，并提供了具体问题的解决措施，在实际生产中，特别适用于特殊钢材的生产操作炉内氛围要求，使得退火炉炉内氛围得到有效控制，保证了带钢退火生产工艺稳定，满足各类带钢退火要求，提高产品质量。

关键词：连退机组；退火炉；炉压控制

前言

攀钢西昌钢钒冷轧厂连续退火炉是进口立式退火炉。炉内氛围为氮气和氢气按照一定比例混合构成的氛围，炉内压力保持微正压保证带钢在炉内不被氧化，同时还可以去除带钢表面残留的氧化物，提高带钢的表面质量。

1保护气体注入控制

攀钢连退线按照区段划分保护气体注入分8个主控制管路。炉内氛围控制完全基于西门子公司的PCS 7软件，以Win CC作为人机界面，实现过程参数的在线检测、显示和调节，实现数据采集、报警和趋势记录，保证设备的控制精度和生产稳定运行。

为了防止空气进入炉内，加热炉在生产中常保持一定的正压，炉压是由大量保护气体注入形成的，保护气通过位于炉底的注入点流进炉内，在各注入支路的流量控制阀和炉顶的放散阀共同调节下，保证炉内一定的压力和炉内气氛再生，炉内压力的设定以保证加热炉安全性为主，防止带钢氧化来决定，因为退火炉内的气氛压力直接影响着带钢的质量和退火炉的安全，炉压低无法有效保证还原反应效果，炉压过高容易出现事故和浪费气体。

1.1保护气注入模式

根据加热炉生产状态，保护气注入一共存在六种模式可供选择，各个模式间的切换遵循顺序，模式的启停完全由顺控完成，保证切换过程平稳性。其中快冷段高氢模式HNx+RCH2和模式N2+RCH2间的切换需要经历HNx模式和N2模式，此过程也是由顺控自动完成的，不需要操作工进行干预。

1.2保护气注入流量修正

1.2.1炉压控制及修正

保护气体注入炉内后，按照工艺设定的炉压大小由炉压控制器采用PI控制，其比例系数取2，积分时间取200s。炉压实际值由位于炉膛底部的压力变送器测量，攀钢2030冷轧厂连退线退火炉保护气共计8个注入主管路和8个放散点其中有3个自动控制放散点，每一个注入管路由一个流量控制器控制该支路的注入流量，三个自动控制放散点共用一个流量控制器。通过保护气HNx的注入控制和放散控制共同作用，保证炉压稳定，炉压控制主要包含各支路保护气注入流量控制器、炉压修正控制器和放散控制器。

对于每一条支路的保护气注入流量控制器，其实际值来自流量变送器测量值，程序给定流量值来自两个部分，一个是炉压控制器给出的修正值，一个是当前在用保护气注入模式下的设定值，在HNx+RCH2模式下，还要加上氢气平衡修正值。流量控制器输出直接作用于流量控制阀，调节保护气注入流量的大小，保护气注入流量步长为8NM3/sec，防止引起加热炉炉压变化过大或者氮氢混合站出错。放散控制器的实际值来自各段炉压测量值的最大值，其设定值来自炉压设定值和偏移量的和，其输出作用在三个自动控制放散阀上，放散控制器按照设定的最大炉压控制放散输出，不参与保护气放散量的大小修正的。根据工艺要求，一般情况下，连退线炉压控制范围为1-5hpa，可根据生产需要进行设定，炉压小于0.8hpa时产生压力低报警，高于5.5hpa产生压力高报警，高于8hpa时，停止保护气流量控制阀并打开发散阀，防止发生安全事故。通常模式下，当保护气注入流量给定设定值，选择炉压修正后，炉压修正按照以下公式进行，修正值加设定值即是流量控制器给定值（实际使用中超过表中设定的最大流量值时，使用最大设定值）。

PreCor=（Out-50)/50*QCor*QMax

PreCor: 加到流量设定点的压力修正值（每个注入支路有一个值）；

out:炉压修正控制器的输出值；

QCor：修正因素（每个注入支路有一个参数）；

QMax：各注入支路的额定流量；

1.3造成炉压波动的因素

造成炉压波动的因素有入出口密封不严、炉顶盖炉底盖密封不严、辐射管损坏泄漏、氢氮气源压力波动、冷却循环风机启停造成炉压波动等。对于前四个影响因素可通过检查、调整、更换设备解决，而对于冷却循环风机启停造成的炉压波动是目前类似的退火炉共同存在一个难题，则需要根据各风机的冷却功率需求值计算、修改风机启动时造成的炉内压损量，在风机启动前增加该炉膛的保护气体的注入量对风机所在的炉膛进行补压，通过对风机启停控制程序和炉压控制程序修改、调试实现。

2结语

实践经验证明，保证退火炉炉压控制稳定可靠是高效生产的前提。在连续退火炉内压力和氛围有效控制，保证带钢退火表面质量的基础上，在一定的放散量下，炉压控制越稳定，炉内氛围就越稳定，正常生产时的保护气体消耗越少，经济效果越好。依据以上控制原理和修正公式，对控制器比例系数和积分时间及修正系数可以提高炉压控制的稳定性，对炉压设定值的优化，可以进一步减少保护气体消耗量，对降低成本消耗有很大的参考价值。

参考文献:

[1]严肃，胡八虎.连续退火炉节能减排降耗的控制措施[M].轧钢，2011（04）.

[2]梁师帅.高强钢用连续退火炉节能技术探讨[J].工业加热，2012（2）.