【摘要】介紹了連續(xù)退火爐保護氣體注入工作模式及保護氣體注入的流量控制方法，闡述了連續(xù)退火爐爐壓控制原理和控制方法。說明了爐壓修正控制原理和控制器輸出公式，給出了優(yōu)化措施和優(yōu)化方式，在退火爐保證帶鋼退火的表面質(zhì)量和爐壓穩(wěn)定控制的基礎上，通過提高退火爐壓力控制水平和控制參數(shù)優(yōu)化，降低保護氣體的消耗，提高生產(chǎn)效益。

【關鍵詞】注入模式；爐壓控制；氫氣平衡修正

1、前言

邯鋼西區(qū)冷軋廠連續(xù)退火爐由比利時DREVER公司設計的立式退火爐，按照帶鋼走向分為預熱段、加熱段、緩冷段、快冷段、過時效段、終冷段和水淬段。爐內(nèi)氛圍為氮氣和氫氣按照一定比例混合構成的還原性氣氛，保證帶鋼在爐內(nèi)不被氧化，同時還可以去除帶鋼表面殘留的氧化物，提高帶鋼的表面質(zhì)量。

2、保護氣注入控制

邯寶連退線按照區(qū)段劃分保護氣體注入分7個主控制管路，如圖1所示。連續(xù)退火爐爐內(nèi)氛圍控制完全基于西門子公司的PCS 7軟件，以Win CC作為人機界面，實現(xiàn)過程參數(shù)的在線檢測、顯示和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、報警和趨勢記錄，保證設備的控制精度和生產(chǎn)穩(wěn)定運行。

為了防止空氣進入爐內(nèi)，加熱爐在生產(chǎn)中常保持一定的正壓，爐壓是由大量保護氣體注入形成的【1】，保護氣通過位于爐底的注入點流進爐內(nèi)，在各注入支路的流量控制閥和爐頂?shù)姆派㈤y共同調(diào)節(jié)下，保證爐內(nèi)一定的壓力和爐內(nèi)氣氛再生，爐內(nèi)壓力的設定以保證加熱爐安全性為主，防止帶鋼氧化來決定，因為退火爐內(nèi)的氣氛壓力直接影響著帶鋼的質(zhì)量和退火爐的安全【1】，爐壓低無法有效保證還原反應效果，爐壓過高容易出現(xiàn)事故和浪費氣體。對于不同的注入模式，保護氣注入流量可以單獨設置，以滿足不同工藝的需求。為了減少外部空氣進入影響加熱爐還原氣氛，圖1中在加熱爐入口和出口處設計有氮氣密封，這兩處注入口設計流量均為250Nm3/h。加熱爐其他附件如攝像頭鏡頭、探照燈玻璃窗、高溫計等需要氮氣和氮氫保護氣冷卻。各區(qū)流量的設定是根據(jù)爐況和容積計算得出的，各區(qū)注入流量預設最大值見表1。

2.1保護氣注入模式

根據(jù)加熱爐生產(chǎn)狀態(tài)，保護氣注入一共存在六種模式可供選擇，各個模式間的切換遵循圖3所示順序，模式的啟停完全由順控完成，保證切換過程平穩(wěn)性。其中快冷段高氫模式HNx+RCH2和模式N2+RCH2間的切換需要經(jīng)歷HNx模式和N2模式，此過程也是由順控自動完成的，不需要操作工進行干預。

N2模式：混合站只開啟氮氣管路，向爐內(nèi)注入氮氣，在吹掃模式、HNx模式或者氫氣注入模式出現(xiàn)問題后，會自動切換到此模式，這種模式下，注入保護氣的流量安照通常模式預設流量進行控制，并根據(jù)爐壓進行調(diào)節(jié)。N2 purge：混合站只開啟氮氣管路，向爐內(nèi)大量注入氮氣來改善爐內(nèi)氛圍，在退火爐開爐前或者封爐后，啟用此模式，這種模式下，保護氣流量控制安照預設的值進行控制。HNx模式：混合戰(zhàn)開啟氫氣和氮氣管路，混合后。向爐內(nèi)注入按照要求配比的HNx氣體，正常生產(chǎn)期間使用此模式來獲得微還原性氛圍，注入保護氣的流量安照通常模式預設流量進行控制，并可根據(jù)爐壓進行流量調(diào)節(jié)。RC H2模式：此模式又細分為N2+RCH2模式和HNx+RCH2模式，前者為混合站開啟氮氣管路和快冷段氫氣注入管路，后者混合站開啟氮氣管路、氫氣管路和快冷段氫氣注入管路。RC H2模式在于增加快冷段氫氣含量，提高板帶冷卻速度，有利于減少冷卻風機負荷。

2.2保護氣注入流量修正

2.2.1爐壓控制及修正

保護氣體注入爐內(nèi)后，按照工藝設定的爐壓大小由爐壓控制器采用PI控制，其比例系數(shù)取2，積分時間取200s。爐壓實際值由位于爐頂壓力變送器測量，邯鋼西區(qū)冷軋廠2080連退線退火爐保護氣共計7個注入主管路和3個放散點，每一個注入管路由一個流量控制器控制該支路的注入流量，三個放散點共用一個流量控制器。通過保護氣HNx的注入控制和放散控制共同作用，保證爐壓穩(wěn)定，圖3給出了爐壓控制原理圖，主要包含各支路保護氣注入流量控制器、爐壓修正控制器和放散控制器。

對于每一條支路的保護氣注入流量控制器，其實際值來自流量變送器測量值，程序給定流量值來自兩個部分，一個是爐壓控制器給出的修正值，一個是當前在用保護氣注入模式下的設定值，在HNx+RC H2模式下，還要加上氫氣平衡修正值。流量控制器輸出直接作用于流量控制閥，調(diào)節(jié)保護氣注入流量的大小，保護氣注入流量步長為8NM3/sec，防止引起加熱爐爐壓變化過大或者氮氫混合站出錯。放散控制器的實際值來自各段爐壓測量值的最大值，其設定值來自爐壓設定值和偏移量的和，其輸出作用在三個放散閥上，如圖3，放散控制器按照設定的最大爐壓控制放散輸出，不參與保護氣放散量的大小修正的。根據(jù)工藝要求，一般情況下，連退線爐壓控制范圍為1-5hpa，可根據(jù)生產(chǎn)需要進行設定，爐壓小于0.8hpa時產(chǎn)生壓力低報警，高于5.5hpa產(chǎn)生壓力高報警，高于8hpa時，停止保護氣流量控制閥并打開發(fā)散閥，防止發(fā)生安全事故。通常模式下，當保護氣注入流量給定設定值，選擇爐壓修正后，爐壓修正按照以下公式進行，修正值加設定值即是流量控制器給定值（實際使用中超過表中設定的最大流量值時，使用最大設定值）。

3、結(jié)語

實踐經(jīng)驗證明，保證退火爐爐壓控制穩(wěn)定可靠是高效生產(chǎn)的前提。在連續(xù)退火爐爐內(nèi)爐壓和氛圍有效控制，保證帶鋼退火表面質(zhì)量的基礎上，爐壓設定越小，正常生產(chǎn)時的保護氣體消耗越少（表2），經(jīng)濟效果越好。依據(jù)以上控制原理和修正公式，對控制器比例系數(shù)和積分時間及修正系數(shù)可以提高爐壓控制的穩(wěn)定性，對爐壓設定值的優(yōu)化，可以進一步減少保護氣體消耗量，對降低成本消耗有很大的參考價值。

參考文獻

[1]嚴肅，胡八虎.連續(xù)退火爐節(jié)能減排降耗的控制措施[M].軋鋼，2011年8月，第28卷第4期

作者簡介

賀有（1973—），男，山西大同人，本科，畢業(yè)于武漢科技大學，冶金機械工程師，研究方向：帶鋼連續(xù)退火技術。