崔偉東　李燕森

摘 要：加熱爐承載了軋材的第一道工序，對(duì)后序帶鋼的軋制起著決定性的作用，而溫度控制又是加熱爐的核心組成部分，板坯溫度控制的精度決定了帶鋼軋制的精度。溫度控制依賴(lài)于溫度檢測(cè)元件的精度，溫度檢測(cè)故障自診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)可有效降低熱軋板坯的燒損率和有效降低溫度測(cè)量異常對(duì)退火鋼卷的影響，從而間接提高熱卷和冷卷的產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：溫度檢測(cè)；故障自診斷；產(chǎn)品質(zhì)量

前言

隨著新材料應(yīng)用的不斷發(fā)展，帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)加熱爐的生產(chǎn)性能要求也越來(lái)越高，這就要求對(duì)加熱爐的溫度檢測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠、穩(wěn)定性提出更高的要求。熱軋加熱爐和冷軋全氫罩式退火爐的溫度檢測(cè)均采用熱電偶溫度傳感器，傳感器的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性都會(huì)對(duì)板坯和退火鋼卷的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。為保證板坯和退火鋼卷的產(chǎn)品質(zhì)量，必須保證熱電偶在使用過(guò)程中能夠自我診斷溫度測(cè)量是否準(zhǔn)確、可靠，當(dāng)熱電偶被判斷檢測(cè)失效時(shí)，自動(dòng)切除，保證加熱爐工藝點(diǎn)溫度控制的精準(zhǔn)度。

1 熱電偶檢測(cè)的工作原理

如圖一所示，由兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A，B構(gòu)成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩點(diǎn)處的溫度不同，回路中將在自由端和工作端產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與材料及兩端的溫度有關(guān)，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。

其中：導(dǎo)體A，B為熱電極，測(cè)溫結(jié)點(diǎn)處在T溫度場(chǎng)下為測(cè)量端或工作端、熱端；在To溫度場(chǎng)下為參考端或自由端、冷端。

2 熱電偶檢測(cè)的影響因素

2.1熱軋加熱爐熱電偶檢測(cè)的影響因素

根據(jù)工藝要求，若要保證加熱爐爐內(nèi)溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，熱電偶必須滿(mǎn)足一定的插入深度。由于熱軋加熱爐爐頂表面溫度很高，直接烘烤到熱電偶接線(xiàn)盒，長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下的熱電偶其使用壽命和測(cè)量精度會(huì)有所降低，即使采取隔熱措施熱電偶的測(cè)量仍有誤差。

2.2冷軋退火爐熱電偶檢測(cè)的影響因素

根據(jù)生產(chǎn)工藝，使用氫氣對(duì)爐內(nèi)鋼卷進(jìn)行氫氣吹掃，而氫氣具有還原性，熱電偶長(zhǎng)期使用在還原性的氣氛中，高溫環(huán)境下滲碳和鉻的選擇性氧化導(dǎo)致鉻的濃度降低，鎳鉻極表面因游離碳析出而發(fā)生龜裂和表層脫落，內(nèi)部氧化也隨之迅速進(jìn)行，鉻的濃度明顯降低，導(dǎo)致偶絲變脆，很快就會(huì)發(fā)生開(kāi)路故障。

3 熱電偶故障的表現(xiàn)形式

熱電偶故障通常有以下表現(xiàn)形式：測(cè)量數(shù)據(jù)為固定值或最大值；測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；測(cè)量數(shù)據(jù)偏大或偏小。

從電氣控制角度分析判斷熱電偶會(huì)出現(xiàn)短路值和斷路值；從熱電偶外觀(guān)可判斷熱電偶接線(xiàn)是否良好，偶絲是否損壞或長(zhǎng)度缺損，保護(hù)套管是否完好，補(bǔ)償電纜絕緣性是否降低。

4 熱電偶故障自診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)

4.1熱軋加熱爐熱電偶故障自診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)

熱軋加熱爐的熱電偶是依據(jù)工藝段設(shè)計(jì)安裝的，每工藝段都安裝有數(shù)支熱電偶。熱電偶故障自診斷技術(shù)首先考慮本熱電偶測(cè)量是否正常，若出現(xiàn)最大值、最小值或測(cè)量數(shù)值不變或測(cè)量值變化過(guò)于激烈，則判斷本支熱電偶已發(fā)生故障；熱電偶故障自診斷技術(shù)其次考慮每處工藝段不同熱電偶之間測(cè)量數(shù)值，若某支熱電偶測(cè)量數(shù)值明顯不同于其它熱電偶的測(cè)量值則判斷該支熱電偶發(fā)生故障；熱電偶故障自診斷技術(shù)再次考慮的是熱電偶的測(cè)量值和工藝參考值的比較，若熱電偶的測(cè)量值與工藝溫度偏差過(guò)大或熱電偶不跟隨工藝溫度而變化，則判斷熱電偶故障發(fā)生。

熱電偶故障發(fā)生后，溫度控制程序自動(dòng)切除該故障熱電偶，再取余下熱電偶測(cè)量值的均值，方參與該工藝段的溫度控制。

4.2熱軋加熱爐熱電偶故障自診斷技術(shù)對(duì)智能燃燒控制的支持

加熱爐的智能燃燒系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)相比，增加了含氧量的引入，同時(shí)參考煤氣流量和空氣流量。由于含氧量的引入可準(zhǔn)確判斷燃燒是否充分，智能燃燒會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比來(lái)。

溫度測(cè)量精度引入智能燃燒系統(tǒng)，保證智能燃燒在系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比的同時(shí)兼顧智能燃燒系統(tǒng)對(duì)溫度控制的絕對(duì)要求，最大限度地降低燒損率。

4.3冷軋退火爐熱電偶故障自診斷技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)熱電偶故障表現(xiàn)形式，結(jié)合退火爐生產(chǎn)工藝，對(duì)爐內(nèi)溫度檢測(cè)控制程序進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，開(kāi)發(fā)熱電偶故障自動(dòng)診斷功能塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電偶測(cè)溫傳感器在退火生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)的自動(dòng)診斷功能，主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

罩式爐臺(tái)爐內(nèi)溫度超限、熱電偶斷偶或斷路時(shí)系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警；罩式爐在加熱升溫階段或在冷卻降溫階段，爐內(nèi)溫度發(fā)生突變或不變，或者變化趨勢(shì)與實(shí)際溫度變化趨勢(shì)相反時(shí)系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警；罩式爐在加熱升溫階段，溫度控制出現(xiàn)超調(diào)情況時(shí)系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警；罩式爐在帶冷卻罩冷卻階段，若風(fēng)冷時(shí)間和水冷時(shí)間分別低于3小時(shí)和12小時(shí)系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警；罩式爐在100℃以下的低溫區(qū)冷卻階段時(shí)，如果熱電偶檢測(cè)溫度冷卻速率過(guò)快，系統(tǒng)則發(fā)出故障報(bào)警。

熱電偶自動(dòng)診斷功能塊診斷出測(cè)量的溫度異常后，退火過(guò)程將進(jìn)入暫停狀態(tài)，待故障處理和消除后方允許繼續(xù)退火生產(chǎn)。

5 結(jié)論

熱電偶故障自診斷功能的引入，能保證發(fā)生故障的熱電偶不參與加熱爐工藝段溫度控制，由于系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切除故障熱電偶，系統(tǒng)獲得的溫度測(cè)量精度得以提高，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了溫度控制的精準(zhǔn)度，降低了熱軋加熱爐的燒損率；同時(shí)熱電偶故障自動(dòng)診斷功能實(shí)施以來(lái)，在罩式爐退火過(guò)程未出現(xiàn)溫度傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)異常造成整爐鋼卷粘結(jié)或退火溫度不夠的情況發(fā)生，有效降低退火鋼卷的質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]周東華，孫優(yōu)賢.控制系統(tǒng)的故障診斷和檢測(cè)技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1994.

[2]劉應(yīng).熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中常見(jiàn)故障處理方法.湖南石油化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院.

（作者單位：廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司）