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        軋材加熱爐溫度檢測(cè)故障自診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

        2018-10-21 13:37:21崔偉東李燕森
        大東方 2018年9期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品質(zhì)量

        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)

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