姚 磊

(上海大屯能源股份有限公司鋁板帶廠， 江蘇 沛縣221611)

市場上高端鋁材對材料性能的要求極高，特別是一些深沖產(chǎn)品等，而使鋁產(chǎn)品性能均勻保證的重要條件之一就是均熱工藝的準確實施。加熱爐是熱軋線上最重要的設(shè)備之一，其作用是把鋁錠加熱到軋制所需溫度，使鋁錠在爐內(nèi)充分受熱，出爐時使其溫度和均勻度能滿足軋制要求，同時又要使所消耗的燃料盡量少。為使鋁產(chǎn)品符合深沖產(chǎn)品性能及滿足均熱料均熱工藝要求，就必須對加熱爐溫度均勻性進行控制。加熱爐溫度控制能直接影響到加熱爐的能耗和最終鋁材產(chǎn)品質(zhì)量以及整個軋線的有效作業(yè)率。

1 影響爐溫的主要因素

500t立推式鋁錠加熱爐采用燃氣式自身預(yù)熱燒嘴(圖1)，每區(qū)4個，共20個，每個燒嘴燃燒能力890kW，安裝在爐子兩側(cè)，爐子分區(qū)控制，通過燃氣、空氣比例調(diào)節(jié)閥控制火焰大小。在助燃風(fēng)總管上設(shè)有一個電動調(diào)節(jié)閥，每只燒嘴嘴前燃氣管路上設(shè)有一個比例調(diào)節(jié)閥。通過調(diào)節(jié)助燃風(fēng)電動調(diào)節(jié)閥開度，導(dǎo)致閥后風(fēng)壓發(fā)生變化，該風(fēng)壓的變化通過風(fēng)控管引起各燒嘴天然氣管路上的天然氣比例調(diào)節(jié)閥開度，從而使得天然氣流量發(fā)生變化，實現(xiàn)爐溫控制。

圖1 加熱爐爐內(nèi)燒嘴分布圖Fig.1 Distribution diagram of burner nozzle in heating furnace

(1)因爐底熱電偶測溫不準導(dǎo)致燒嘴燃燒不穩(wěn)定造成各區(qū)溫升速率差異較大。爐內(nèi)配置爐底熱電偶自動測料溫系統(tǒng)(圖2)，該系統(tǒng)1區(qū)～4區(qū)各1套、5區(qū)2套(位于出料端倒數(shù)第二塊鑄錠位置)測料溫系統(tǒng)直接參與溫度控制，因此熱電偶的測量準確性至關(guān)重要。

圖2 加熱爐爐底熱電偶分布圖(綠色點)Fig.2 Distribution diagram of thermocouple at bottom of furnace (green point)

(2)導(dǎo)流箱體變形。導(dǎo)流箱體水平導(dǎo)流板、垂直導(dǎo)流板、噴流系統(tǒng)及加熱區(qū)隔板等，均由3mm厚0Cr18Ni9不銹鋼板組成。導(dǎo)流系統(tǒng)的合理設(shè)計和布置，可調(diào)節(jié)和改善氣流分布情況，提高爐膛內(nèi)的溫度均勻性。反之，將對爐溫的均勻性控制有很大影響。

(3)爐壓表的顯示是否正常。爐壓的不穩(wěn)定對執(zhí)行和制定工藝也有很大影響。

2 爐溫控制改進方法

500t立推式鋁錠加熱爐最高工作溫度680℃，鑄錠加熱溫度及溫差350℃±5℃～550℃±5℃；均熱溫度及溫差400℃±4℃～620℃±4℃；加熱時間13h，均熱時間24h。爐子加熱方式為，周期式整爐加熱，強制熱風(fēng)循環(huán)。爐子所用燃料為天然氣，爐子燃氣供應(yīng)量1800Nm3/h，壓力0.1MPa。為實現(xiàn)爐子性能的最優(yōu)化，采用以下方式對爐溫控制進行改進。

(1)用溫度校驗儀對所有溫控儀表進行校驗，淘汰不合格控制儀表與爐底熱電偶。

(2)對爐1區(qū)和5區(qū)全部及其他區(qū)有測料溫機構(gòu)位置裝鑄錠打孔外接熱電偶觀察分析料溫分布情況，與爐底熱電偶測溫數(shù)據(jù)對比，確定爐底熱電偶工作穩(wěn)定性及對爐子均勻性狀況作出判斷。

(3)校驗爐壓表，使其正常工作。正常鑄錠加熱爐工作狀態(tài)時應(yīng)處于微正壓狀態(tài)，爐壓對于鑄錠的加熱質(zhì)量、加熱燃耗影響是比較大的，爐壓過大會造成熱量從爐門及墻縫中溢出，造成燃料浪費，而處于負壓時，會吸入冷風(fēng)造成對鑄錠不利的氧化燒損，也容易造成鑄錠溫度不均勻，同時參入的冷風(fēng)降低爐膛溫度造成燃料浪費。爐壓的準確顯示是為分析各區(qū)爐壓與排煙蝶閥開口度關(guān)系，通過調(diào)節(jié)排煙蝶閥開度，導(dǎo)致閥后風(fēng)壓發(fā)生變化，該風(fēng)壓的變化通過風(fēng)控管引起各燒嘴天然氣管路上的天然氣比例調(diào)節(jié)閥開度，從而使得天然氣流量發(fā)生變化，實現(xiàn)爐溫控制。

(4)聯(lián)系設(shè)備設(shè)計工程師到現(xiàn)場處理測量導(dǎo)流風(fēng)的流量計風(fēng)向，分析導(dǎo)流板、噴流口、爐門框變形對溫度影響情況，拿出處理方案。重新加固水平導(dǎo)流板、垂直導(dǎo)流板、噴流系統(tǒng)及加熱區(qū)隔板等。

(5)對加熱工藝參數(shù)進行優(yōu)化。根據(jù)輸入合金的批號及所選擇的加熱工藝，使爐子自動完成整個加熱工藝過程，操作手可根據(jù)合金要求在線修改加熱工藝。為了提高加熱速度在加熱段采用超溫加熱，當(dāng)進入保溫段以后熱負荷自動減少，鑄錠溫度達到設(shè)定溫度后系統(tǒng)確定完成整個加熱過程。鑄錠在整個加熱過程中根據(jù)加熱過程及鑄錠溫度，分別采取定溫和差溫比例等控制手段，從而保證既提高加熱速度又保證鑄錠加熱溫度。

(6)為確保爐溫均勻性，對操作人員進行培訓(xùn)，采取手動控制方式補償。在執(zhí)行工藝時以鑄錠溫控為準，每位操作手要根據(jù)各區(qū)溫度上升特點，及時進行加熱爐手動控制以滿足工藝要求，確保鑄錠溫度不能超溫。遇到以下問題：①同區(qū)金屬溫度偏離±5℃，②爐頂溫度超過設(shè)定30℃，③爐體溫度超過設(shè)定30℃，④爐壓不在0.1 MPa范圍內(nèi)，⑤燒嘴溫度超過+25℃，⑥各區(qū)金屬溫差達到60℃時,轉(zhuǎn)換控制方式以爐頂溫度為準進行控制。手動控制方式：①降低爐氣，根據(jù)實際情況可先降低10℃～20℃；②關(guān)閉燒嘴，可以視情況先關(guān)閉大火；③排煙蝶閥開口開大，盡量調(diào)大；④打開冷卻風(fēng)機。

3 總結(jié)

爐溫均勻性控制，一直是很多鋁加工廠家研究的重點，測溫的不準確、爐壓的不穩(wěn)定對工藝的執(zhí)行和制定有很大影響。通過以上對加熱爐爐溫控制方法的實施，爐子保溫性能及控制精度變好，生產(chǎn)深沖產(chǎn)品其性能也能滿足要求并減少了燃料浪費情況。