连续退火炉中脉冲燃烧控制技术的应用

2019-03-03马翠红

冶金与材料 2019年2期

余浩，马翠红

（华北理工大学电气工程学院，河北唐山 063210）

我国一直属于钢铁方面的生产大国，而且社会经济的主要基础就是钢铁，在近几年之内，钢铁方面的实际产量一直在世界排行中名列前茅，而由于在社会经济方面的高速发展，使得社会对于钢材的实际需求开始有所上涨。冷轧连续的退火机能够将经过冷轧之后的带钢加热与冷却，从而确保钢材可以具备较强的性能，而在冷轧连续的退火机中较为关键的部分就是退火炉，在退火炉中有着充足的保护气体，其烧嘴还能够在辐射管中展开密封燃烧，从而确保钢材的实际质量。

1 连续退火炉的详细概述与发展现状

（1）详细概述。连续退火炉是在二十世纪的七十年代在工业生产行业中开始投入，随着如今时代的迅速发展，使得其已经将以往较为传统的退火技术完全取替，在这种技术中结合了退火、轧制、清洗等多种环节，能够增强工业生产中自动化与连续性，还能够有效地提升工业生产的实际效率与质量。随着冷却这种技术的持续发展与完善，促使连续的退火工艺由以往较为单一的生产品种，转变成可以多种生产的冷轧带钢工艺。通常冷轧带钢与薄板的实际厚度约为0.1～3mm左右，实际宽度约在100～2000mm左右，都是将热轧带钢或是钢板作为主要原材料，而且其具备性能较高、表面较为平整、尺度较为精准等多方面的特点，所生产出来的产品通常为卷状。这种成卷状的冷轧薄板在生产方面的实际效率非常高，并且在实际应用时会更加便利，可以为后期的加工作业起到一定程度的方便。所以这种在生产行业中的实际应用越发广泛，并开始取替了实际洪都相同的热轧薄板，如今在其他经济较为发达的国家这种冷轧薄板的实际产量已经占据了所有钢材生产量的30%。

（2）发展现状。其实这种连续退火炉在世界中的发展历史有25年之久，在整个世界中第一个连续退火炉是在1972年间所诞生，是日本地区中的以加公司所制作，主要将其用在冷轧钢铁的生产中。在实际应用过程中发现其在能源方面的消耗降低，且自身在生产方面的能力较强，于是迅速推广到整个世界中，在美国某公司采用这种连续退火炉后，将其用在首代强度较高的合金钢材生产中，在这之后退火炉在德国、美国等多个国家的应用越发普遍。而我国则是在1984年间由德国引进了型号为RODR1500的连续退火炉，并在同年与1988年间制作了两台连续退火炉，主要将其用在了生产滚珠轴承钢的退火工艺中。在近几年之内，用在冷轧带钢与涂镀中的热处理与热镀锌中的发展十分迅速，所以这类行业分别构建了这种类型的生产线。最为核心的一部分就是连续退火炉，而且这种连续退火炉就是发展控制技术的主要基础与前提。到目前位置，在整个世界中对于连续退火的生产线投产已经多达90条之上，并有十余个国家已经具备了连续退火的生产线。

2 连续退火炉中脉冲燃烧控制技术的实际应用

通常情况下，冷轧带钢连续退火炉的烧嘴约有300个，并且这300个烧嘴会均匀分布在炉膛的内部，而炉温控制工作的主要工作原理就在于，其在实际运作的过程中可以根据实际炉内的负荷值来针对烧嘴的状态展开控制。一般情况下可以将这300个烧嘴根据一定顺序来划分出多个加热区域，同时还需要确保各个加热区域内的烧嘴数量相同，这样一来就可以有效控制炉内的温度。

2.1 各个加热区域内的温度控制

通常情况下传统比例的加热炉的数量约4～8个，但这些区域的分化只是通过物理的方式来划分，即为每个区域内的燃料比例控制阀为一个。当通过该控制阀来调节区域内的燃烧负荷时，该区域内的燃烧供料情况就会发生变化，导致烧嘴的实际燃烧负荷情况出现变化。

2.2 各个加热区内烧嘴的温度控制

在实际试验的过程中假设单个烧嘴的燃烧周期为60s，同时在60s之内可以充分实现满负荷燃烧。当实际燃烧负荷达到80%的情况下，这时所用的时间为整体燃烧时间的80%，即为80%的燃烧负荷燃烧时间为48s。在烧嘴燃烧的整体周期内，煤气与空气的电磁阀被打开，并根据事先设定好的比例来展开全负荷燃烧，而后在燃烧结束之后将电磁阀关闭。同时，根据实际燃烧的特点，当燃烧负荷低于10%时，就可将烧嘴关闭，而当燃烧负荷高于90%时，就需要将炉内的烧嘴完全打开。此外，假设一个加热区域内的烧嘴数量为4个，而为了有效避免烧嘴对炉内温度造成影响，就需充分采用时序控制的方式来对区域内的烧嘴展开控制。

3 控制炉中温度不均的有效措施

当连续退火炉在燃烧过程中的负荷开始出现变化时，其中的部分区域或由于自动关闭而影响这片区域的实际温度，从而导致炉内的实际温度出现不均匀的现象。为了能够也有效预防这种类型的问题，就可以通过脉冲燃烧控制技术按照炉中所有热电偶的实时温度展开检测，并针对炉中实际温度出现不均现象的区域，通过烧嘴展开燃烧的有效控制，从而在真正意义上实现对炉中局部的实际温度展开微量补偿，而且通过这种方法不仅能够模拟出以往较为传统的电加热形式，还能够对其展开有效控制从而为炉中温度起到一定程度的补偿作用。