卷取炉燃烧系统自动控制技术

姜 巍

（山信软件股份有限公司，山东 日照276800）

卷取炉是炉卷轧线上最重要的设备之一，直接影响着轧制的规格和质量。卷取炉燃烧系统控制着卷取炉温度，对钢坯进行有效加热，保证单机架极限规格轧制，本文主要研究卷取炉燃烧系统在设备运行中的应用。

1 卷取炉概况

山钢日照钢铁精品基地3500 mm炉卷卷取炉安装在炉卷轧机前后，当轧机轧制较薄钢板时，在最后几道次钢板需要进入卷取炉以保持较高的温度，卷取炉保持正常的参考温度约1100℃。设备包括烧嘴、火焰探测器和点火装置、安全切断阀、光学高温计、电路快切装置、空气/燃气阀。

在卷取炉的炉内以及管道上共有8个热电偶，主要用于检测炉内两侧温度、转固温度、燃废气温度，空气温度。在卷取炉的气体管道上共有两个气体流量检测装置，主要检测燃气和空气的流量。在卷取炉的炉内以及管道上共有4个压力传感器，用于检测燃气、废气、空气的压力值。炉上共有阀门20个，包括2个安全切断阀、12个燃气调节阀、6个空气调节阀，用于调节燃气和空气的流量。炉内共有6个烧嘴及火焰探测器，用于点火以及检测火焰。

2 卷取炉点火连锁控制

卷取炉的点火是一个连续控制过程，共有10步，每步均有相应连锁条件，在满足相应条件的情况下，自动完成并进入下一步，各步条件及动作阐述如下：

1）点击启动按钮。满足条件：轧机允许启动或已上电；控制柜远程柜已上电；无急停、安全停车信号；所有热电偶正常；废气风机、助燃风机无故障；主阀压力正常。2）设置吹扫位置。满足条件：废气风机启动；助燃风机启动；所有压力正常；助燃空气压力足够高。3）吹扫倒计时。满足条件：吹扫空气流量正常。4）开始吹扫。满足条件：等待吹扫完成（2 min）。5）打开燃气阀。满足条件：吹扫完成；燃气压力正常。6）烧嘴点火。满足条件：燃气快切阀已打开；所有故障烧嘴已复位。7）设定升温斜率。满足条件：所有烧嘴已点火。8）闭环自动运行。满足条件：斜率参数已设定；确定点火烧嘴个数。9）选择点火烧嘴。满足条件：自动闭环模式。10）炉子升温，启动完成。

3 卷取炉烧嘴燃烧策略

在烧嘴的控制里程序中使用了温度PID控制，卷取炉内共有6个烧嘴，每个烧嘴的燃烧时间和熄火时间以固定的循环方式进行，以实现PID控制所需的温度。燃烧策略以需求为标准分为4个策略，从开始点火到温度设定值，分别为20%、50%、80%、100%，燃烧策略以6 min为一个循环，具体燃烧策略细节如下：

1）25%需求时，助燃空气压力25%，循环时间内烧嘴1先点火，烧嘴2在1 min后点火，其他烧嘴点火时间依次类推，烧嘴工作和关闭时间比值为2∶3。

2）50%需求时，助燃空气压力25%，循环时间内所有烧嘴同时点火，全部烧嘴满负荷工作。

3）80%需求时，助燃空气压力100%，循环时间内烧嘴1先点火，烧嘴2在1 min后点火，其他烧嘴点火时间依次类推，烧嘴工作和关闭时间比值为4∶1。

4）100%需求时，助燃空气压力100%，循环时间内所有烧嘴同时点火，全部烧嘴满负荷工作。

4 结语

对卷取炉的燃烧系统进行了分析，包括设备检测元件、点火条件连锁等，重点介绍了点火条件连锁以及烧嘴控制策略，对于卷取炉自动控制的实现有重要意义，实现了炉温PID控制，保证了温度控制的精确性，降低了燃气损耗约11%，提高了轧线的产品质量。