王 輝
（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心）
摘 要： 在帶鋼后處理的不銹鋼、連退、鍍鋅等工序中，加熱爐對(duì)板材質(zhì)量起到非常重要的作用，在結(jié)構(gòu)上主要分為臥式加熱爐和立式加熱爐，根據(jù)爐子的形式，有很多種控制思想，一直致力于最優(yōu)化控制，近年來(lái)煤氣和電輻射混合分段加熱技術(shù)日趨成熟，本文概述了承鋼鍍鋅機(jī)組簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)說(shuō)明臥室加熱爐的設(shè)備組成和結(jié)構(gòu)，分段加熱控制技術(shù)的特點(diǎn)，以及控制系統(tǒng)的介紹。
關(guān)鍵詞：鍍鋅；臥式加熱爐；燃燒控制；煤氣和電輻射混合分段加熱
1 承鋼鍍鋅機(jī)組工藝和設(shè)備組成
1）鍍鋅分為熱鍍鋅和冷鍍鋅，根據(jù)材料的基板，一種是熱軋基板，一種是冷軋基板， 熱軋鍍鋅板是以熱板為基板經(jīng)過(guò)酸洗后直接鍍鋅，冷鍍鋅板就是經(jīng)過(guò)冷軋工序后鍍鋅板.冷軋鍍鋅板相對(duì)于與熱鍍鋅板優(yōu)勢(shì)在于表面、機(jī)械強(qiáng)度要好，相對(duì)介個(gè)較高，熱基鍍鋅少了冷軋這道工序而有著明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在建筑、汽車制造、鐵路客車制造、高速公路護(hù)欄板等行業(yè)廣泛應(yīng)用，承鋼連續(xù)鍍鋅機(jī)組年處理能力410（熱）\300（冷）噸。
帶鋼厚度：0.5 - 6.0毫米
帶鋼寬度：900 – 1630 毫米。
該條機(jī)組具有寬泛的規(guī)格范圍、高產(chǎn)能、高質(zhì)量、處理鋼種多樣等特點(diǎn)，主要工藝流程：
2）該條機(jī)組生產(chǎn)設(shè)備分為三個(gè)段即入口段、工藝段、出口段，其中，對(duì)與關(guān)鍵的設(shè)備生產(chǎn)設(shè)備流程：
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主要設(shè)備功能簡(jiǎn)述：
入口鋼卷運(yùn)輸設(shè)備：將帶鋼板材運(yùn)輸至開(kāi)卷機(jī)。
開(kāi)卷機(jī)：將上料圈開(kāi)卷。
矯直機(jī)：打開(kāi)鋼卷的第一圈并將其帶鋼頭部喂入機(jī)組，帶頭矯直功能。
激光焊機(jī)：將上一卷和下一卷首尾焊接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)鍍鋅。
入口活套: 入口活套車將用來(lái)儲(chǔ)存足夠的帶鋼來(lái)保證入口鋼卷焊接、切換停機(jī)時(shí)候工藝段以恒定的速度運(yùn)行。
退火爐：鍍鋅機(jī)組主要也是關(guān)鍵設(shè)備，作用是是可以在清潔帶鋼的同時(shí)退火到給定的溫度，這樣能夠獲得較好的鋅附著層。
鋅鍋:將鋅錠熔化,帶鋼表面掛鋅液.
氣刀: 將多余的鍍液去除,較準(zhǔn)確地控制鍍鋅量,主要靠壓縮后的氣體通過(guò)氣刀縫隙之后,能形成像刀一樣的氣流,對(duì)鋼帶表面從鋅鍋內(nèi)帶出來(lái)的鋅液有剝離作用,控制鋅層.
光整、拉矯機(jī):帶鋼表面平整，改善帶鋼性能,
出口活套: 出口口活套車將用來(lái)儲(chǔ)存足夠的帶鋼來(lái)保證出口鋼卷卷取、停機(jī)時(shí)候工藝段以恒定的速度運(yùn)行。
涂油機(jī)：帶鋼表面涂油，增加防腐性能。
2 鍍鋅機(jī)組的退火爐介紹
1）本條鍍鋅機(jī)組采用的是 FIVES STEIN公司的數(shù)字化臥式加熱爐，該臥室爐的尺寸為：
具有以下特點(diǎn)：
◆ 法孚斯坦因臥室退火爐將脫脂（潤(rùn)滑油和鐵粉末）和退火結(jié)合在一起，節(jié)約投資。
◆ 采用最新的無(wú)氧化工藝技術(shù)，能夠以較低的生產(chǎn)和維護(hù)成本獲得較高的產(chǎn)品質(zhì)量。
◆提供的熱工周期滿足鍍鋅機(jī)組的需要：達(dá)到設(shè)定溫度-保持最少10S退火時(shí)間-快速冷卻。
◆ 使用先進(jìn)的煤氣和電輻射混合分段加熱控制技術(shù)，節(jié)能環(huán)保更具有優(yōu)勢(shì)。
2）退火爐的分段介紹：
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NOF段：法孚斯坦因供應(yīng)的無(wú)氧化爐技術(shù)，無(wú)氧化爐是安裝在入口密封和無(wú)氧化爐出口密封之間的膛室。主要的特征：在直燃型還原性燒嘴上使用最佳可用技術(shù)通過(guò)爐子自動(dòng)化系統(tǒng)控制帶鋼的加熱，它能保證帶鋼在NOF 中處于無(wú)氧化性工況同時(shí)避免帶鋼被加熱到極限溫度。
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RTF段：輻射管加熱段，配有U 型輻射管和帶高效換熱器的燒嘴，通過(guò)調(diào)整空氣和燃料噴射器，能夠在任何燃燒速度下穩(wěn)定操作以及沿著輻射管方向上溫度分布均勻，能精確控制空氣/燃?xì)獗葋?lái)保護(hù)輻射管。脈沖燃燒控制是基于“開(kāi)/關(guān)”原理，其優(yōu)勢(shì)是：低燃耗、低排放、低安裝功率。
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ESF段：在熱處理中均熱是非常重要的一環(huán)。改善鋼材的壓延性的同時(shí)降低加熱溫度，在均熱爐爐膛中，帶鋼沒(méi)有升溫，僅僅是保持恒溫，裝機(jī)功率低，僅僅用來(lái)補(bǔ)償熱量的損失。
JCS段：對(duì)于冷卻段，采用了我們獨(dú)有的噴射冷卻器。它們能確保在帶有高冷卻速率噴射冷卻器的鍍鋅線上生產(chǎn)的新鋼種成品。在進(jìn)入涂層鍋前，鋼帶在橫向上溫度均勻分布。
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HBS段：出口段，能提高尤其是超薄帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，在爐子出口段安裝了一個(gè)熱張力輥，依靠這個(gè)張力輥，我們能使帶鋼在涂層/鍍后冷卻段與熱處理爐里有不同的張力，可以避免任何塑性形變，同時(shí)在涂料/鍍后冷卻段帶鋼張力較大，可以減少帶鋼在噴射、吹掃和冷卻過(guò)程中的振動(dòng)。
3 煤氣和電輻射混合分段加熱控制的實(shí)現(xiàn)
3.1 NOF段加熱控制
NOF結(jié)構(gòu)如下圖，沿著帶鋼方向，1個(gè)預(yù)熱區(qū)、3個(gè)煤氣加熱區(qū)域、廢氣排放回路組成，結(jié)構(gòu)圖如下：
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預(yù)熱區(qū)：由煙氣對(duì)流和輻射來(lái)預(yù)熱帶鋼的預(yù)熱室，這個(gè)預(yù)熱室無(wú)燒嘴。
加熱區(qū)：明火加熱室配置著用熱空氣燃燒的燒嘴，燒嘴布置在加熱區(qū)。
廢氣排放回路:是將明火燒嘴產(chǎn)生的煙氣疏導(dǎo)到煙囪的部分。
助燃空氣回路:到無(wú)氧化爐燒嘴的常溫助燃空氣是依靠一臺(tái)變速風(fēng)機(jī)的運(yùn)行來(lái)提供的,風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行是依靠安裝在風(fēng)機(jī)出口后的壓力開(kāi)關(guān)來(lái)校對(duì)的。助燃空氣保持恒定的壓力是依靠風(fēng)機(jī)出口擋板上的壓力變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在換熱器后，通過(guò)無(wú)氧化段加熱區(qū)分配回路上的擋板閥來(lái)控制熱風(fēng)的溫度以保持恒定。
廢氣排放回路：廢氣是由無(wú)氧化爐加熱區(qū)內(nèi)的燒嘴產(chǎn)生的，廢氣收集起來(lái)后通過(guò)排風(fēng)機(jī)傳送到管道。廢氣管道有一個(gè)控制擋板閥使?fàn)t內(nèi)壓力保持恒定。擋板閥安在換熱器后面，通過(guò)預(yù)熱段爐內(nèi)壓力的計(jì)算由氣動(dòng)氣缸帶動(dòng)工作。排放管道同樣帶有過(guò)熱保護(hù)的熱電偶，來(lái)測(cè)量廢氣溫度，廢氣溫度由稀釋風(fēng)閥門制。
3.2 RTF輻射管加熱段
輻射管加熱爐的設(shè)計(jì)目的是根據(jù)加熱需求加熱帶鋼。加熱是在干燥保護(hù)氣氛的條件下，保護(hù)氣氛由氮?dú)夂蜌錃饨M成，帶鋼的支撐和傳送是由輥?zhàn)觼?lái)實(shí)現(xiàn)的。輻射管爐膛配備有成對(duì)的煤氣燃燒的輻射管。也包括空氣回路、煤氣回路、廢氣回路。結(jié)構(gòu)圖如下：
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◆ 開(kāi)關(guān)脈沖控制模式
開(kāi)關(guān)控制脈沖點(diǎn)火優(yōu)勢(shì)：
-較高的控制靈活性
-降低空氣過(guò)剩
-空氣過(guò)剩不依賴額定功率
-改善燃燒效率
-低能耗
-易維護(hù)
-高調(diào)節(jié)比
加熱需求是從帶鋼溫度控制器（或從輻射管溫度控制器）轉(zhuǎn)換到每個(gè)區(qū)的開(kāi)始加熱需求時(shí)間，循環(huán)時(shí)間為60秒及90%加熱能力需求，在90%的循環(huán)時(shí)間里，也就是54 秒，相應(yīng)區(qū)的燒嘴將會(huì)設(shè)置為開(kāi)，然后他們將會(huì)被設(shè)定持續(xù)6 秒為關(guān)。
◆ 每個(gè)燒嘴包括：
本地點(diǎn)火及控制箱、點(diǎn)火變壓器每個(gè)燒嘴（固定在本地控制箱內(nèi)）、點(diǎn)火電極、火焰檢測(cè)、空氣流量檢測(cè)、空煤氣開(kāi)關(guān)閥。燒嘴點(diǎn)火時(shí)序?qū)?huì)由爐子PLC 發(fā)出的開(kāi)命令到就地的燒嘴控制器，燒嘴控制器時(shí)序?qū)?huì)自動(dòng)啟動(dòng)。點(diǎn)火時(shí)序?qū)⑷坑牲c(diǎn)火控制執(zhí)行，一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，允許最多3 次嘗試點(diǎn)火操作，當(dāng)3 次嘗試點(diǎn)火失敗后，燒嘴控制器將會(huì)自動(dòng)設(shè)定為安全鎖定位。結(jié)構(gòu)圖如下：
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3.3 ESF均熱段加熱控制
電輻射管爐是一個(gè)多區(qū)加熱室，電輻射管安裝在爐膛內(nèi)用于加熱。在一個(gè)區(qū)內(nèi)的加熱元件被連接在一起，采用星型連接方式，由可控硅供電單元供電，用于一個(gè)區(qū)由區(qū)溫測(cè)量是由一只熱電偶完成。結(jié)構(gòu)圖如下：
4 L1級(jí)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)為西門子PCS7，提供一臺(tái)CPU為416F，采用數(shù)字模塊化編程，友好人機(jī)界面安全性、可靠性強(qiáng)，完成整個(gè)退火爐的加熱控制，采用分散式ET200站，通過(guò)可靠穩(wěn)定的PROFINET連接，系統(tǒng)配置如下：
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5 結(jié)束語(yǔ)
加熱爐自投用以來(lái)，自動(dòng)加熱控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)量低，減少了勞動(dòng)率，由于優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)的煤氣和電輻射混合分段加熱技術(shù)，不僅能滿足鍍鋅工藝的加熱要求，而且采用高溫廢氣預(yù)熱，做到有效節(jié)能將耗，另外，在該系統(tǒng)凡是需要修改的參數(shù)都可以在上位機(jī)或者監(jiān)控站上直接輸入，操作起來(lái)非常方便。