热基镀锌线改良森吉米尔法加热炉NOF段控制方法的改进

马　骏，　宋跃军

（河北钢铁集团邯钢公司， 河北　邯郸　056015）



热基镀锌线改良森吉米尔法加热炉NOF段控制方法的改进

马骏，宋跃军

（河北钢铁集团邯钢公司， 河北邯郸056015）

分析改良森吉米尔法加热炉NOF段的原工艺控制方法存在的问题，对比改良森吉米尔法加热炉NOF段工艺控制方法改进前后的优缺点。应用改进后的控制方法，既能快速升降温，又能保证炉内还原气氛、防止带钢氧化，可在生产实践中取得良好的效果。

改良森吉米尔法加热炉NOF段控制系统炉压炉温控制炉内气氛

带钢连续热镀锌作业线中的加热炉在改良森吉米尔法工艺中由直燃段、还原段、冷却段三个基本部分组成[1]。改良森吉米尔法的工艺特点是把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉由一个截面积较小的过道连接起来的，这样包括直燃段、还原段和冷却段在内的整个退火炉便构成了一个有机整体。热镀锌原板经过加热炉时，首先在直燃段中把带钢温度加热到再结晶温度，然后在还原段中把带钢温度加热到再结晶温度以上并保温、均热，最后带钢在冷却段被冷却到入锌锅温度。为了保证镀锌层的质量，带钢需要一个清洁的无氧化物存在的活性表面，并且使带钢密封地进入锌锅进行热镀锌作业。生产时加热炉内充满含氢保护气体，并且保持炉压为正压控制。新鲜的保护气体主要由加热炉的末端通入，然后逆着带钢的运行方向，朝着加热炉入口流动，可达到上述保护气体更新的目的。

改良森吉米尔法加热炉NOF段的工作原理为：在密闭型的炉内进行焦炉煤气明火加热，将炉内的过剩空气系数控制到小于1，使煤气在空气不足的情况下进行不完全燃烧，其主要燃烧废气成分为CO、CO2、H2O、H2等生成物。当带钢在直燃段内采用还原气氛加热时，通过对时间、温度及燃烧气氛这三个条件进行控制，观察其在高温下短时间内相互反应的结果发现，不仅可降低带钢的表面氧化，还可去除带钢表面的轧制油并预热带钢。根据生产实践经验，将φ(CO+H2)控制在5%左右即可满足工艺要求。

1　改良森吉米尔法加热炉NOF段的原工艺控制方法问题分析

改良森吉米尔法加热炉NOF段由5个控制区域组成，通常对2、3、4区采用“自动”控制，5区采用“手动”控制，具有以下目的：第一，按照工艺要求把带钢预加热到一定温度；第二，通过蒸发和灼烧清除带钢表面的残余油脂。在实现上述两个目的的同时必须严格控制炉内的气氛，防止带钢在此过程中氧化。因此，改良森吉米尔法加热炉NOF段的控制必须在控制加热炉炉温的基础之上，重点控制炉压及炉内气氛两个方面[2]。

在热镀锌生产过程中直燃段主要是控制炉温，满足带钢温度的需要。因此，必须恰当地选择燃烧气体的通入量，以实现准确控制带钢温度的目的。直燃段主要是在设定的温度（1 250℃）和设定的过剩空气系数（0.8）的条件下，通过流量阀自动控制空气和煤气流量来实现炉温升降的。

炉压控制是通过排烟挡板和排烟风机的配合使用来维持炉内的正压控制的。正常生产时，在设定的压力条件下通过排烟挡板和排烟风机联动调节炉压。

炉内气氛控制是建立在炉压和炉温控制的基础之上的，其中以控制炉温时调节炉内气体流量对炉内气氛的影响最为显著。当控制炉内的过剩空气系数为0.8左右时，可达到以下目的：使煤气在空气不足的情况下进行不完全燃烧，其主要燃烧废气成分为CH4、CO、CO2、H2O、H2等生成物；防止带钢在炉内发生氧化。当炉压为正压时可以阻止外界空气进入造成带钢氧化。表1、表2均为NOF段炉内气氛分析数据表。

表1　NOF段炉内气氛分析数据（一）　%

表2　NOF段炉内气氛分析数据（二）　%

2　改良森吉米尔法加热炉NOF段工艺控制改进前后对比

将煤气流量阀门及空气流量阀门调节设定为“自动”控制。当煤气和空气流量阀的“自动”调节趋于稳定状态时，将总流量阀门设定数值（80～90）后调节为“自动”控制。

由于煤气流量和空气流量均采用“自动”控制，且通入炉内的气体流量和炉压缓慢增大，因此炉压调节应该在将NOF段各区调成“自动”等待趋于稳定的时间段内，将排烟挡板及排烟风机设为“自动”调节，且将排烟挡板和排烟风机设为联动控制，以便将炉压控制在所需范围（28Pa）之内。

在炉温和炉压的的控制过程中炉内气氛也在不断变化。为了确保炉内的还原气氛，不仅要将NOF段的2、3、4区的过剩空气系数控制在0.8外，还要将5区的过剩空气系数降低到0.55左右。

由于炉温的调节采用“自动”控制，炉内燃烧气体流量调节缓慢，炉温上升速度慢，因此，在升温过程中炉内的气氛只通过5区来调节控制是很难满足其还原气氛的。原升温控制法的优点是炉内气体流量缓慢增大，使炉压容易得到控制。

首先，将空气流量阀门调节设定为“自动”控制；其次，将煤气流量阀门调节设定为“手动”控制、煤气流量调为700～800 N/m3，当空气流量和煤气流量比例趋于过剩空气系数时，将“手动”控制转换为“自动”控制；最后，当总流量阀设定数值（80～90）后，将炉压控制调节为“自动”控制。当NOF段每个区完成前两项控制后，炉内的气体流量及炉内压力会迅速上升，为了快速降低炉内压力，需先将排烟挡板“手动”打开一定开口，同时将排烟风机调节为“自动”控制，采取排烟风机和排烟挡板独立控制的方法。当炉内压力降至比设定压力高20～30 Pa时，将排烟挡板的“手动”控制转化为“自动”控制，且将排烟风机和排烟挡板联动控制。

随着炉温控制和炉压控制的变化，需要在炉温控制过程中先将煤气流量给定，让空气流量随煤气流量自动调节，这就为在升温调节过程中因煤气过剩而空气不足的情况保证了还原气氛，同时将NOF 段5区的过剩空气系数“手动”控制为0.55，可更进一步确保炉内气氛的还原性。

由于先给定了煤气的流量，空气的流量会“自动”快速的根据炉内的煤气量而调节，使炉内燃烧气体流量及炉温迅速升高，所以此控制操作发的优点是升温速度快。在整个升温过程中，由于炉内煤气过剩保证了炉内气氛，所以此控制操作法还可以很好的确保炉内气氛，防止带钢在升温过程中氧化。

3　应用效果

在使用改进后的操作控制后，所产生的废品量由2014年的占总产量的0.7%降低到2015年的0.5%，降低了0.2%。按月产量为3万t、吨钢镀锌板正品与废品差价2000元计算，年创效144万元。

4　结语

采用改进后的控制方法，可以快速提升炉温，同时确保炉内的还原气氛，以实现无氧化加热炉的设计功能。虽然改进后炉压波动比较大，但是可以减少控制炉温和控制炉内气氛两个环节，缩短了控制反应时间，同时保证了产品质量，减少了废品量。

[1]李九龄.带钢连续热镀锌[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[2]许秀飞.钢带热镀锌技术问答[M].北京：化学工业出版社，2009.

（编辑：贺焱）

NOF Section Control Method Improvement in Heat Base Galvanizing Line of Heating Furnace with Advanced Sendzimir Method

MA Jun，SONG Yuejun
（Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The problems exist in original process control method of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are analyzed,and the advantages and disadvantages of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are compared.The application of advanced control method can achieve rapid rise and cooling,and can ensure the reducing atmosphere in the furnace,preventing steel strip oxidation,achieving good results in production practice.

advanced Sendzimir method,control system of NOF section,furnace temperature and furnace pressure control,furnace atmosphere

TG155.1

A

1672-1152（2016）02-0059-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.22

2016-01-18

马骏（1987—），男，现在河北钢铁集团邯钢公司冷轧厂从事热镀锌工艺控制技术及生产组织管理工作，助理工程师。