高线加热炉汽化冷却自动控制研究

刘宏宇

（河钢唐钢信息自动化部　河北唐山　063000）

前言

在实际应用中，高线加热炉具有节能、优质、高产等优良特点，本文结合唐钢高线加热炉为例来进行论述。该加热炉自装料端口开始，沿着整个炉长方向主要为预热、加热、均热等三个阶段。其中预热段长度为6100mm加热段长度为7655mm，而均热段长度为6650mm。为了保证整体加热炉工作期间炉内温度的合理控制，相对其运行过程中自动冷却装置进行分析，具体如下：

1　高线加热炉汽化冷却自动控制系统构成

高线加热炉汽化冷却自动化控制系统主要为基础自动化控制，在实际应用中主要包括仪控系统、电控系统两个方面。该高线加热炉汽化冷却装置主要负责对软水进水电控阀、循环泵、给水泵、汽包紧急排水电动阀、自动排污阀等几个方面，同时在实际应用中还需要进行软水箱水位控制、压力控制、除氧器水位控制、汽包水位控制、介质参数控制等几个方面。根据实际应用工艺要求的区别，高线加热炉汽化冷却控制装置需要配置不同的硬件架构。综合考虑经济性及生产线运行情况，在加热炉设置独立热水循环系统，而给水除氧系统为公用设置，同时热水循环系统采用统一的汽化冷却控制系统，而公用给水除氧系统则采用单独的控制系统终端。

2　高线加热炉冷却自动控制软件设计

2.1　板坯定位

在整体高线加热炉冷却控制系统中，为了保证钢坯准确入炉，需要对整条轧线实际长度进行有效测量。在实际应用中大多采用电子秤称重结果与板坯密度与截面积的比值，即钢坯入炉长度=钢坯重量/（钢坯密度×钢坯截面积）

此外，为了实现准确的入炉定位，还需要结合入炉的不同长度进行一定的误差控制措施，在实际误差控制过程中，主要有开环前馈、闭环控制两种控制方法。其中闭环控制主要是通过自动修正运行的方法，通过适当控制模型的制定确定关键技术应用标准，保证钢坯入炉中心定位准确无误；而开环前馈主要是在测量点数充足的情况下，对整体控制精度进行不断修正，从而达到良好的误差控制效果[1]。

2.2　控制炉内梁及顺序

在确定钢坯入炉准确后，可在炉内进行长度方向的控制。在炉内控制过程中需要综合考虑炉内有效长度、钢坯间距、钢坯宽度等因素，利用推钢机将坯料推入固定位置。在保证与中心线呈90°的基础上，控制炉内梁进行上下或左右移动，从而保证钢坯在整个炉膛内的准确移动。在高线位置检测过程中，可结合带口绝对值位置砝码的应用，对凸轮开关、接近开关等进行开环控制。对于钢坯入炉后的位置控制大多为高线开关量阀的控制，而对高线开关量阀的控制主要是在比例环节及积分环节之间，可适当添加比例阀专用控制闭环位置，达到良好的控制精度。炉膛内相关设备间具有一定的联系，即在整体汽化冷却装置应用过程中，应保障某个环节与下一级环节的联动触发控制。在故障风险出现时可进行触发停止，而在故障顺利解决时可维持正常运行。本系统主要采用Step7的编程控制整体炉膛内部设备运行，通过对每个环节连锁关系的触发控制，可为整体系统的稳定运行提供依据。

3　高线加热炉冷却自动控制要点

冷却炉梁是汽化冷却装置的主要应用目标，在整体汽化冷却装置运行过程中可通过水分的持续循环，达到热量带走的目的。若在实际应用中水循环过程中断，则不仅会导致整体加热温度无法下降，而且会促使炉内出现严重的损害。这种情况下，为了保证整体高线加热炉汽化冷却自动控制装置的安全运行，可在常规冷却自动控制装置的基础上，进行强制循环冷却装置的配置。在以往泵组型号的基础上，可依据其冗余情况进行后备泵设置，结合软件互锁联控装置，可保证在故障情况下水分循环过程的顺利进行。其中在软水泵组位置可设置一定的电动泵，主要分为主动泵、备用泵两种；而在给水泵组也可设置备用泵、主动泵两种类型，同时结合事故柴油给水泵的设置，可保证电动泵在整体高线加热炉运行过程中发挥良好的冷却功能[2]。而在软件设置过程中也可以在软件互锁的基础上，在汽化操作站位置结合实时监控、报警画面、历史变化等因素，对整体设备运行参数进行统一分析，从而保证整体参数运行的良好控制。

4　总结

综上所述，高线加热炉装置可以为钢坯达到所需的温度提供保障，是整体热轧生产线路的基础工序。高线加热炉运行效果直接影响了钢坯加工品质，而电气自动化控制可保证钢坯加热工序的顺利进行。因此在实际高线加热炉运行过程中，相关工作人员应结合实际情况对其冷却自动控制装置进行合理设定，保证钢坯加工工序的正常进行。