轧钢加热炉在生产中的温度控制研究

雷纬晖

【摘 要】轧钢加热炉在生产过程中的温度控制是轧钢加热炉正常应用的关键问题，直接关系着钢铁产品的生产质量及生产效率，因此钢铁行业必须要加强在轧钢加热炉生产过程中的温度控制，明确温度控制的主要要点及温度控制与钢铁产品生产效率之间的关系。论文主要针对生产过程中轧钢加热炉温度控制的相关对策进行探究。

【Abstract】Temperature control of rolling steel reheating furnace in the production process is the key issue of the normal application of rolling steel reheating furnace， directly related to the production quality and production efficiency of steel products. Therefore， in the steel industry must strengthen the temperature control in the production process of rolling steel reheating furnace， to clarify the main points of temperature control and the relationship between temperature control and the production efficiency of steel products. This paper mainly focuses on the relevant countermeasures of temperature control of rolling steel reheating furnace in the production process.

【关键词】轧钢加热炉;温度控制;自动化

【Keywords】rolling steel reheating furnace; temperature control; automation

【中图分类号】TF325                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069 （2020） 01-0167-02

1 引言

钢铁行业作为我国工业领域的重要组成部分和关键环节，直接关系着我国的项目建设和经济发展，因此需要加强对钢铁行业的重视与研究。轧钢加热炉作为钢铁行业应用最为广泛的设施设备之一，其工作质量直接关系着钢铁行业的发展进程，在轧钢生产的过程中需要科学控制轧钢加热炉的温度，从而保证最终产品的生产质量以及生产效率。

2 当前轧钢加热炉在生产过程中温度控制存在的问题

2.1 缺乏科学系统的技术支持

从当前钢铁行业轧钢加热炉实际生产过程中来看，其在温度控制方面仍然存在一定的问题，这些问题在很大程度上是技术方面的不足所造成的。温度技术方面的制约影响着温度控制技术的有效应用。我国在温控方面的发展与发达国家仍然存在一定的差距，这也是影响我国钢铁行业升级的重要阻碍之一。目前，我国绝大多数钢铁行业的生产设备是从国外引进的，这些设备相对于国产设备来说，应用的年限更加长久，工作效率更高，设备更加先进。但是由于我国相关维修技术和生产技术仍然比较落后，难以满足国外设备的运营管理工作要求，从而导致很多企业为了能够保持正常的生产，需要耗费大量的资金引入更高的技术进行温度控制，导致温度控制耗费的成本增高。有的企业为了规避这方面的成本消耗，没有进行严格的温度控制，从而导致生产出来的钢铁产品质量问题严重，无法正常使用[1]。

2.2 设备温控水平和效率较低

温度控制问题是我国轧钢加热炉设备实际生产过程中最为常见的问题之一，这些问题的存在也对温度控制技术的发展产生了不良的影響。设备在长期生产的情况下必然会产生一定损耗，由于受自然因素、人为因素及环境因素等各种因素的影响，设备在实际工作过程中难免会存在各种各样的问题影响其正常使用和正常生产。设备的损坏将会涉及设备的维护和维修问题，相对来说，轧钢加热炉维护成本和维修成本较高，材料购买费用、维修零件更换费用及专业人员共用费用的成本都是温度控制领域的一项重要支出。因此，这也会造成设备的温控问题无法得到及时的解决，影响产品质量和产品生产效率[2]。

2.3 设备的能源转换效率较低

通过对轧钢加热炉实际生产过程进行系统的分析和研究，可以发现设备转换率相对较差也是影响设备正常工作的一个关键问题。从当前我国钢铁行业生产情况来看，无法合理的控制参与燃烧的空气及燃料的比例，将会影响燃料的燃烧效率，导致燃烧效率低下。燃料不完全燃烧，不仅容易造成资源的浪费，还会产生大量有毒有害的气体。在进行燃料空气量与燃料本身比例的配置过程中，如果空气使用量较低，将无法充分地燃烧燃料，降低燃料的转换率。如果空气使用量过大，会增加烟气量，当空气排出炉外时会带走很多热量从而降低转换率。因此，在实际进行轧钢加热温度控制过程中，也需要重点加强对设备转换率的研究，通过合理控制燃烧空气与燃料的比例，实现轧钢系统的优化运营[3]。

3 轧钢加热炉在生产过程中的温度控制对策

3.1 加大资金投入

目前我国轧钢加热炉的控制主要通过人工操作和计算机自动控制系统两种方法来实现。操作人员在手动操作的过程中，需要有效观察和记录加热炉的状态，对加热炉的温度情况进行科学调整，从而达到科学的控制效果。目前我国轧钢加热炉温度控制技术仍然采用先进国家的技术，但我国与发达国家的控制系统仍存在较大差距，相关加热设备、加热技术以及加热控制元器件方面都明显落后于发达国家。因此，在后续轧钢生产企业发展及经营的过程中，需要重点加大在研发方面的资金投入，在引入国外先进加热设备和生产设备的同时，重点开发自主研发技术，及时更新轧钢落后设备，提高钢铁行业的产能，减少轧钢过程中问题的发生，提高钢铁生产效率和钢铁生产质量[4]。

3.2 提高燃烧效率

在轧钢燃烧炉实际工作过程中，不完全燃烧问题也是影响轧钢燃烧炉工作效率的关键问题。因此，可以通过合理配置燃料比的方式来改善燃烧效果，提高燃料的燃烧率，使高温燃气带来的化学能和物理热能够得到充分的利用，避免燃料的不科学使用和浪费问题，有效降低轧钢加热炉的生产成本。同时，也可以有效控制炉顶的温度，增强燃料的燃烧效果，保证矿物粉末的充分燃烧，使系统内部的顶压含氧量和风温控制在科学的水平和较高的标准，有规律地利用各种压力强度和系数参数，从而使轧钢加热炉设备保持良好的工作状态和工作环境，避免安全事故和安全问题的发生，保证高炉炼铁生产的安全性和可靠性。

3.3 引入自动化控制技术

随着科学技术的不断发展和信息时代的全面到来，自动化技术和智能技术在工业生产领域中的应用越来越深化，这极大地提高了工作效率和工作质量。为了实现轧钢加热炉生产过程中温度的有效控制，可以引入计算机控制技术，处理结构比较复杂的实时加热炉温控系统。通过信息技术控制轧钢加热炉的温度，使钢坯出炉温度控制在较高标准，并且引入平衡数字模型及加热炉共坯等相关模块，对轧钢生产流程进行有效控制，从而可以对加热炉设备的温度进行系统性监管，并建立起相应的数学模型，提出相关数学公式，对最佳处理温度进行计算，最大限度地减少热能的消耗，提高热能的转换效率。目前轧钢加热炉温度控制领域使用最多的是多级计算机控制系统。二级控制系统是应用最广泛的控制系统之一，主要包括界面温度、策略及换热模型三个部分。温控系统包括温控设定值及出炉命令符号的设置和输出下级温控系统，主要用于炉内燃气压力以及加热区域温度闭环的有效控制。自动化控制系统和智能化控制流程的应用能够改变因传统人工控制方法所造成的问题，提高控制效率和控制质量，有效避免问题和故障的发生，保证系统运行的稳定性和安全性。

3.4 加快轧钢加热炉温度控制的国产化建设

轧钢加热炉在实际使用过程中的关键问题是温度控制，这也直接关系着轧钢加热炉的未来发展方向和发展前景，为了更好地实现对轧钢加热炉的应用，提高轧钢加热炉的工作质量和工作效率，必须要加强对轧钢加热炉工作环境工作流程及工作技术的分析，加快在轧钢加热炉生产过程中温度控制的国产化步伐。我国目前在轧钢加热炉生产温度控制方面与发达国家相比仍存在较大差距，这就要求我国针对该方面需要加强资金及人员投入，奋起直追，加快设备和系统国产化的步伐，从根本上解决轧钢加热炉温度控制的问题，促进我国相关技术设备的持续稳定发展。另外，在轧钢加热炉生产的过程中，还要大力鼓励相关技术的研发和创新，加快工业现代化的步伐，在轧钢加热炉生产控制过程中引入先进的智能控制技术，有效控制轧钢生产过程中的问题和环节，及时发现在生产过程中产生的不足，并采取针对性的措施进行解决，实现加热炉设备温度的系统性控制，降低加热炉工作过程中的热能消耗和资源消耗。

4 结语

综上所述，通过对轧钢加热温度控制的研究可以明确当前轧钢加热炉生产过程温度控制存在的问题及不足。论文结合我国钢铁行业的生产特点及生产现状提出了针对性的解决措施，从而可以打破发达国家的技术封锁，促进我国钢铁行业的持续稳定发展。

【参考文献】

【1】魏亚帅.基于ANFIS的轧钢加热炉炉温智能控制的研究[D].鞍山：辽宁科技大学，2015.

【2】夏红，邵林.变结构模糊PID在轧钢加热炉炉温控制中的应用[J].自动化与仪器仪表，2012（5）：75-76.

【3】徐文栋，杨茉，雍青青，等.轧钢加热爐余热发电方案设计及其评价[J].工程热物理学报，2013，34（7）：1209-1212.

【4】刘增环，何广祥，王利珍.无模型控制在轧钢加热炉炉温控制中的应用[J].工业炉，2011，33（4）：30-32.