轧钢加热炉在生产中的温度控制探讨

刘 杨，王 硕

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276800）

在钢铁生产中，轧钢加热炉发挥着重要的作用，它主要是通过合适的温度来实现对坯料的均匀加热，便于后续轧制工作的开展，对加工和生产高品质的轧钢产品有着直接的影响。如果轧钢加热炉在生产中没有做好对温度的控制，势必会导致轧钢产品出现诸多的性能问题，为了避免此类情况的出现，在生产中就需要做好对轧钢加热炉在生产中的温度合理控制，从而实现轧钢成品的质量保障，并对企业实现更多经济效益以及社会效益的创造。

1 轧钢加热炉在生产中的温度控制重要性

在钢铁生产中，轧钢加热炉是重要的加工设备，它为轧制过程实现了加热条件的提供，而做好轧钢加热炉生产中的温度控制至关重要。首先，做好轧钢加热炉温度控制能够有效降低投入成本。在轧钢加热炉使用期间，其消耗能源占到轧制整个过程超过70%的能耗总量，通过对其温度合理控制能够对吨钢能耗显著降低，实现大量生产成本的节省。若生产期间燃料的投入量太大，且加热的温度太高，会对炉体很容易产生损伤，导致过热或者过烧等情况的出现，这也会增加它维护的频率，促进额外开销的增加。其次，做好轧钢加热炉温度控制能够实现节能降耗的目的。在加热炉使用中，所用燃料一般是高炉煤气、转炉煤气等类型，此类燃料是煤炭没有通过完全燃烧的情况下而用作工业生产的用气，此类气体都是一次性的能源，它们会对生态环境产生不利的影响，而通过对加热温度的合理控制，就能够对一次能源实际用量有效减少，达到节能降耗[1]。再次，做好轧钢加热炉温度控制能够实现温室效应缓解。在加热炉运转期间，势必会产生大量废热气，把这些气体向空气内排放，很容易会对温室效应产生加剧影响，而通过做好对轧钢加热炉温度控制，就能够实现对二氧化碳排放量的合理控制，对生产过程废热气排放量实现降低，具有很好的经济效益以及社会效益。

2 轧钢加热炉温度控制常见缺陷

2.1 过热、过烧

当钢产品在生产中，对坯料加热的温度长期处于过高的状态下，势必会导致钢的晶粒体出现过分的长大，此时钢产品的晶粒间存在的联系就受到削弱，产品表现得十分易脆。面对此过热生产的条件，轧制期间的坯料往往会存在大量裂纹，且钢产品内部的结构以及性状也会呈现显著变化。如果其晶粒呈现继续的长大状态，甚至其晶界会出现熔化、氧化等现象，此时坯料就会发生碎裂，即过烧。坯料一旦过烧就成为了废品，失去其生产的价值，因此温度失控而出现过热或者过烧情况的话，对企业经济效益会产生很大的影响。如对碳钢加热中，要求温度在1300℃内，若超出此临界值，其坯料的表面区域氧化铁皮会出现熔化现象，纯氧化的铁皮熔点在1377℃~1565℃间，在坯料内部存在杂质时，其熔点降到1300℃~1350℃间，一旦超出1300℃，钢坯十分容易发生过热、过烧等情况。

2.2 氧化、脱碳

在轧钢生产中，是一种化学反应的过程，在对炉体加热至一定的温度，其坯料的内部金属元素和加热炉内部氧化性的气体就会存在化学反应的发生，生成出三氧化二铁、氧化铁以及四氧化三铁等化合物，若完成脱碳的钢件在淬火时其表面不满足要求硬度的标准，会对后续钢坯料加工的流程产生影响。在加热炉内，氧化以及脱碳过程呈现同时进行状态，若炉内温度比750℃低，其氧化以及脱碳的现象就会不明显，若温度超过800℃，其氧化以及脱碳速度就会成倍的增加[2]。

2.3 坯料开裂

若钢的导热率比较小，如高锰钢、高碳钢和轴承钢等，将700 ℃初始温度当作基础，如果在轧钢加热炉加热期间，没有对温度实现合理控制，对其温度快速地升温，此时此类钢坯料其断面温差会出现显著增大，导致热应力的产生，受到热应力的作用，会导致钢坯料出现开裂的情况，甚至造成断钢的现象发生。

3 轧钢加热炉在生产中的温度控制策略

生产中，轧钢加热炉的类型有很多，文章将三段连续型梁式的加热炉当作案例，对其加热炉生产期间温度的控制策略进行分析，其加热炉示意图如下。

表1 三次不同的时间中对螺纹钢的炉内温度控制表（℃）

图1 案例轧钢加热炉的示意图

3.1 严格按照温度控制的要求生产

为了避免加热缺陷的出现，要确保钢坯料可塑性满足要求，但不能对加热温度无限升高，防止出现过热、过烧等现象。在加热期间，要对钢种、钢坯的形状、钢断面等综合考虑，基于均热条件，把加热的温度在1050-1100℃间严格控制，在此温度的区间可以更好实现钢坯料断面和长度的均匀一致性，实现对钢坯加热的质量有效提升。

3.2 做好正常轧制中加热炉温度控制

在此加热炉正常的生产中，炉内的各段温度都要求基本维持恒定性，而温度控制效果直接对出钢的温度高低起到决定作用。按照轧制生产标准规范的具体标准，要求普碳钢以及低合金钢均热的上温度在1100℃~1280℃区间，均热的下温度在1100℃~1290℃区间，加热的上温度在1000℃~1290℃区间，加热的下温度在1000℃~1300℃区间。将16HRB335型号螺纹钢当作例子，其轧制节奏按照140支钢/h进行，每支钢的质为0.9t，且分别对三次不同的时间选取，其温度控制的情况如下表1。

通过上表1能够看出，一般情况下，其加热段下部的温度以及均热段下部的温度都比加热段的上部温度以及均热段的上部温度要高20℃~40℃；当上面的温度保持稳定的状态时，其下部的温度也呈现相对的稳定状态。正常轧制期间，若对炉内的煤气供给量增加，其整体的温度就呈现出均匀态势且连续上升，所以控温期间要对设备许可的限度兼顾考虑，要求炉内最高的温度不能比1300 ℃大，炉尾的温度不能比850℃大，且热风的温度不能比450℃大[3]。

3.3 做好不正常轧制中加热炉温度控制

当轧制出现不顺畅时，其轧线常存在换槽、换辊和检修等情况，此时要做好及时的降温处理，对煤气的供给量合理调整。在保温待轧的时间符合要求的标准后，可在轧制开始前采取逐渐的升温。将16HRB335型号螺纹钢当作例子，在轧制开始后，要求轧制节奏保持140支钢坯/h，在每进行45 min轧制时进行一次炉温的记录。因为炉尾在待温时钢坯的预热温度太高，会使加热段以及均热段出现较快升温的速度，但其后续装入的钢坯一直处在顺轧的状态，会使加热炉温度慢慢上升至正常状态，所以轧制处在不顺畅时，要求预热段的温度比顺轧时温度要低。

因为后续的入炉钢坯温度比较低，此时要对其采取升温的措施进行处理，让后续的钢坯温度超过正常的温度，避免温度脱茬的现象发生。若知道钢坯顺轧的时间是45 min，要求轧制钢坯是105支的数量，炉尾的推钢段有45支装钢，动梁有120支装钢，此时就能够对换辊时的炉尾段最后一根的钢轧在炉内的位置距离入炉处有18.58m进行计算，而钢坯温度是满足正常的轧制温度条件的，在没有通过加热时，很容易发生温度的脱茬情况。如果对加热温度提高，能够让钢坯温度在正常的轧制温度以上，能够对轧制要求实现满足。

3.4 积极引进现代化温控技术

现阶段，现代化科技技术得到了迅速发展，越来越多的先进科技技术在工业生产中得到了运用，这也为轧钢加热炉的温度控制提供了良好的条件。对轧钢加热炉可以引进现代化温控技术，实施加热炉的温控系统构建，在系统内部使用供坯节奏的热平衡和数字化模型等相关模块，同时对计算机软件技术综合使用，就能够对加热的温度实现实时地计算与控制，对加热炉达到自动化的管理效果。特别是对二级控制的系统应用，对加热炉的各部分启动程序实现科学化的控制，因为神经网络的系统在非线性的映射以及学习能力方面具有强大功能，此系统可以实现控制模型的自主灵活创建，且噪音小、结构简单，得到加热炉的温度控制广泛使用。近年来，RBF的网络模型、模糊逻辑的控制等相关技术也得到发展与应用，其中模糊逻辑的控制技术对复杂性加热炉的系统内十分适用，此技术对实际温度的控制经验和固定控制的规则实现了总结，不仅对生产成本有效节省，而且显著提升生产的效率。

4 结语

综上所述，在做好轧钢加热炉在生产中的温度控制至关重要，直接关系到钢铁产品生产的品质好坏，因此相关企业就需要认识到温度变化对其生产工作的影响，并积极采取有效的措施加强对轧钢加热炉的温度合理控制，这也是其工作开展中需要重点关注的内容。