武鋼CSP均熱爐燃燒控制模型優(yōu)化.doc

武鋼CSP均熱爐燃燒控制模型優(yōu)化【摘 要】連鑄連軋CSP均熱爐是武鋼第一座輥底式均熱爐，2009年3月投產(chǎn)至今，實現(xiàn)了雙流連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。針對均熱爐雙流連續(xù)生產(chǎn)后出現(xiàn)的交叉生產(chǎn)雙線不同出爐溫度無法控制、加速輥位置不合理影響爐內(nèi)緩沖時間、模型計算板坯溫度與實際出爐高溫計測量板坯溫度偏差過大等問題，對均熱爐燃燒控制模型進行了一系列參數(shù)優(yōu)化，以及合理地控制熱工測量儀表精密度，取得了很好的成效。提高了均熱爐爐內(nèi)緩沖時間和加熱質(zhì)量，同時保證了均熱爐雙流交叉軋制生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】連鑄連軋 CSP均熱爐 燃燒模型 優(yōu)化武鋼CSP均熱爐由意大利德興公司進行總設(shè)計，主要是連接在連鑄機和軋機之間的工藝設(shè)備。輥底式均熱爐在連鑄連軋生產(chǎn)流程中主要作用是對連鑄坯進行加熱和均熱，為軋機提供溫度合適且均勻的板坯，同時在軋線故障情況下起到緩沖和調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏的作用。均熱爐控制系統(tǒng)主要包括一級機和二級機兩部份。一級機為基礎(chǔ)自動化，主要包括燃燒控制PLC和爐輥跟蹤PLC兩部分；二級機是利用各種現(xiàn)場的實際參數(shù)建立一個數(shù)學計算模型，主要通過板坯成分、材質(zhì)、各項測量（計算）溫度值，計算板坯在爐內(nèi)的整個升溫過程，以及所需要的控制條件，如爐溫、加速輥位置等，二級機再將計算出的控制條件傳遞給燃燒控制PLC和爐輥跟蹤PLC。確保板坯在爐內(nèi)時間最短、能源消耗最低的情況下滿足工藝要求的加熱目標溫度和均勻性，同時二級機還是均熱爐對上下工序數(shù)據(jù)傳遞的接口。1234567671.分段剪 2.隧道爐 3.事故剪 4.除磷機 5.7機架連軋機 6.層流冷卻 7.卷取圖1 CSP工廠平面布置簡圖1.均熱爐燃燒控制模型存在的問題1.1 雙流不同鋼種生產(chǎn)時溫度難以控制均熱爐原有的程序控制設(shè)計只能控制一個目標出爐溫度，而CSP連鑄連鑄兩座鑄機對一座軋機的生產(chǎn)模型必然需要兩座均熱爐進行不同鋼種、尺寸規(guī)格的板坯加熱。即面臨兩座均熱爐出爐目標溫度不一致時的交叉生產(chǎn)，兩座爐子公用一個公共段，原有的模型控制無法滿足生產(chǎn)需要；1.2 加速輥位置設(shè)定不合理板坯在爐內(nèi)的加速輥位置不合理，尤其像出爐溫度要求較高、在爐時間要求較長的板坯雙流交叉生產(chǎn)時（如薄材交叉生產(chǎn)），加速輥位置過于偏離軋機方向，會造成爐內(nèi)緩沖時間減少，在軋線軋輥更換或者是軋線出現(xiàn)異常情況時容易造成連鑄斷澆，同時增加了煤氣消耗；1.3 板坯計算溫度與高溫計測量溫度偏差過大根據(jù)均熱爐燃燒模型計算參數(shù)，各區(qū)域熱電偶的精度以及板坯在爐內(nèi)的運行時間是均熱爐出爐溫度計算值關(guān)鍵。板坯出爐溫度分為二級計算溫度值和出爐溫度高溫計測量值，前期高溫計測量與二級計算值偏差過大，無法反應板坯真實溫度，對操作控制帶來很大難度。2.問題分析與解決措施2.1 優(yōu)化燃燒模型控制方式，實現(xiàn)均熱爐雙流不同溫度控制B線均熱爐B線擺車A線均熱爐A線擺車公共段圖2 A、B線均熱爐擺渡模式均熱爐分A線和B線兩條線,B線板坯通過旋轉(zhuǎn)擺車將板坯送至A線擺車和，后經(jīng)公共段進入軋機軋制，即A、B線爐內(nèi)板坯均通過A線擺車、公共段，而目標溫度設(shè)定值只有一個。當A、B線的板坯加熱目標溫度值相同， A、B線根據(jù)此目標值設(shè)定的加熱策略也是一致的（板坯厚度、入爐溫度的不同會造成加熱策略細節(jié)上的不同，這里討論總體狀況）。但是如果A、B線進的板坯是不同的鋼種且具有不同的目標溫度（例如薄材與普通材交叉，硅鋼與普通鋼種交叉），此時公共段的只能根據(jù)其中一條線的鋼種進行溫度策略選擇，必然會導致其中一條線板坯加熱溫度無法滿足工藝要求。通過對燃燒模型控制手段進行優(yōu)化，解決了雙流不同出爐溫度分開控制的問題，為交叉軋制創(chuàng)造條件，采取的主要方法如下：(1) 新增公共段溫度控制程序功能，使得公共段爐溫控制可以根據(jù)雙流不同的加熱鋼種進行人工選擇，主要選擇項有最大值、最小值、平均值，可以減小雙流不同鋼種加熱時公共段爐溫設(shè)定偏差；(2) 在原有的基礎(chǔ)上，將均熱爐出爐目標溫度設(shè)定值分為A、B線，即除去公共段，A、B線均熱爐其它位置的爐溫設(shè)定可以分別按照各爐加熱鋼種的溫度策略進行設(shè)定；(3) 在各爐目標溫度設(shè)定值分開設(shè)定的基礎(chǔ)上增加偏差修正值，例如：當B爐目標溫度低于A爐目標溫度時，當B爐板坯經(jīng)過公共段后會受到高溫加熱而出爐溫度增高，此時可通過修正值根據(jù)模型計算了適當降低B爐爐膛溫度，確保A、B爐溫度滿足工藝要求。2.2 合理布置加速輥位置，確保最佳在爐時間，提高緩沖空間均熱爐爐內(nèi)板坯在爐時間分為加熱時間和保溫時間，加熱時間是直接影響到板坯加熱溫度與工藝目標溫度偏差，主要通過加速輥來進行調(diào)節(jié)加熱時間。保溫時間也十分重要，只有足夠的保溫時間才能減少板坯長度、寬度、厚度方向上溫度偏差。而正常生產(chǎn)過程中保溫時間是由加熱時間確定，只有制定了合理的加熱時間即合理的加速輥位置才能使板坯在最小的能源消耗下達到均勻的工藝目標溫度，同時保證均熱爐緩沖時間。為得到板坯理想的加熱時間，為加速輥位置選取提供依據(jù)，可將每個加熱區(qū)域的加熱溫度看作不變，即當做恒溫加熱考慮，板坯的加熱時間可用下公式計算：公式（1） 【1】式中： 遲緩加熱系數(shù)，075； G鋼材重量， kg； Cp鋼材平均比熱容，kJ(kgoc)； A鋼材受熱面積，m2； a綜合給熱系數(shù)，W(m)； tg、tz一入爐出爐溫度， t1爐溫，。在計算出理論加熱時間后，可通過如下公式計算出加速輥位置，見公式（2）：公式（2） 加速輥位置 式中： N加速輥位置號； L板坯長度，m；V拉速，m/min； N1爐輥間距 1m。t板坯加熱時間，h；以冷軋基料為例,假設(shè)板坯尺寸為1250mm*70mm,長度38m,拉速4.2m/s,爐溫按照高于板坯出爐溫度40恒溫計算,該鋼種加熱時間需15min,加速輥位置23#（此前加速輥位置在40#輥左右）。而在均熱爐控制模型中板坯頭尾溫度與目標的差值是一個必要條件，該差值可由認為修改。因此，通過公式（1）和公式（2）可以計算出各材質(zhì)、規(guī)格板坯在相應生產(chǎn)工藝條件下所需要的理想加熱時間和加速輥號，同時放大板坯頭尾溫度與目標值溫差，可以使板坯在滿足良好加熱質(zhì)量的同時加速輥盡量靠前（連鑄方向），從而增加爐內(nèi)緩沖時間。2.3 優(yōu)化燃燒模型計算參數(shù)，減小出爐溫度計算值與測量值偏差武鋼CSP均熱爐投產(chǎn)初期，板坯出爐溫度計算值與高溫計測量值偏差達到2030，異常情況時偏差更大，造成偏差過大主要是由于高溫計本身精度不準確，以及各區(qū)域熱電偶檢測值不均勻造成，解決措施如下：(1) 在爐內(nèi)影響高溫計測量精度的主要參數(shù)是高溫計本身的黑度系數(shù)的選擇，爐膛內(nèi)高溫計測量板坯表面溫度受到爐墻輻射、爐底輻射、爐輥輻射、爐內(nèi)高溫氣氛、板坯表面氧化鐵皮等因素影響。高溫計在不考慮任何環(huán)境影響時理論黑度系數(shù)為1.0，高溫計測量鋼板的理論黑度系數(shù)為0.85左右，而通過均熱爐實際狀況，經(jīng)過摸索選取0.920.95最佳，通過高溫計黑度系數(shù)調(diào)整后測量精度得到保證；(2) 熱電偶在均熱爐內(nèi)測量精度除了其它異常情況外主要是熱電偶插入爐內(nèi)的長度，以及爐內(nèi)所有熱電偶的插入爐內(nèi)長度的一致性。通過對熱電偶的長度調(diào)整，同時根據(jù)熱電偶的安裝位置不同會存在一定的測量值差異，需要在二級模型中進行修正偏差，確保各熱電偶測量值真實一致，是保證板坯出爐溫度二級計算值準確的重要條件。套管；法蘭；螺母；螺栓；墊片圖3 熱電偶爐內(nèi)安裝示意圖3.結(jié)束語武鋼CSP均熱爐燃燒模型在投產(chǎn)初期存在問題較多，板坯出爐溫度命中率和同板差命中率不高，對均熱爐操作控制以及軋機帶來很大影響。通過上述措施，解決了A、B線溫度分開控制、加速輥位置優(yōu)化、高溫計