周自友

【摘 要】針對一個典型應(yīng)用案例系統(tǒng)的分析，本文對連續(xù)退火機(jī)組加熱爐的帶鋼溫度控制，以及改善等相關(guān)問題進(jìn)行了初步的探討，并對該典型應(yīng)用案例系統(tǒng)提出了針對性的改善建議。

【關(guān)鍵詞】連退退火機(jī)組；帶鋼溫度控制；改善

一、技術(shù)背景

連續(xù)退火工藝在世界上是較先進(jìn)的冷軋?zhí)幚砉に?。其生產(chǎn)線速度快，對帶鋼的性能要求高，于是對生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)提出了較高的要求。帶鋼在整個熱處理過程中，經(jīng)歷預(yù)熱、加熱、均熱，緩冷、快冷、過時效和終冷階段，以達(dá)到工藝要求的退火目的，滿足用戶要求的各項性能指標(biāo)，其中控制帶鋼在各爐段出口處的溫度是保證帶鋼性能指標(biāo)的重要條件。在各爐段的溫度控制中，由于加熱段出口處的溫度對退火性能影響較大，而且加熱段的熱容量大，滯后嚴(yán)重，對其出口處帶鋼溫度的控制也成為較棘手的問題。

本文針對2017年2月22日發(fā)生的帶鋼溫度控制失控的典型案例進(jìn)行分析，討論對加熱段帶鋼溫度的控制。

二、梅鋼連退機(jī)組加熱爐加熱段控制簡介

梅鋼連退機(jī)組始建于2007年6月，2009年9月正式投入生產(chǎn)。機(jī)組是寶鋼自主集成具有世界一流水平的冷軋產(chǎn)線。

根據(jù)工程技術(shù)分工協(xié)議，機(jī)組爐子系統(tǒng)，包括其工藝、機(jī)械和控制系統(tǒng)，為法國STEIN HEYRTEY公司設(shè)計開發(fā)。

加熱爐的加熱段的加熱方式采用時序脈沖燃燒控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)是通過控制燒嘴的燃燒時序和燃燒時間來控制爐子的溫度。由于它具有動態(tài)性能好、控制溫度波動小、節(jié)約燃料等優(yōu)點。

生產(chǎn)模式下，RTF段使用板溫控制模式。板溫控制方法如下：

通過輻射高溫計測量RTF段出口帶鋼實際溫度，板溫控制器通過與實際溫度進(jìn)行比較，計算需要的熱量，并按照一定規(guī)則分配到每一列輻射管，

可以將板溫控制分成五步：

A. RTF出口的高溫輻射計得到帶鋼的實際值，通過板溫控制器STRIP_TIC模塊與帶鋼溫度設(shè)定值進(jìn)行比較輸出LMN調(diào)節(jié)值。

B. LMN調(diào)節(jié)值與生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）通過前饋模塊輸出加熱功率需求；在速度大于450m/min時，

公式： （公式1）。

C. 加熱功率需求通過一定的線性變換分配到各列輻射管。分配原則：總的加熱功率需求越大，分配到各列的功率越大；從AA列到AR列功率依次增大。

D. 將分配到各列的功率需求，通過線性變換轉(zhuǎn)換成各列的溫度設(shè)定值。變換原則：功率需求越大，變換成的溫度越高。

F. 將各列溫度的設(shè)定值與實際值通過輻射管控制器TIC_Column模塊，對各列輻射管進(jìn)行控制，最總達(dá)到控制帶鋼溫度的目的。

由以上五個步驟可以看出，各列輻射管的加熱功率最終由生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）和STRIP_TIC輸出的LMN值有關(guān)，即生產(chǎn)線產(chǎn)量（T/H）越高、STRIP_TIC輸出的LMN值越大加熱功率需求就越大。

三、問題及問題分析

2017年2月22日17：59至2010年2月22日18：43，RTF段出口帶鋼溫度的實際值均高于設(shè)定值10℃左右，造成生產(chǎn)的帶鋼偏軟，產(chǎn)品全部不合格，對該時間段為例分析該故障形成原因。由圖1曲線可以看出：

在2月22日17：37，帶鋼開始升速，由于是0.36的厚料，爐內(nèi)被帶走的熱量增加，爐內(nèi)的溫度下降，導(dǎo)致LMN值增大，同時由于速度增加，產(chǎn)量增加，由公式：加熱功率需求=產(chǎn)量值×1.5+（LMN值-50），可以分析，加熱需求增大，最終反映在各列輻射管的溫度設(shè)定值增大。在17：45爐內(nèi)溫度上升。

在17：57出口帶鋼溫度的實際值與設(shè)定值相差2.5℃，STRIP_TIC的LMN值開始調(diào)小，但由于速度增加，產(chǎn)量不斷增大，所以加熱需求也在不斷增大，各列輻射管的設(shè)定溫度不斷增大。

在18：21停止升速，此時帶鋼實際溫度已經(jīng)大于設(shè)定溫度16℃，所以STRIP_TIC的LMN值在減小。

在18：24 STRIP_TIC的LMN值減小為0，但由于產(chǎn)量過高，加熱需求過大，帶鋼的實際溫度并沒有調(diào)整到設(shè)定值附近，而此時各列溫度設(shè)定值只與產(chǎn)量有關(guān)系，各列輻射管的溫度設(shè)定值變成了一條直線，如圖2，各列輻射管根據(jù)自己溫度設(shè)定值給出功率，與板溫控制器無關(guān)，此時板溫處于不受控制狀態(tài)，所以實際溫度一直高于設(shè)定溫度。

此故障應(yīng)為DCS系統(tǒng)程序上的缺陷導(dǎo)致的，由于RTF段出口帶鋼溫度控制與連退機(jī)組的產(chǎn)量（T/H）有關(guān)系，當(dāng)產(chǎn)量（T/H）提高之后導(dǎo)致板溫控制模式失控，最終導(dǎo)致帶鋼實際溫度偏高與設(shè)定溫度。

四、問題危害

梅鋼連退機(jī)組爐控系統(tǒng)主管著整個爐子的控制，并直接決定著機(jī)組最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如果帶鋼在爐子段遭遇溫度不可控現(xiàn)象，不但會使產(chǎn)品不合格；由于輥子轉(zhuǎn)動不延續(xù)，甚至還會導(dǎo)致爐子內(nèi)斷帶，致使設(shè)備停機(jī)時間大大增加，需要對這類問題引起充分的警視。

五、系統(tǒng)改善性建議

基于以上分析，將控制程序進(jìn)行優(yōu)化。程序首先將帶鋼寬度、厚度和速度經(jīng)過初步計算，作為前饋給定到PID調(diào)節(jié)模塊，上述問題就是由于PID調(diào)節(jié)模塊的前饋值給定太小，優(yōu)化DCS系統(tǒng)控制模型。

六、結(jié)語

針對梅山鋼鐵股份有限公司冷軋廠連退機(jī)組加熱爐的加熱模型根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行分析，如果模型和現(xiàn)場出現(xiàn)不一致的情況下，需有針對性的進(jìn)行優(yōu)化。