宋廣成 徐敦好

1.弗馬斯精密鍛件（大連）有限公司 遼寧大連 116000 2.東北特殊鋼集團股份有限公司 遼寧大連 116000

1 軋鋼加熱爐加熱缺陷

1.1 過熱和過燒

如果生產(chǎn)鋼產(chǎn)品的坯料長時間處在過高加熱溫度的環(huán)境下，就會對鋼晶粒體造成不利影響，使晶粒體過分長大，這樣一來，鋼產(chǎn)品晶粒間的聯(lián)系就會被削弱，導致產(chǎn)品易脆。在這種過熱的生產(chǎn)條件下，坯料在軋制過程中，就會出現(xiàn)大量的裂紋，鋼產(chǎn)品的內(nèi)部結構與形狀就會發(fā)生改變。假如晶粒繼續(xù)長大，甚至晶界出現(xiàn)熔化和氧化現(xiàn)象，坯料就會碎裂，這種情況稱之為過燒，過燒的坯料屬于廢品，已經(jīng)失去生產(chǎn)與使用價值?？梢娙绻麥囟仁Э?，就會出現(xiàn)過熱與過燒的情況，進而給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

1.2 氧化與脫碳

軋鋼生產(chǎn)過程也屬于化學反應過程，當爐體加熱到一定溫度時，坯料內(nèi)部的金屬元素就會與加熱爐內(nèi)的氧化性氣體發(fā)生化學反應，而生成氧化鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵等，如果脫碳后的鋼件表面在淬火時達不到要求的硬度，就會影響鋼坯料的后續(xù)加工流程。加熱爐內(nèi)的氧化與脫碳過程是同時進行的，如果爐內(nèi)溫度小于750℃，氧化與脫碳現(xiàn)象不明顯，如果溫度達到800℃以上，氧化與脫碳的速度也成倍增長[1]。

1.3 鋼坯料開裂

對于高碳鋼、高錳鋼、軸承鋼、高速鋼等這些導熱率相對較小的鋼，如果在700℃的初始溫度的基礎上，快速升溫，這些鋼坯料的斷面溫差就會增大，而產(chǎn)生熱應力，在熱應力作用下，鋼坯料極易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，甚至存在的斷鋼的風險。

2 控制軋鋼加熱爐溫度的現(xiàn)實意義

2.1 節(jié)省投入成本

據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，軋鋼加熱爐的加熱流程所耗費的能源量占據(jù)軋制全過程能耗總量的70%以上，因此合理控制加熱溫度，能大幅降低噸鋼能耗，進而節(jié)省大量的生產(chǎn)成本[2]。

2.2 降低能源消耗，減少環(huán)境污染

近年來國家針對工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)提出了“節(jié)能降耗”的要求，而加熱爐在加熱過程中使用的燃料通常為高爐煤氣以及轉爐煤氣，這些燃料都是在煤炭未經(jīng)完全燃燒情況下產(chǎn)生的工業(yè)生產(chǎn)用氣，這些氣體均屬于一次性能源，這就對自然生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的負面影響。

2.3 減少溫室效應的社會意義

在軋鋼加熱爐持續(xù)運轉過程中，將產(chǎn)生大量的廢熱氣體，當這些氣體排放到空氣當中，極易加劇溫室效應，而給自然氣候條件造成影響。因此冶金生產(chǎn)企業(yè)為嚴格控制二氧化碳的排放量，應當將加熱溫度控制在合理范圍之內(nèi)，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)中廢熱氣體的排放量，進而實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益雙豐收的美好愿景。

3 軋鋼加熱爐溫度控制措施

下面以三段連續(xù)式梁式加熱爐為例，圍繞加熱爐在實際生產(chǎn)過程中的溫度控制措施予以闡述。

3.1 溫度控制要求

為防止加熱缺陷，需要保證鋼坯料具有足夠的可塑性，但并不能無限升高加熱溫度，以避免產(chǎn)生過熱與過燒現(xiàn)象。結合鋼種、鋼斷面及鋼坯形狀，在均熱的前提下，應將加熱溫度控制在1050-1100℃之間，在這一溫度區(qū)間能使鋼坯料的長度與斷面保持均勻一致，進而提升鋼坯的加熱質量[3]。

3.2 正常軋制時的溫度控制措施

三段連續(xù)式梁式加熱爐在正常生產(chǎn)加熱時，爐內(nèi)各個階段的溫度基本保持恒定，因此溫度控制的高低直接決定出鋼溫度的高低。結合軋制的標準規(guī)范要求，針對普碳鋼與低合金鋼，均熱上溫度區(qū)間為1100-1280℃，均熱下溫度區(qū)間為1100-1290℃，加熱上溫度區(qū)間為1000-1290℃，加熱下溫度區(qū)間為1000-1300℃。

3.3 軋制不順暢情況下的溫度控制措施

軋制不順暢通常表現(xiàn)軋線經(jīng)常出現(xiàn)換輥、換槽、檢修等問題，此時，應當及時采取降溫措施，調(diào)整煤氣供給量。當保溫待軋時間滿足標準要求后，可以在開始軋制之前逐漸升溫。以Φ16HRB335螺紋鋼為例，開始軋制后，一切順利，軋制節(jié)奏為每小時軋制140支鋼坯，每軋制45min，記錄一次爐溫。由于爐尾待溫時的鋼坯預熱溫度過高，導致加熱段與均熱段的升溫速度較快，但是后續(xù)裝入鋼坯始終處于順軋狀態(tài)，這就使加熱爐的溫度逐步升到正常值，因此，在軋制不順暢的情況，預熱段溫度要低于順軋時的溫度。

而對于后續(xù)入爐鋼坯來說，溫度相對較低，因此，這時可以采取升溫措施，使后續(xù)鋼坯的溫度高于正常溫度，以防止溫度脫茬情況的發(fā)生。已知鋼坯順軋時間為45min，軋制鋼坯數(shù)量為105支，爐尾推鋼段裝鋼45支，動梁裝鋼120支，由此可以計算出換輥時爐尾最后一根鋼軋?zhí)幱诘臓t內(nèi)位置距入爐處的距離為18.58m，此時鋼坯溫度處于正常軋制溫度以下，在未經(jīng)加熱的情況下，極易出現(xiàn)溫度脫茬現(xiàn)象。如果提高加熱溫度，使鋼坯溫度處于正常軋制溫度之上時，則可以滿足軋制要求。

3.4 創(chuàng)新溫控技術

隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，在軋鋼加熱爐溫控系統(tǒng)中植入了供坯節(jié)奏、熱平衡、數(shù)字模型等模塊，借助于計算機技術，可以對加熱溫度進行實時計算和控制，使加熱爐逐步實現(xiàn)自動化管理。尤其是二級控制系統(tǒng)的實際應用，能夠對加熱爐各部分的主要啟動程序進行科學控制，其中，神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)具有強大的非線性映射功能與較強的學習能力，該系統(tǒng)能夠自主靈活的創(chuàng)建控制模型，同時具有結構簡單、噪音小等優(yōu)勢，在軋鋼加熱爐溫度控制領域得到廣泛應用。此外，近年來，也出現(xiàn)了RBF網(wǎng)絡模型以及模糊邏輯控制等智能控制技術，模糊邏輯控制技術常被應用在復雜的加熱爐系統(tǒng)當中，該技術總結了實際溫度控制經(jīng)驗及固定的控制規(guī)則，不僅節(jié)省了生產(chǎn)成本，而且也促進了生產(chǎn)效率的大幅提升。

4 結語

合理控制軋鋼加熱爐溫度是冶金生產(chǎn)企業(yè)提質增效的一條有效路徑，因此，在實際生產(chǎn)過程中，應當不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，嚴格控制加熱溫度，在保證軋鋼產(chǎn)品質量的前提下，降低能源消耗、節(jié)約投入成本，使企業(yè)在激烈的市場競爭當中贏得一席之地。