熱基鍍鋅線改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制方法的改進

馬　駿，　宋躍軍

（河北鋼鐵集團邯鋼公司， 河北　邯鄲　056015）

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熱基鍍鋅線改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制方法的改進

馬駿，宋躍軍

（河北鋼鐵集團邯鋼公司， 河北邯鄲056015）

分析改良森吉米爾法加熱爐NOF段的原工藝控制方法存在的問題，對比改良森吉米爾法加熱爐NOF段工藝控制方法改進前后的優缺點。應用改進后的控制方法，既能快速升降溫，又能保證爐內還原氣氛、防止帶鋼氧化，可在生產實踐中取得良好的效果。

改良森吉米爾法加熱爐NOF段控制系統爐壓爐溫控制爐內氣氛

帶鋼連續熱鍍鋅作業線中的加熱爐在改良森吉米爾法工藝中由直燃段、還原段、冷卻段三個基本部分組成[1]。改良森吉米爾法的工藝特點是把森吉米爾法中各自獨立的氧化爐和還原爐由一個截面積較小的過道連接起來的，這樣包括直燃段、還原段和冷卻段在內的整個退火爐便構成了一個有機整體。熱鍍鋅原板經過加熱爐時，首先在直燃段中把帶鋼溫度加熱到再結晶溫度，然后在還原段中把帶鋼溫度加熱到再結晶溫度以上并保溫、均熱，最后帶鋼在冷卻段被冷卻到入鋅鍋溫度。為了保證鍍鋅層的質量，帶鋼需要一個清潔的無氧化物存在的活性表面，并且使帶鋼密封地進入鋅鍋進行熱鍍鋅作業。生產時加熱爐內充滿含氫保護氣體，并且保持爐壓為正壓控制。新鮮的保護氣體主要由加熱爐的末端通入，然后逆著帶鋼的運行方向，朝著加熱爐入口流動，可達到上述保護氣體更新的目的。

改良森吉米爾法加熱爐NOF段的工作原理為：在密閉型的爐內進行焦爐煤氣明火加熱，將爐內的過剩空氣系數控制到小于1，使煤氣在空氣不足的情況下進行不完全燃燒，其主要燃燒廢氣成分為CO、CO2、H2O、H2等生成物。當帶鋼在直燃段內采用還原氣氛加熱時，通過對時間、溫度及燃燒氣氛這三個條件進行控制，觀察其在高溫下短時間內相互反應的結果發現，不僅可降低帶鋼的表面氧化，還可去除帶鋼表面的軋制油并預熱帶鋼。根據生產實踐經驗，將φ(CO+H2)控制在5%左右即可滿足工藝要求。

1　改良森吉米爾法加熱爐NOF段的原工藝控制方法問題分析

改良森吉米爾法加熱爐NOF段由5個控制區域組成，通常對2、3、4區采用“自動”控制，5區采用“手動”控制，具有以下目的：第一，按照工藝要求把帶鋼預加熱到一定溫度；第二，通過蒸發和灼燒清除帶鋼表面的殘余油脂。在實現上述兩個目的的同時必須嚴格控制爐內的氣氛，防止帶鋼在此過程中氧化。因此，改良森吉米爾法加熱爐NOF段的控制必須在控制加熱爐爐溫的基礎之上，重點控制爐壓及爐內氣氛兩個方面[2]。

在熱鍍鋅生產過程中直燃段主要是控制爐溫，滿足帶鋼溫度的需要。因此，必須恰當地選擇燃燒氣體的通入量，以實現準確控制帶鋼溫度的目的。直燃段主要是在設定的溫度（1 250℃）和設定的過剩空氣系數（0.8）的條件下，通過流量閥自動控制空氣和煤氣流量來實現爐溫升降的。

爐壓控制是通過排煙擋板和排煙風機的配合使用來維持爐內的正壓控制的。正常生產時，在設定的壓力條件下通過排煙擋板和排煙風機聯動調節爐壓。

爐內氣氛控制是建立在爐壓和爐溫控制的基礎之上的，其中以控制爐溫時調節爐內氣體流量對爐內氣氛的影響最為顯著。當控制爐內的過剩空氣系數為0.8左右時，可達到以下目的：使煤氣在空氣不足的情況下進行不完全燃燒，其主要燃燒廢氣成分為CH4、CO、CO2、H2O、H2等生成物；防止帶鋼在爐內發生氧化。當爐壓為正壓時可以阻止外界空氣進入造成帶鋼氧化。表1、表2均為NOF段爐內氣氛分析數據表。

表1　NOF段爐內氣氛分析數據（一）　%

表2　NOF段爐內氣氛分析數據（二）　%

2　改良森吉米爾法加熱爐NOF段工藝控制改進前后對比

將煤氣流量閥門及空氣流量閥門調節設定為“自動”控制。當煤氣和空氣流量閥的“自動”調節趨于穩定狀態時，將總流量閥門設定數值（80～90）后調節為“自動”控制。

由于煤氣流量和空氣流量均采用“自動”控制，且通入爐內的氣體流量和爐壓緩慢增大，因此爐壓調節應該在將NOF段各區調成“自動”等待趨于穩定的時間段內，將排煙擋板及排煙風機設為“自動”調節，且將排煙擋板和排煙風機設為聯動控制，以便將爐壓控制在所需范圍（28Pa）之內。

在爐溫和爐壓的的控制過程中爐內氣氛也在不斷變化。為了確保爐內的還原氣氛，不僅要將NOF段的2、3、4區的過剩空氣系數控制在0.8外，還要將5區的過剩空氣系數降低到0.55左右。

由于爐溫的調節采用“自動”控制，爐內燃燒氣體流量調節緩慢，爐溫上升速度慢，因此，在升溫過程中爐內的氣氛只通過5區來調節控制是很難滿足其還原氣氛的。原升溫控制法的優點是爐內氣體流量緩慢增大，使爐壓容易得到控制。

首先，將空氣流量閥門調節設定為“自動”控制；其次，將煤氣流量閥門調節設定為“手動”控制、煤氣流量調為700～800 N/m3，當空氣流量和煤氣流量比例趨于過剩空氣系數時，將“手動”控制轉換為“自動”控制；最后，當總流量閥設定數值（80～90）后，將爐壓控制調節為“自動”控制。當NOF段每個區完成前兩項控制后，爐內的氣體流量及爐內壓力會迅速上升，為了快速降低爐內壓力，需先將排煙擋板“手動”打開一定開口，同時將排煙風機調節為“自動”控制，采取排煙風機和排煙擋板獨立控制的方法。當爐內壓力降至比設定壓力高20～30 Pa時，將排煙擋板的“手動”控制轉化為“自動”控制，且將排煙風機和排煙擋板聯動控制。

隨著爐溫控制和爐壓控制的變化，需要在爐溫控制過程中先將煤氣流量給定，讓空氣流量隨煤氣流量自動調節，這就為在升溫調節過程中因煤氣過剩而空氣不足的情況保證了還原氣氛，同時將NOF 段5區的過剩空氣系數“手動”控制為0.55，可更進一步確保爐內氣氛的還原性。

由于先給定了煤氣的流量，空氣的流量會“自動”快速的根據爐內的煤氣量而調節，使爐內燃燒氣體流量及爐溫迅速升高，所以此控制操作發的優點是升溫速度快。在整個升溫過程中，由于爐內煤氣過剩保證了爐內氣氛，所以此控制操作法還可以很好的確保爐內氣氛，防止帶鋼在升溫過程中氧化。

3　應用效果

在使用改進后的操作控制后，所產生的廢品量由2014年的占總產量的0.7%降低到2015年的0.5%，降低了0.2%。按月產量為3萬t、噸鋼鍍鋅板正品與廢品差價2000元計算，年創效144萬元。

4　結語

采用改進后的控制方法，可以快速提升爐溫，同時確保爐內的還原氣氛，以實現無氧化加熱爐的設計功能。雖然改進后爐壓波動比較大，但是可以減少控制爐溫和控制爐內氣氛兩個環節，縮短了控制反應時間，同時保證了產品質量，減少了廢品量。

[1]李九齡.帶鋼連續熱鍍鋅[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[2]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術問答[M].北京：化學工業出版社，2009.

（編輯：賀焱）

NOF Section Control Method Improvement in Heat Base Galvanizing Line of Heating Furnace with Advanced Sendzimir Method

MA Jun，SONG Yuejun
（Handan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Handan Hebei 056015）

The problems exist in original process control method of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are analyzed,and the advantages and disadvantages of NOF section in heating furnace with advanced Senzimir method are compared.The application of advanced control method can achieve rapid rise and cooling,and can ensure the reducing atmosphere in the furnace,preventing steel strip oxidation,achieving good results in production practice.

advanced Sendzimir method,control system of NOF section,furnace temperature and furnace pressure control,furnace atmosphere

TG155.1

A

1672-1152（2016）02-0059-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.22

2016-01-18

馬駿（1987—），男，現在河北鋼鐵集團邯鋼公司冷軋廠從事熱鍍鋅工藝控制技術及生產組織管理工作，助理工程師。