500t立推式鋁錠加熱爐爐溫控制改進方法

姚 磊

(上海大屯能源股份有限公司鋁板帶廠， 江蘇 沛縣221611)

市場上高端鋁材對材料性能的要求極高，特別是一些深沖產品等，而使鋁產品性能均勻保證的重要條件之一就是均熱工藝的準確實施。加熱爐是熱軋線上最重要的設備之一，其作用是把鋁錠加熱到軋制所需溫度，使鋁錠在爐內充分受熱，出爐時使其溫度和均勻度能滿足軋制要求，同時又要使所消耗的燃料盡量少。為使鋁產品符合深沖產品性能及滿足均熱料均熱工藝要求，就必須對加熱爐溫度均勻性進行控制。加熱爐溫度控制能直接影響到加熱爐的能耗和最終鋁材產品質量以及整個軋線的有效作業率。

1 影響爐溫的主要因素

500t立推式鋁錠加熱爐采用燃氣式自身預熱燒嘴(圖1)，每區4個，共20個，每個燒嘴燃燒能力890kW，安裝在爐子兩側，爐子分區控制，通過燃氣、空氣比例調節閥控制火焰大小。在助燃風總管上設有一個電動調節閥，每只燒嘴嘴前燃氣管路上設有一個比例調節閥。通過調節助燃風電動調節閥開度，導致閥后風壓發生變化，該風壓的變化通過風控管引起各燒嘴天然氣管路上的天然氣比例調節閥開度，從而使得天然氣流量發生變化，實現爐溫控制。

圖1 加熱爐爐內燒嘴分布圖Fig.1 Distribution diagram of burner nozzle in heating furnace

(1)因爐底熱電偶測溫不準導致燒嘴燃燒不穩定造成各區溫升速率差異較大。爐內配置爐底熱電偶自動測料溫系統(圖2)，該系統1區～4區各1套、5區2套(位于出料端倒數第二塊鑄錠位置)測料溫系統直接參與溫度控制，因此熱電偶的測量準確性至關重要。

圖2 加熱爐爐底熱電偶分布圖(綠色點)Fig.2 Distribution diagram of thermocouple at bottom of furnace (green point)

(2)導流箱體變形。導流箱體水平導流板、垂直導流板、噴流系統及加熱區隔板等，均由3mm厚0Cr18Ni9不銹鋼板組成。導流系統的合理設計和布置，可調節和改善氣流分布情況，提高爐膛內的溫度均勻性。反之，將對爐溫的均勻性控制有很大影響。

(3)爐壓表的顯示是否正常。爐壓的不穩定對執行和制定工藝也有很大影響。

2 爐溫控制改進方法

500t立推式鋁錠加熱爐最高工作溫度680℃，鑄錠加熱溫度及溫差350℃±5℃～550℃±5℃；均熱溫度及溫差400℃±4℃～620℃±4℃；加熱時間13h，均熱時間24h。爐子加熱方式為，周期式整爐加熱，強制熱風循環。爐子所用燃料為天然氣，爐子燃氣供應量1800Nm3/h，壓力0.1MPa。為實現爐子性能的最優化，采用以下方式對爐溫控制進行改進。

(1)用溫度校驗儀對所有溫控儀表進行校驗，淘汰不合格控制儀表與爐底熱電偶。

(2)對爐1區和5區全部及其他區有測料溫機構位置裝鑄錠打孔外接熱電偶觀察分析料溫分布情況，與爐底熱電偶測溫數據對比，確定爐底熱電偶工作穩定性及對爐子均勻性狀況作出判斷。

(3)校驗爐壓表，使其正常工作。正常鑄錠加熱爐工作狀態時應處于微正壓狀態，爐壓對于鑄錠的加熱質量、加熱燃耗影響是比較大的，爐壓過大會造成熱量從爐門及墻縫中溢出，造成燃料浪費，而處于負壓時，會吸入冷風造成對鑄錠不利的氧化燒損，也容易造成鑄錠溫度不均勻，同時參入的冷風降低爐膛溫度造成燃料浪費。爐壓的準確顯示是為分析各區爐壓與排煙蝶閥開口度關系，通過調節排煙蝶閥開度，導致閥后風壓發生變化，該風壓的變化通過風控管引起各燒嘴天然氣管路上的天然氣比例調節閥開度，從而使得天然氣流量發生變化，實現爐溫控制。

(4)聯系設備設計工程師到現場處理測量導流風的流量計風向，分析導流板、噴流口、爐門框變形對溫度影響情況，拿出處理方案。重新加固水平導流板、垂直導流板、噴流系統及加熱區隔板等。

(5)對加熱工藝參數進行優化。根據輸入合金的批號及所選擇的加熱工藝，使爐子自動完成整個加熱工藝過程，操作手可根據合金要求在線修改加熱工藝。為了提高加熱速度在加熱段采用超溫加熱，當進入保溫段以后熱負荷自動減少，鑄錠溫度達到設定溫度后系統確定完成整個加熱過程。鑄錠在整個加熱過程中根據加熱過程及鑄錠溫度，分別采取定溫和差溫比例等控制手段，從而保證既提高加熱速度又保證鑄錠加熱溫度。

(6)為確保爐溫均勻性，對操作人員進行培訓，采取手動控制方式補償。在執行工藝時以鑄錠溫控為準，每位操作手要根據各區溫度上升特點，及時進行加熱爐手動控制以滿足工藝要求，確保鑄錠溫度不能超溫。遇到以下問題：①同區金屬溫度偏離±5℃，②爐頂溫度超過設定30℃，③爐體溫度超過設定30℃，④爐壓不在0.1 MPa范圍內，⑤燒嘴溫度超過+25℃，⑥各區金屬溫差達到60℃時,轉換控制方式以爐頂溫度為準進行控制。手動控制方式：①降低爐氣，根據實際情況可先降低10℃～20℃；②關閉燒嘴，可以視情況先關閉大火；③排煙蝶閥開口開大，盡量調大；④打開冷卻風機。

3 總結

爐溫均勻性控制，一直是很多鋁加工廠家研究的重點，測溫的不準確、爐壓的不穩定對工藝的執行和制定有很大影響。通過以上對加熱爐爐溫控制方法的實施，爐子保溫性能及控制精度變好，生產深沖產品其性能也能滿足要求并減少了燃料浪費情況。