[发明专利]一种热轧加热炉及其局部强化加热控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热轧加热技术，更具体地说，涉及一种热轧加热炉及其局部强化加热控制方法。

背景技术

目前，常见的热轧加热炉有：常规加热炉、蓄热式加热炉和脉冲加热炉。蓄热式加热炉对采用低热值煤气情况下的节能、对炉宽方向炉温均匀性和降低NOX排放具有一定的优势；但对常规热轧，蓄热式加热炉节能效果不明显，而且排烟温度偏高。常规加热炉流量调节的缺点是存在调节死区，在温度大幅度波动时，燃烧情况变差；常规的烧嘴也有优点，比如均热段上部段采用平焰烧嘴，可以分成左中右控制，分别控制板坯的头尾和中间。脉冲加热炉的一个显著特点是，根据热量需求，控制占空比，即烧嘴的ON/OFF时间，以达到设定的炉气温度。脉冲加热炉大大简化了管道布置，增加了炉长方向控制的灵活性，而且解决了小流量控制不好的难题；缺点是，各个分区的耦合性大，难以精确调节；频繁的切换，导致压力波动大，空燃比难以灵活调节，切换过程浪费能源。

最近，国内好多大型热轧加热炉采用了图1所示的脉冲加热炉，其特点是采用了平直炉顶的箱型炉1，每对烧嘴2通过切断阀可以单独控制，图1中的3为热电偶，4为钢坯，这样的炉型和烧嘴布置，从理论上讲，具有很大的灵活性，可以自由划分控制段；确保每个烧嘴，工作在最佳状态。这种炉型具备脉冲加热炉的优点，也难以克服前面提到的其本身固有的缺点。

热轧生产最关心的是加热质量和节能，加热质量最重要的就是炉温均匀性，目前来看，全部采用侧烧嘴，难以保证炉宽方向炉温的均匀性；节能涉及的影响因素比较多，其中热负荷分配是最重要的，热负荷的分配考虑产品的特性，遗憾的是，目前没有得到充分重视，对于碳钢而言，在相变温度之前，比热小，导热系数大，有利于快速吸热；而在后期，比热大，导热系数小，在有限的时间内，若想使钢坯提升很高温度，势必需要很大的热量。对钢坯本身吸热来说，前期强化加热是有利于节能的。同时，热轧加热炉常常冷热混装、钢种规格跳跃大，需要考虑控制的灵活性。另外，恒定燃烧方式，可以减少煤气压力的波动，提高控制的稳定性，有利于节能。

然而，在预热段强化加热，如果控制不当，容易导致排烟温度过高。解决这个问题，有几种方法，一是加长加热炉热回收段的长度，二是控制强化加热段的长度，三是控制加热段高温烟气的流量。这几种方法中，一般而言，加热炉的总长度是固定的，所以只能采用后面两种方法，蓄热加热方式，把大部分高温烟气通过燃烧装置自身排出，具有节能、提高温度均匀性和较少NOX排放的优点。

因此，传统的热轧加热炉已经无法大幅度降低能耗，全蓄热和全脉冲的加热炉在使用过程中都暴露出很多不足，无法满足热轧加热质量以及节能的高要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种热轧加热炉及其局部强化加热控制方法，不但能够保证加热质量，又可以达到节能的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种热轧加热炉，包括依次设置的炉尾段、预热段、加热段和均热段，其中，炉尾段设有排烟热电偶；预热段设有脉冲烧嘴，采用恒定燃烧方式进行燃烧，用以实现强化加热；加热段设有蓄热式烧嘴，采用蓄热脉冲方式进行加热燃烧，用以提高加热段燃烧温度，增加烟气对流，提高加热效率；均热段上部设置平焰烧嘴，下部设置脉冲烧嘴，通过燃烧控制以保证坯料出炉时的温度均匀性。

另一方面，一种热轧加热炉的局部强化加热控制方法，将加热炉设计为依次设置的炉尾段、预热段、加热段和均热段，炉尾段设有排烟热电偶，预热段设有脉冲烧嘴，加热段设有蓄热式烧嘴，均热段上部设置平焰烧嘴，下部设置脉冲烧嘴；其中，预热段的脉冲烧嘴采用恒定燃烧方式，并根据预热段热需求量来控制烧嘴的投入数量，使烧嘴一直保持最佳燃烧状态，达到局部强化加热。

所述的脉冲烧嘴控制步骤如下：

对于进入预热段段首的钢坯，以当前加热炉炉温和节奏下，预计算处钢坯到达段末时的温度T1，根据T1与钢坯段末目标温度T的偏差，求出第一热量偏差值ΔQ_forward；

对于到达预热段段末的钢坯，计算钢坯段末目标温度T与钢坯当前温度T2的偏差，求出第二热量偏差值ΔQ_feedback；

利用给定的排烟目标温度减去由排烟热电偶测得的当前排烟温度，求出第三热量偏差值ΔQ_exaust；