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行業(yè)資訊
罩式爐退火工藝的******控制
摘要：對(duì)冷軋板質(zhì)量以及設(shè)備生產(chǎn)率要求的不斷提高，迫使冷軋板生產(chǎn)廠家對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行越來越嚴(yán)格的控制。1988年底在阿爾貝德公司確立的關(guān)于罩式爐退火工藝，特別是強(qiáng)對(duì)流退火工藝的研究項(xiàng)目，其目的也就是在于在縮短退火時(shí)間的同時(shí)，減少保護(hù)氣體和能源的消耗，以及為用來加工庫存鋼卷的退貨設(shè)備開發(fā)出一種******的控制規(guī)則。本文對(duì)此進(jìn)行了介紹。
1 引言
在對(duì)確定退火工藝的物理過程進(jìn)行研究時(shí)，軸向與徑向熱傳遞的配合常數(shù)間的關(guān)系，對(duì)于從氣體到鋼卷邊緣，以及鋼卷內(nèi)部的熱傳導(dǎo)都具有決定性的意義。數(shù)據(jù)分析指出，為此必須確定有效的、宏觀、可測(cè)的數(shù)值，這些數(shù)值與目前已知的數(shù)值有很大偏差。理論研究證實(shí)了徑向熱傳遞具有決定性作用的推測(cè)。
根據(jù)這個(gè)結(jié)論制定的控制規(guī)則只含有一個(gè)隨機(jī)參數(shù)，該參數(shù)對(duì)那些不可預(yù)見的影響作了描述。這個(gè)參數(shù)對(duì)計(jì)算出的升溫的影響在20'C以下，所以在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，最低溫度對(duì)于任何一個(gè)爐子來說都可以作為調(diào)節(jié)溫度的函數(shù)預(yù)測(cè)出來。******的調(diào)節(jié)曲線也可以在諸如帶鋼質(zhì)量、分層管理標(biāo)準(zhǔn)等輔助條件確定之后，通過將所生產(chǎn)的全部鋼卷尺寸關(guān)系逆轉(zhuǎn)的方法預(yù)先計(jì)算出來。
2 目前工藝控制中的空白
退火設(shè)備的生產(chǎn)率主要取決于對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求、生產(chǎn)過程中退火的工藝環(huán)節(jié)和退火參數(shù)調(diào)整之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。目前生產(chǎn)率的提高主要是由設(shè)備的設(shè)計(jì)者來進(jìn)行．如增加保護(hù)氣體的循環(huán)介質(zhì)量或用氫氣生產(chǎn)工藝取代氮?dú)馍a(chǎn)工藝。由于對(duì)退火工藝的物理和化學(xué)過程及其相互作用的認(rèn)識(shí)尚不完善，人們?cè)趪?yán)格的過程控制方面還沒能夠取得更大的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。所以過程控制或者是要具備很大的安全余地，或者是與生產(chǎn)工序在線連接。在第一種情況下是不必要的長(zhǎng)加熱時(shí)間，在第二種情況下安裝傳感器的設(shè)備投資卻妨礙了費(fèi)用的最優(yōu)化。
此外，用戶的愿望與廠家的要求分別屬于兩種不同的情況，它們對(duì)退火時(shí)間的要求完全相反。在工藝控制尚不能令人滿意的情況下，為了保證質(zhì)量和表面清潔度達(dá)到規(guī)定要求，需要較長(zhǎng)的退火時(shí)間、較高的溫度和消耗較多的保護(hù)氣體。設(shè)備操作者將試圖通過盡可能短的退火時(shí)間、盡可能高的裝爐量和嚴(yán)格遵守對(duì)鋼卷溫度的規(guī)定來提高設(shè)備生產(chǎn)率。僅依據(jù)一些具有啟發(fā)性的論據(jù)，并不能確定一個(gè)帶有一定輔助條件的給定的爐子的******調(diào)節(jié)溫度曲線。
從理論分析的角度來說，不僅是建立方程組的復(fù)雜性增加了理論分析的難度，而且退火過程中鋼卷特性呈現(xiàn)出的多樣性也加大了人們認(rèn)識(shí)主要影響因素的難度。在阿爾貝德一杜德林根冷軋廠退火的鋼卷包括重量在4～7t，寬度在800～1500iTlm的各種型號(hào)。
制約設(shè)備生產(chǎn)率提高的兩個(gè)主要問題是：
只有確定了調(diào)節(jié)溫度曲線才能避免“退火過度”和不必要的長(zhǎng)時(shí)間“均熱”．并且滿足質(zhì)量要求；在對(duì)厚度超過1．5ram的帶鋼進(jìn)行退火時(shí)．帶鋼表面的凈化程度不夠
3 退火過程中的物理學(xué)
3．1隨機(jī)影響因素
在日常工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)條件并不總是同理想模擬狀態(tài)相一致。一系列不可預(yù)見的因素將對(duì)鋼卷溫度產(chǎn)生影響。
連續(xù)的鋼卷繞圈間的接觸點(diǎn)的數(shù)量是未知的，它雖然不是主要的因素，但也影響熱量在徑向上的傳遞。
表面潔凈度在局部上是不同的．并且在各個(gè)帶卷之間也不相同。帶鋼表層覆蓋物也會(huì)改變熱傳遞：它會(huì)通過汽化吸收金屬的熱量，改變接觸點(diǎn)數(shù)量．吸收帶卷繞圈之間的輻射等，此外，汽化溫度還對(duì)局部壓力，即繞圈張力和帶卷內(nèi)的溫度分布有很大依賴性。
在正常的生產(chǎn)操作中，爐內(nèi)裝料狀態(tài)(帶卷堆置高度．帶卷尺寸等)常會(huì)經(jīng)歷短時(shí)期的變化。幾乎伴隨著每一個(gè)退火過程，通過對(duì)流器的保護(hù)氣流都會(huì)以一種不可預(yù)見的方式發(fā)生著變化。這種變化又導(dǎo)致了帶卷邊緣上水平對(duì)流熱傳遞的變化。
因此，控制模型中必須包含一個(gè)優(yōu)先的自由參數(shù)。隨機(jī)因素對(duì)溫度的影響情況必須
通過測(cè)量來確定。只有區(qū)間極限可以通過理論計(jì)算推算出來。
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