对加热炉温控认识上容易造成的误区

HUIDA

    对于连续生产的加热炉, 根据能量守恒定律,在稳定状态下,单位时间的热输入量与单位时间热输出量相等。输入热量来源于燃料燃烧产生的热, 输出热量包括加热炉有效利用热量及各种损失。当加热炉处于稳定(动态热交换)运行时,加热炉的动态热平衡就与有效利用热量有关系。当有效利用热量的物体数量变化时, 要维系热平衡原则,若不及时做出工艺调整,加热物体性能将得不到保证。

1、 热电偶插入深度与温控均匀性的关系
    热电偶插入越深越接近加热钢管, 测得的温度越真实？热电偶控制的是炉膛各段温度而不是钢管温度, 热电偶越接近加热钢管所反映的温度与当时钢管状态下的温度接近, 而不是炉膛各段控制温度。冷钢管进炉后在各控制段加热是一个升温过程。在预热段、加热段接近钢管处测得的温度比预热段、加热段炉膛控制温度低, 在均热的段部分品种可能会继续加热升温, 部分品种可能会降温均热, 越接近钢管测得的温度受钢管当时状态影响较大, 不能真实反映炉膛控制温度。在钢管内部的温度检测点和钢管附近温度对比的趋势图, 我们可以发现以下几个特点。

( 1 )钢管在炉内加热是一个升温过程,预热段、加热段升温快, 均热段升温慢。在加热时间能够保证的条件下, 钢管温度无限接近炉温。

( 2)安装在实体钢管旁边的测炉内温度的热电偶真实的反映了处于钢管旁的空气温度变化情况,也是一个升温过程,比同时段钢管升温要高,但又低于各段炉温控制值。

结论:热电偶离钢管越近受被测物温度影响,测温的准确性得不到保证。《冶金工业自动化仪表通用安装图册》中对热电偶伸入炉膛内部分长度的要求为大约5 0 m m ～2 00mm,热电偶安装必须按规范进行安装。热处理炉同一加热段在使用合格电偶, 且插入深度基本一致的情况下, 应检查该加热段烧嘴火焰是否一致, 燃烧系统的空燃气配比是否恰当。

2、同一规格品种热处理均热段炉温和管温之差是否应该是定值

    大多数操作工和部分技术人员认为同一规格品种热处理钢管均热段炉温和管温应该有一个相对固定的差值。均热段炉温和管温的差值受多个参数影响,主要有加热段温度设定值、加热周期的影响, 这些参数的变化会影响到钢管在进入均热段之前热量吸收的多少。也基于这个原因,空炉进料的管坯出炉管温较高。加热段温度设定值的高低可以影响钢管出炉温度接近均热段温度, 甚至有可能高于均热段温度。

3、炉温和管温出现差异的工艺控制控制方式

    热处理钢管许多规格品种均有炉温控制要求管温控制要求, 一旦炉温和管温出现异常时(工艺设备、测量设备故障) ,操作人员往往不知怎样调整和处理, 或者进行错误处理, 产生质量事故。当炉温和管温出现差异时, 我们认为合理的处理步骤是: 首先了解当时的工艺状态和设备状态, 没有变化和问题时先以炉温控制指导生产,然后再分析查找原因。

理由是: 一般的热处理炉炉温以均热段控制为主, 均热段为均热Ⅰ 段、均热Ⅱ、均热Ⅲ,通常每小段有A、B 两个测温点,热电偶测量温度和系统给定温度之间温差作为控制条件,若某一测温点出现异常,相互之间温度将受到影响, 可以认为炉温控制有六支热电偶做测量保证, 多支热电偶同时发生故障的概率较低。而管温只有一支红外测量设备,且容易受设备本身、周围环境等因素影响, 所以发生差异时炉温检测的准确性更高。而出炉管温的作用主要是通过出炉管温温度记录趋势图, 检查均热段和加热段的加热质量, 有异常时可以根据加热工艺
卡进行微调, 这样可以得到出炉管温更加均匀的加热效果。这一条实际生产中往往容易忽略, 这一被测参数在生产中未得到有效利用并指导生产。

4、非正常生产节奏处理办法
    热处理生产经常会遇到设备故障导致出现闷炉或空齿情况, 从大多数记录曲线分析来看, 操作人员认为可以通过温度自动控制正常控制炉温, 仍按照原有的加热工艺生产, 炉内各段温控曲线和管温测量曲线容易超过工艺控制要求, 钢管性能被破坏。

设备偶发故障不能避免, 但发生故障时我们应该有应急预案进行调整和干预,才能保证加热钢管性能不遭受破坏。上述两种情况: 闷炉和空齿均打破了正常状态下的动态热平衡, 闷炉时钢管未按预设周期加热,加热时间过长。空齿时炉内吸热物少,钢管温度上升加快,这两种情
况若工艺未及时调整,均会破坏钢管性能,产生批量质量事故。建议制定非正常情况下的应急预案,质量事故只可能在非正常情况下生产, 要控制废品就必须进行调整和干预。

5、其他方面
    制定工艺制度应是一个非常严谨的过程,在实验室获得相关数据后,在向大生产转换之初,技术人员应该进行跟踪,并通过质量检测进行验证, 最终转化成可执行的工艺制度,沿袭使用,组织连续生产。在实际生产过程中,工厂为了追求产品产量,提高产品生产节奏。提高节奏最有效的办法是提高加热温度, 实际操作中经常采用提高设定温度, 尽量按工艺控制温度上限的办法,但实际上,不管是减少加热时间还是提高温度均不利于加热过程中的质量控制, 同时也容易误导完成工艺制定的科技人员。

    最后还可以从“人、机、料、法、环”等几个方面对测量过程进行分析: 比如测量和校检人员的资质;测量设备的准确,标准统一, 制定新工艺和实际生产中的测量设备( 包括实验室)进行检、校,以保证测量的准确性; 标准检测设备和测量设备合理量程范围; 测量环境的影响等因素。


（申明：本文摘取自KINGDA-HUIDA微信公众号，仅用于学习讨论交流之用。）