一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法

技术领域

本发明涉及车轮钢坯加热炉控制技术领域，尤其涉及一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法。

背景技术

火车车轮毛坯压轧成型是碾钢火车车轮制造的一个中间工序，也是一个重要工序。加热炉为车轮压轧提供热坯，钢坯加热是车轮压轧成型的前一道工序。这道工序控制得好与坏，对提升车轮压轧生产效率和产品质量、维护炉子本体设备和轧线设备(模具)的精度及延长寿命、节能降耗减排等几个方面都有重要影响。

而现有技术中在对车轮钢坯通过加热炉进行加热存在以下问题：

1)传统的车轮钢坯加热炉设备完好性较差，炉子检修维护不彻底，经常带病作业；炉子气密性较差，表现为装、出料炉门不严密，固定或活动水封刀开口较多。

2)车轮钢坯加热工艺操作要点中规定的各个温控区炉温范围较宽，加热工难以根据不同的生产节奏或状态，确定或设定比较合适的目标温度值。特别是生产节奏处于较慢状态下，轧线设备故障加热炉处于停轧保温状态下，以及轧线设备故障处理完毕后开轧启动阶段即恢复生产的初期阶段，各温控区目标温度值的确定或设定，没有相对规范的标准。表现为要么钢坯加热不足，钢温偏低或不均匀；要么钢坯加热过度，钢温偏高或烧损严重。

3)热工参数测量系统不完善，特别是炉膛压力测量与调节，无法根据生产节奏的变化，精确调节和控制炉膛压力。甚至有些加热炉没有安装炉膛压力测量装置。或安装了炉膛压力测量装置，但安装位置不合适即取压点位置选取不正确。或选取了合适的取压点位置，但测量值失准。或显示了测量值，但找不准相对应的基准值或零压面。有的加热炉炉子气密性不良，炉子抽力严重不足，一直存在大正压操作，炉子本体设备损害严重，造成维修或维护成本成倍增加，同时造成现场作业环境恶劣。

热工参数测量系统不完善，还表现在炉内气氛性质即空燃比控制不当。特别是人工比例调节的加热炉，常把空气配置的严重过剩。不能根据生产节奏的变化以及钢坯所在的温度环境(高温区和低温区)的不同，及时正确地调整或控制空燃比。对炉内气氛性质即空燃比与钢坯表面的氧化脱碳、乃至过热过烧的关联关系研究分析不足；对炉内气氛性质与钢坯表面生成的氧化铁皮厚度、形态及出炉后的除鳞(氧化铁皮的脱落)难以程度等关联关系的研究分析不足。

4)对烟道中三个重要温度——换热器前烟气温度、换热器后烟气温度、空气预热温度的控制水平和控制范围重视不够。认识不清这三个重要温度特别是换热器后烟气温度对烟道抽力、炉况顺行和节能降耗的关联关系。

5)炉子操作调节控制自动化程度低。人工凭经验调节与操作，热工参数运行不稳定、波动大，随机性、随意性较强，而且加热工劳动强度大。

对一些关键炉子技术指标如炉子的生产效率、炉子热效率、炉子的单耗等统计分析不足。难以跟踪追溯，出现问题查找和分析原因困难，制定不出相应的纠正预防措施。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法，可对钢坯加热炉重要热工参数实行准确测量和精确控制，改善钢坯加热质量，提高碾钢车轮轧制合格率和生产效率，维持或稳定加热炉设备精度、延长设备使用寿命，降低能源消耗以便获得最佳综合经济效益。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法，包括以下热工参数的测量与控制：

1)燃气压力、流量的测量与控制；

2)助燃风压力、流量、温度的测量与控制；

3)空燃比的测量与控制；

4)炉温的测量与控制；

5)炉膛压力的测量与控制；

6)烟道内换热器前烟气温度、换热器后烟气温度、空气预热温度的测量与控制。

在所述第1)步中，外界混合煤气介质压力为10.0-12.0kPa，加热炉总管调压阀后压力为6.0-9.0kPa，混合煤气总管流量为0-6800m

在所述第2)步中，助燃风总管通过四个助燃风支管分别与加热炉的预热段、加热一段、加热二段和均热段的燃烧器相连，所述助燃风总管与空气换热器、助燃风机相连；所述助燃风总管和四个助燃风支管上均设置有用于测量助燃风流量的助燃风流量孔板；所述助燃风机总风量为21793m

在所述第3)步中，

车轮钢坯加热炉燃烧系统采用分支段比例燃烧控温模式，其空燃比调节控制方法如下：(a)预热段：混合煤气流量为0-800m

在所述第4)步中，加热炉包括低温区和高温区，所述低温区包括预热段和加热一段，低温区域的每个温控区上层各布置一组或多组热电偶；高温区包括加热二段和均热段，高温区域的测温点对加热炉内外壁全覆盖，沿炉壁周向布置多组热电偶且呈上下层布置；全炉烧嘴分为直焰、平焰烧嘴两种形式，直焰烧嘴布置在加热炉的内外侧墙上，功率为400kw、流量为150m

在所述第5)步中，炉膛压力的测量与控制中，取压点选取一个点，即为加热炉的均热段正对出料门区域内环炉壁且距离炉底上方200～250mm高度的位置；在正常生产期间，炉膛压力的目标值设定为-2～-4Pa；当装料门关闭5分钟后，炉膛压力设定值自动升高5～7Pa后补偿到+1～+3Pa状态；在慢节奏或停轧待轧阶段时，将炉膛压力目标值设定为-1～+1帕。

在所述第6)步中，在正常生产状态，换热器前烟气温度维持在500-750℃；换热器后烟气温度维持在320-450℃，低于250-300℃或高于480-500℃，均属于不正常状态；空气预热温度维持在350-480℃。

所述环形加热炉热工参数测量与控制方法还包括绘制关键热工参数运行趋势记录曲线，对热工参数运行过程进行跟踪追溯、定期统计分析，对发现的设备问题及操作问题及时采取措施，使设备设施始终处于稳定顺行状态，操作调节始终处于规范可控状态。

本发明的有益效果是：

本发明通过对于包括燃气压力、燃气流量、助燃风压力、助燃风流量、助燃风温度、空燃比、炉温、炉膛压力、烟道三温度的重要热工参数实行准确测量和精准控制，并绘制关键热工参数控制运行趋势记录曲线，对发现的设备问题及操作问题及时采取措施，加以修复和纠正，使设备设施始终处于稳定顺行状态，操作调节始终处于规范可控状态，改善了钢坯加热质量，进一步提高碾钢车轮轧制合格率和生产效率，维持或稳定了加热炉的设备精度，延长了设备的使用寿命，降低了能源消耗，减少了污染物排放，从而获得了良好的综合经济效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明具体的实施方案为：

原操作控制模式落后的状况描述：钢坯加热炉特点：生产节奏变化大；炉温调节变化幅度大；热负荷变化大；燃烧产物生成量变化大，即最大值最小值相差较大。例如，状态一：空炉或轧线设备故障，炉子处于停轧待轧，燃气 <1000m3/h,助燃风约为6000±500m

因此，本发明为解决上述问题，对加热炉的结构及其热工参数测量与控制方法进行改造，具体方案如下：

本发明提供了一种车轮钢坯环形加热炉热工参数测量与控制方法，包括以下内容：

1.燃气参数-燃气压力、流量的测量与控制

1.1燃气条件及参数

使用的燃料介质高焦转混合煤气。混合煤气热值基本稳定，维持在 9600±400kJ/m

1.1.1混合煤气总管及其附件

总煤气管道Φ529x5，外供煤气介质压力10.0-12.0kPa。调压阀后煤气压力为6.0-9.0kPa。煤气总管附件：煤气压力调节阀；煤气快速切断阀。计量检测有：外供煤气气源压力测量；调压阀后煤气压力测量；煤气总管流量测量。煤气压力调节阀公称直径DN400；煤气快切阀的阀板公称直径500；煤气压力调节阀阀板开度行程即开度范围15-90％，个别情况，需控制在15％以下，可以改为手动微调。

1.1.2支段管道及其附件。

预热段煤气前端直管道Φ219x6；加热一段煤气管道Φ273x4；加热二段煤气管道Φ325x4；均热段煤气管道Φ273x4。四个支管煤气流量调节阀后压力≥ 2.0kPa。煤气支管道附件：支段手动密封蝶阀即截止阀；支管煤气流量调节阀；流量孔板。计量检测有：流量调节阀阀后煤气压力；支管煤气流量：四个煤气支管的混合煤气流量分别为：0-800m

1.1.3烧嘴相关参数及附件。

直焰烧嘴参数：Q＝9200-9600kJ/Nm

平焰烧嘴参数：Q＝9200-9600kJ/Nm

1.2参数测量与控制

外供混合煤气介质压力检测，气源压力正常状态下，界定于10.0-12.0kPa。通过总管煤气调压阀，将调压阀后煤气压力自动调节在6.0-9.0kPa之间(设定值±0.2kPa波动)，混合煤气总管流量为0-6800m

支管煤气流量在总管道压力稳定条件下，仅和流量调节阀开度有关联，支管煤气流量调节阀开度设有上下限限定。预热段、加热一段、均热段三个支段下限为5-10％，加热二段下限为10-15％；四个支段上限均为60-70％。但没有最小流量限制，最小流量可以显示为0m

支管煤气流量自动跟踪该段炉温设定值，通过实时温度显示值(实际温度测量值)和目标温度设定值的比较，决定支段流量调节阀开度是增大还是减小。每个支段的调节时间根据流量调节阀门响应时间，流量计响应时间以及温度反馈时间来决定。开度每次调节或-3～+3％。程序逻辑中，现有开度下，煤气流量(供热量)以及按空燃比配置助燃风流量，温度变化趋势(升或降)，与设定值接近程度，决定下一个调节周期(或调节时间)，要么开度是不动(在允许温差范围内)，要么增加0-3％，或减小0-3％，使得实际温度测量值不断接近目标温度设定值。

2.助燃风参数-助燃风压力、流量、温度的测量与控制

2.1助燃风机性能参数

风机型号：9-19-No14D-2；风量：21793m

2.2空气换热器性能参数

数量：1套；最大烟气量：24800m

2.3助燃风管道及附件

2.3.1助燃风总管(冷热风管)及其附件。

两台助燃风机(一用一备)；冷风侧总管道Φ820x4；冷风压力测量点；烟道掺冷风阀(DN200)；空气换热器；热风侧总管道Φ920x4；热风压力始端测量点；热风温度测量点(热电偶插入点)；总风管流量孔板，进入各支段管道。冷风压力目标设定值范围4.5-6.5kPa；助燃风预热温度平均350-430℃，≤480℃。由于空气预热，流动阻力增加，所以相应增大管道直径。

2.3.2各支管段助燃风管段及其附件。

预热段助燃风前端直管道Φ325x3；加热一段助燃风前端直管道Φ478x3；加热二段助燃风前端直管道Φ529x3；均热段助燃风前端直管道Φ426x3。四个支管助燃风流量调节阀后压力≥3.0kPa。助燃风支管道附件：支管煤气流量调节阀；流量孔板。计量检测有：流量调节阀阀后助燃风压力；支管助燃风流量。

2.4参数测量与控制：

冷风设定压力范围4.5-6.5kPa。此为人工手动输入。目标值设定后，运行过程中，冷风总管压力波动不超过±0.1kPa。

助燃风机(两台：一用一备)采取变频控制，以冷风侧风压作为控制目标。冷风侧总管风压设定范围4.5-6.5kPa。参照煤气总管压力自动控制原则，当快节奏生产，需较大供热时，将冷风侧风压目标设定值置于这个范围的上限，即6.0-6.5kPa；当慢节奏生产或停轧待轧，供热量较小时，将冷风侧风压目标值置于这个范围的下限，即4.5-5.0kPa，一般生产节奏或较快生产节奏下下，风压目标值设定在5.0-5.5kPa。调节某一支段的助燃风流量时，其它支段的助燃风流量基本保持稳定。

支管助燃风流量的调节控制，原则上同支管煤气流量调节控制相似。只不过煤气流量在控制程序逻辑上，受制于支段炉温设定值，即煤气流量跟踪支段炉温。而支管助燃风则按照事先设定好的空燃比，自动跟踪煤气流量，即按一定的比例受制于煤气流量。助燃风流量调节时间，也是根据流量调节阀响应时间，助燃风流量变送器响应时间以及煤气流量变送器影响时间综合完成的。每次调节的幅度界定于-3～+3％之间。使得支管助燃风流量不断趋近于煤气实时显示值的“设定空燃比”倍数或处于“安全风”状态。

3.空燃比的测量与控制

炉内气氛性质，用来描述炉内供入的燃料和助燃风，二者发生化学反应，燃料燃烧的完全程度。空燃比配置偏小会使燃料不完全燃烧，炉温达不到最高值，吨钢能耗增加；钢坯表面氧化铁皮清除比较困难；有毒有害气体CO等排放进入大气。空燃比配置偏大(过剩系数超20％)会使燃烧产物生成量增加，实际燃烧温度降低，炉温降低，吨钢能耗增加；空气预热温度偏低，燃气消耗增大，吨钢能耗升高；增加钢坯表面氧化铁皮厚度即增加钢坯烧损，严重情况下，钢坯长时间处于在高温环境下，可能会发生过热过烧等加热质量事故。

调节空燃比的大小，即可调节控制支段气氛是呈现中性，还原性，还是氧化性。单纯从节能角度来分析，燃烧产物性质呈中性最节能。但在实际生产中，考虑到燃烧产物气氛对钢坯加热质量的影响，对钢坯表面氧化铁皮清除(除鳞) 的影响，以及安全操作调节的要求，根据不同的生产节奏，高温区和低温区炉内气氛性质按以下原则进行微调。

快节奏生产(快出热钢，快装冷钢)高温区：气氛呈现中性或弱氧化性，空燃比2.4-2.7，≤3.0，利于钢坯表面氧化铁皮的清除。快节奏生产(快出热钢，快装冷钢)低温区：气氛呈现中性或弱还原性，空燃比2.2-2.5，≥2.0，考虑到从装料门吸入少量冷风，将烟道的残余煤气燃尽，提高烟气温度，增加或改善抽力。慢节奏生产(慢出热钢，慢装冷钢)高温区：气氛呈现中性或弱还原性,空燃比2.2-2.6，≥2.0。慢节奏生产(慢出热钢，慢装冷钢)低温区：气氛呈现中性或弱氧化性，空燃比2.4-2.8，≤3.2。停轧待轧阶段(不装不出) 高温区：气氛呈现弱还原性或配置安全风，空燃比2.0-2.5，安全风除外。停轧待轧阶段(不装不出)低温区：气氛呈现明显氧化性或配置安全风，空燃2.6-3.2 或处于安全风。

火焰炉燃烧产物气氛性质，即空燃比是由烧嘴的空气流量和煤气流量决定的。分支段控温的比例燃烧模式，其空燃比具有较大的波动性或不稳定性。因为自动控制时，支段空气流量按照设定的空燃比(配以修正系数)跟踪支管煤气流量。而空气流量调节阀信号存在滞后性，空气流量检测变送器存在滞后性，使得跟踪煤气流量有困难，煤气流量在生产过程中，也在不断变化调整。所以支段燃烧产物气氛波动较为剧烈。相对于脉冲燃烧模式，只要将燃气管道始端末端压力控制稳定，在控温过程中，空燃比(炉内气氛)基本保持稳定，其节能降耗效果也更为明显。

另外炉体的不严密性，特别是负压位置的开口，吸入一定量的冷风，还会造成的局部区域空燃比的紊乱，对局部温度场和局部炉膛压力分布都会产生一定的影响。更大的区域的气氛性质仍受制于烧嘴的燃气和助燃空气的配比。

从安全操作调节上考虑，为防止支管煤气流量较小状态(100-200m

四个支段的“安全风”如下：均热段1200-1400m

在炉子供热量几乎为零时，总风量仍然保持5000-7000m

4.炉温的测量与控制

4.1各支段炉温测量与控制

在内外侧墙上分别设置支段工艺热电偶，依此温度作为目标设定温度。此外为避免敏感的高温区域出现炉温测量与监控盲区，还沿炉长方向布置相应的参考热电偶，用来测量和监控相应区域的炉温。参考热电偶的分布和调节，已经制定了内控标准。

炉温(钢温)是钢坯加热工艺中一个极其重要的热工参数，对测量精度和偏差都有要求，必须测量准确。技术规程中，对热电偶插入高度和插入深度都做了详细规定。环形加热炉测温热电偶一般布置在内外侧墙上。高度超过钢坯上表面300-400mm。插入深度：保护瓷管端部突出炉壁面100-120mm，确保热电偶测温偶极点突出炉壁50-80mm，以增强热电偶感应温度场变化的敏感性。

4.2工艺炉温制定原则

根据铁碳平衡状态图，适宜的钢坯加热温度(始锻温度)，低于固相线 100-150℃的某一个温度范围内，它是一个温度范围，或是一个温度带。综合参考以下因素：钢种材质(主要因素)、坯料尺寸(直径、厚度、重量)、布料方式、生产效率(小时产量或生产节奏)、锻压轧制设备功率(能力)、压轧道次 (传搁时间)、终轧温度要求等。而炉温则比钢坯表面温度要高。钢坯随着加热时间的延长，从低温区到高温区，钢坯表面温度与炉温差距越来越小。通常情况下，在均热段出钢前，钢坯表面温度比炉温平均低20-50℃。仅在个别不正常状态下，钢的表面温度非常接近甚至超过炉温。对于合金钢、高碳钢，由于合金元素、碳元素需要一定的时间进行扩散和均匀化，以及热传导系数较低，断面温差大时，热应力较大，容易产生内裂纹，所以低温阶段加热速度应受到限制。另一方面，高温区奥氏体均匀化所需时间较长。而且高温区容易脱碳等。低温区加热速度慢，高温区扩散及均匀化时间相对较长。所以合金钢、高碳钢加热工艺的特点：出炉钢温相对较低，加热时间相对较长。且合金钢高碳钢的锻压轧制变形抗力也相对较大，对断面温差要求更严(温差更小)，对烧透性要求更强。所以在高温区停留的时间要相对延长，而且高碳钢表面容易脱碳，所以钢温不宜过高。对炉内气氛要有限定，对均热床炉膛压力也要做出限定。

高碳钢、合金钢加热时间较长，是同尺寸普通钢1.3-1.5倍，即加热时间应延长30-50％。而高碳钢、合金钢的加热温度(炉温)则比低碳钢或普通钢要低30-50℃。

加热工艺操作要点中，工艺温度的上限是在最快生产节奏，钢坯最快加热速度即最短加热时间条件下确定的；随着加热时间的延长——特别是钢坯在高温区域停留时间的延长，这个加热温度的上限要相应下调，同时炉膛压力和炉内气氛也做相应调整，以便减少钢坯氧化烧损脱碳，减小发生晶粒粗大，继而发生过热过烧的风险。也就是说：不同的生产节奏(不同的在炉时间)，其温度制度、供热制度、压力制度是不同的，而且波动或调整的幅度往往较大。热处理炉往往是比较独立的系统，生产节奏相对均衡稳定，其工艺温度(范围)波动或调整的幅度要小得多。轧钢加热炉与热处理炉最大的区别是：轧钢加热炉不仅受本体设备能力限制，而且主要受制于轧线的设备条件(设备能力、设备精度、设备完好性)以及轧制产品质量(各部位尺寸、形位公差、表面质量) 要求的限制，其生产节奏或钢坯在炉内的加热时间，具有很大的不可预见性。所以对转换规格的首件产品的温度工艺要做详细定位；对于同规格连续生产期间的各种节奏的温度区间要做详细定位，并对最后收尾一炉的炉温控制做一些补充说明。

4.3空炉装钢第一炉(即首件)各温控区炉温控制，炉温目标值设定原则方法开炉第一炉或转换规格，首件加热时间与各热工参数之间对应关系。

以炉内满炉坯料，件数220-225，规格KKD-65(钢坯在炉内，尚未出炉) 为例：

状态一加热时间4.5-5.5h(在炉时间，从装炉计时，到炉头出料端止)

预热工艺(常规工艺)700-1100℃，目标值设定1000-1030℃；加热一段工艺(常规工艺)1150-1280℃，目标值设定1250-1270℃；加热二段工艺(常规工艺)1240-1280℃，目标值设定1250-1270℃；均热工艺(常规工艺) 1220-1260℃，目标值设定1240-1255℃。具备随时出钢条件。

状态二加热时间5.5-6.5h(在炉时间，从装炉到炉头出料端)。

预热工艺(内控工艺)700-1050℃，目标值设定950-980℃；加热一段工艺 (内控工艺)1150-1260℃，目标值设定1220-1240℃；加热二段工艺(内控工艺)1230-1270℃，目标值设定1240-1260℃；均热工艺1220-1260℃(常规工艺)，目标值设定1235-1255℃。具备随时出钢条件。

状态三加热时间6.5-7.5h(在炉时间，从装炉到炉头出料端)。

预热工艺(内控工艺)700-1000℃，烧嘴关闭；加热一段工艺(内控工艺) 1100-1240，目标值设定1200-1220℃；加热二段工艺(内控工艺)1180-1240℃，目标值设定1210-1230℃；均热工艺(内控工艺)1210-1250℃，目标值设定 1235-1245℃。具备随时出钢条件。

状态四加热时间7.5-8.5h(在炉时间，从装炉到炉头出料端)。

预热工艺(内控工艺)700-1000℃，关闭烧嘴，无设定(手动)；加热一段工艺(内控工艺)1000-1200℃，目标值设定1100-1150℃；加热二段工艺(内控工艺)1100-1200，自动设定1150-1180℃；均热工艺(内控工艺)1200-1240，自动设定1200-1230℃。

状态五加热时间>10h(在炉时间，从装炉到炉头出料端)。

预热工艺(内控工艺)<900℃，关闭烧嘴；加热一段工艺(内控工艺) 1000-1150℃，关闭烧嘴；加热二段工艺(内控工艺)1050-1180℃，自动设定 1130-1160℃；均热工艺(内控工艺)1150-1220℃，自动设定1180-1210℃。

状态六加热时间>12小时(在炉时间，从装炉到炉头出料端)。

预热工艺(内控)<900℃，关闭烧嘴；加热一段工艺(内控)900-1150℃，关闭烧嘴；加热二段工艺(内控)1000-1180℃，自动设定1130-1160℃；均热工艺(内控)1150-1220℃，自动设定1170-1200℃。

总结：受更换模具影响，加热时间不确定；受开轧前期初期产品尺寸测量、检查、调整等影响，加热时间不确定；开轧后，随着轧制的进行，炉内坯料在炉时间逐渐变短(再综合钢坯表面氧化铁皮厚度，轧制功率，终轧温度等)，时间到哪一档，各支段炉温就按相应的档来控制。确保不“过度”加热，也不“欠”加热。特别是坯料减重以后，各段炉温更需要精准控制，尽量减少氧化烧损脱碳，过热过烧更不允许。

4.4连续生产(炉内满炉坯料，并继续边出边装状态)各温控区炉温控制，炉温目标值设定原则方法。

状态一(最大节奏)：KKD-65生产节奏45-50件/小时，八小时班产350-400 件，平均在炉时间4.5-5.0小时。

预热段：工艺炉温700-1100℃，设定炉温1000-1050℃；加热一段：工艺炉温1150-1280℃，设定炉温1250-1270℃；加热二段：工艺炉温1240-1280℃，设定炉温1250-1270℃；均热段：工艺炉温1220-1260℃，设定炉温1245-1255℃。

总煤气量(供热往炉尾分配)：4500-5000m

状态二(一般节奏)：KKD-65生产节奏30-40件/小时，八小时班产230-280 件，平均在炉时间6.5-7.0小时。

预热段：工艺炉温700-1100℃，设定炉温900-950℃；加热一段：工艺炉温1150-1280℃，设定炉温1210-1240℃；加热二段：工艺炉温1240-1280℃，设定炉温1250-1270℃；均热段：工艺炉温1220-1260℃，设定炉温1245-1255℃。

总煤气量：炉尾煤气量适当减少，供热逐渐前移，往炉头高温区分配， 3000-3500m

状态三(较低节奏)：KKD-65生产节奏<20件/小时，八小时班产150-200 件，平均在炉时间>8.0小时。

预热段：工艺炉温700-1100℃，关闭烧嘴；加热一段：工艺炉温 1150-1280℃，设定炉温1170-1200℃；加热二段：工艺炉温1240-1280℃，设定炉温1230-1250℃；均热段：工艺炉温1220-1260℃，设定炉温1230-1250℃。

总煤气量：供热进一步分配至炉头，限制炉尾炉温，1500-2500m

状态四(初停阶段≥60分钟)——执行停轧降温制度。

预热段：工艺温度700-1100℃，关闭烧嘴，炉温<850℃；加热一段：工艺温度1150-1280℃(内控1100-1220℃)，设定炉温<1150℃或关闭烧嘴；加热二段：工艺温度1240-1280℃(内控1180-1230℃)，设定炉温<1200℃；均热段：工艺温度1220-1260℃(内控1200-1250℃)，设定炉温<1240℃；

总煤气量：<1500m3/h。总助燃风量：5000-7000m

状态五(长停阶段≥120分钟)

预热段：工艺温度700-1100℃，关闭烧嘴，炉温<800℃；加热一段：工艺温度1150-1280℃(内控1000-1180℃)，设定炉温<1100℃或关闭烧嘴；加热二段：工艺温度1240-1280℃(内控1100-1180℃)，设定炉温<1150℃或关闭部分烧嘴；均热段：工艺温度1220-1260℃(内控1150-1230℃)，设定炉温<1200℃或关闭部分烧嘴；

总煤气量：<1000m

状态六(设备故障处理完毕，准备启动以及恢复生产初期，热工参数描述)

均热段：工艺温度1220-1260℃，控温具备轧制的最低温度控制 1220-1250℃；均热段气氛明显还原性，风量不变800-1300m3/h，将燃气量配到 400m

状态七(同状态三)：加热时间7.5-8.5h，启动后逐渐过度到慢节奏状态。

状态八(同状态二)：加热时间6.5-7.0h，由慢节奏逐渐过渡到中等节奏状态。

状态九(同状态一)：加热时间5.0-5.5h全线提温，由中等节奏逐渐过渡到最快节奏状态。

4.5最后一炉(尾件，即后续不再装料，清空炉子前)各温控区炉温控制，炉温目标值设定原则方法。

收尾一炉钢生产时，最后一部分坯料要求延后一段保持炉温。即尾件运行到加热一段热段，预热段暂不降温，保持中限。尾件运行到加热二段热段，加热一段热段暂不降温，保持中限，预热段可以降温。尾件运行到均热段，加热二段热段暂不降温，保持中限，加热一段热段、预热段降温。在尾件出炉之前，加热二段热段、均热段炉温均要求在工艺温度范围内，直至尾件出完炉，加热二段热段、均热段炉温才作调整。同时，尾件进入加热二段热段后，应适当保持炉膛压力。尾件的钢坯尚需随后空料的温控区继续补热，而不是将随后空料温控区的炉温降到末尾钢坯表面温度以下，否则，随后空料的温控区炉壁不但不会给予末尾钢坯加热或补热，反而会吸收尾件钢坯的辐射热，使尾件钢坯表面温度降低，尾件钢温不能满足车轮轧制要求，可能会导致轧制尺寸不合、凹陷等表面质量问题。

5.炉膛压力的测量与控制

炉膛压力是火焰炉一个重要的热工参数。特别是对于钢坯锻压轧制前的高温加热炉来说，炉膛压力这个重要热工参数必须准确测量，而且要正确控制。所谓炉膛压力控制，是对出料炉门坎即钢坯出炉前均热床炉底表面高度炉膛内表压力的控制。它是炉内均热段炉底平面高度上的绝对压力与外界同高度的大气压力的差值。

生产条件下(炉温、换热器前后烟温，热风温度相近条件下)，以炉温 1200-1280；换热器前烟温600-700℃；换热器后烟温300-450℃；热风温度 330-480℃为例，炉膛压力与燃烧产物生成量、烟道闸门开度关系，如表1所示。

表1炉膛压力与燃烧产物生成量、烟道闸门开度的关系

从上表中可以看出，生产节奏不同，炉子供热负荷或燃烧产物量相差很大。如烟闸处于全开状态，即开度100％，则满负荷时，出料门坎炉压为-1～+1Pa；最小负荷时，出料门坎炉压为-14～-16Pa。假如没有炉压测量与控制系统，仅凭经验，无法在不同的生产节奏下，准确地将出料门坎的炉压控制在微正压 (+1～+3Pa)状态。

5.1炉压目标值的设定规则

5.1.1正常生产期间，炉压目标值设定为-2～-4Pa。因为排烟口在装料门附近的炉顶上，整个装料门处于较大负压状态，当装料门开启时，从装料门吸入大量冷风，使得进入烟道的烟气量增多，同时降低了烟气温度，出料门坎的炉膛压力立即上升5～7Pa。当炉压目标值设定为-2～-4Pa时，出料门坎的压力实际处在+1～+3Pa的微正压状态下。

5.1.2程序设定，一旦装料门关闭5分钟后，炉压设定值自动升高5～7Pa，即自动由原来的-2～-4Pa，补偿到+1～+3Pa状态。

5.1.3在慢节奏或停轧待轧阶段，适当将炉压目标值设定为-1～+1帕，经过自动补偿，装出料炉门关闭时，出料门坎实际炉压处于+5～+7Pa状态。

6.烟道三温度的测量与控制

通过长期对生产实践的总结，发现烟道内三个关联温度(包括内换热器前烟气温度、换热器后烟气温度、空气预热温度)，特别是换热器后烟气温度的水平往往可以反映或反馈一些重要信息。特别是炉子抽力是否富裕，炉子空燃比配置是否合理，炉子气密性是否严密，炉温设定与生产节奏是否匹配等等都有密切关联。

三温度偏低，特别是换热器后烟温低于280-300℃，甚至≤250℃，可能存在以下值得关注的问题：炉子气密性不良，负压位置有较大开口，例如装料炉门开启吸入大量冷风；烟道抽力不足，炉压过大，烟气无法全部进入烟道；助燃风配比严重过剩，燃烧产物量多，烟气温度低；低温区炉温设定值偏低，供热不足，等等。这种情况多出现在满负荷快节奏状态下，供热负荷大，出炉热钢带走热量多，入炉冷钢吸收大量热能，炉况不顺，炉子超负荷运行。

三温度偏高，特别是换热器后烟温高于450-480℃，甚至≥500℃。可能存在以下值得关注的问题：炉尾不装钢，而低温区炉温偏高设置，没有冷钢吸热，大量热能进入烟道；抽力富裕，烟闸开度较大，炉膛压力呈较大负压状态，较多的热量进入烟道；烟气中残余煤气偏多，进入烟道二次燃烧；空气换热器换热效率偏低，空气预热效果较差，等等。这种情况绝大多数出现在炉尾不装钢或长时间停轧待轧状态，低温区降温不及时，炉膛压力呈负压或炉膛压力偏小。如果生产中出现了以上两种情况，都要查明原因，积极采取补救措施，使烟道三温度在合理温度区间运行，达到加热质量、设备保护、节能降耗的最佳状态。

7.绘制关键热工参数运行趋势记录曲线

通过对重要关键热工参数运行趋势记录曲线的统计分析，及时发现并跟踪设备劣化趋势，做到适时维护或检修，保证设备精度，使设备始终处于完好稳定顺行状态。关注烟道三温度运行水平；关注炉压曲线；烟闸开度调节曲线；关注各支段燃气流量和助燃风流量同步性，比值(空燃比)波动性或跳动性。经常对炉子气密性，炉膛压力的平衡值校验，特别是设备大中修后的开炉阶段。对炉膛压力的最大最小值进行测试，对空燃比进行精确调节，对安全风量给予关注等。经常检查自动控制状态下，热工参数设定是否合理等等。

其他方面，如对重要经济技术指标——产品合格率，生产效率，炉子运行热效率，炉子单耗等定期进行统计分析，做到持续改进。

本发明的有益效果如下：

制定了炉温控制规则，分三种模式设定炉温目标值，编制了严谨的作业指导书，采用标准化操作。炉温目标值尚需加热工主观判断人工设定，企业加强对加热工理论和实操技能的培训，指导加热工掌握炉温设定的原理或规则，减少判断失误的概率。

制定了各温控区空燃比及安全风配置规则，已经将空燃比编入到自动控制程序中。加热工仅需根据生产节奏变化，对各温控区空燃比修正系数进行微调。实现自动控制后，大大减少了人为失误。

炉膛压力测点选在均热段出料炉门区域的内环炉壁，距离炉底上方 200-250mm高度的位置。此点为距出料炉门坎最近，最能真实反映出料炉门区域炉底高度上炉膛压力水平的最佳点位。炉膛压力参数已经编入自动控制程序中，且具有自动补偿功能。

对烟道内三个温度给予足够关注。烟道三温度能够反馈低温区炉温设定、空燃比设定以及炉膛压力设定是否合适，炉子气密性是否良好，炉子是否顺行，是否实现节能降耗减排目标。

对重要关键热工参数运行趋势记录曲线的查询及追溯。炉温曲线追溯，炉膛压力曲线，烟闸开度曲线，烟道三温度曲线，空燃比曲线等等。

运用以上加热炉热工参数测量与控制方法对车轮钢坯进行加热，车轮钢坯轧制的合格率的数据达到99％以上，如表2所示：

表2轧制合格率

钢坯加热的效率也大大提高，效能达到了90％左右，具体数据如下：

2022年5月6日8:00-16:00，班产HESA-65-1计402件，煤气用量24600m

吨钢单耗降低，加热炉的热效率得到提升，具体数据如下：班产HESA-65-1 计402件，投料重413kg，耗煤气24600m

单耗1.425GJ/吨，对应加热炉的热效率为60％；单耗1.355GJ/吨，对应加热炉的热效率为63％。

以上所述，只是解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。