連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制策略及其分析摘要：本文主要針對連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制展開分析，思考了連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制的具體的策略和優(yōu)化控制的措施，分析了一些比較可行的對策，希望能夠為今后的控制工作提供參考。關(guān)鍵詞：連續(xù)熱鍍鋅退火爐，優(yōu)化控制，策略刖言針對連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制工作，我們要考慮到優(yōu)化控制的需求和要求，同時，也應(yīng)該積極提高連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制的效果，采取更加有效合理的方法。1、連續(xù)熱鍍鋅退火爐的優(yōu)化控制的重要性退火爐是冷軋薄板連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，用于完成冷軋帶鋼熱鍍鋅前的退火工藝，對鋼帶的熱鍍鋅后的性能起到至關(guān)重要的作用。它的功能歸納為同時實現(xiàn)完成退火處理和表面凈化處理兩個方面作用。完成退火和還原后的鋼帶在退火爐內(nèi)通過快冷和均衡后，準確的控制入鋅鍋的溫度。熱鍍鋅的退火工藝經(jīng)歷了由老式熔劑法熱鍍鋅的線外退火到森吉米爾法線內(nèi)退火法，再到1965年美國阿姆柯公司研究成功改良森吉米爾法，直至目刖廣泛采用的美鋼聯(lián)法，退火工藝隨著時代的進步發(fā)生了歷史性的長足進步,近年來,退火爐的控制出現(xiàn)了許多新的技術(shù)和特點。“L”型退火爐是鍍鋅生產(chǎn)線的重要組成部分之一，熱鍍鋅板由于其獨特的防腐和加工性能，被廣泛地用于建筑業(yè)，容器制造業(yè)和家用電氣，尤其是近十幾年來，汽車工業(yè)大規(guī)模使用熱鍍鋅板，世界各國陸續(xù)建成了許多連續(xù)熱鍍鋅機組。鍍鋅扳要達到其各項性能指標，連續(xù)退火爐這道工序尤為關(guān)鍵。帶鋼經(jīng)過冷軋變形后，內(nèi)部發(fā)生晶粒的扭曲和破碎，導(dǎo)致加工硬化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，通常還需要經(jīng)過退火處理。退火是將帶鋼加熱到適當?shù)臏囟龋缓蠼?jīng)過一段時間的保溫，并按規(guī)定的速度進行冷卻，以此來獲得良好的工藝性能及使用性能。對冷軋卷的退火屬于再結(jié)晶退火，在這一過程中帶鋼的內(nèi)部組織將經(jīng)過回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大等三個主要過程。為了完成上述工藝過程，通常采用連續(xù)退火爐對帶鋼進行熱處理。臥式連續(xù)退火爐一般由預(yù)熱段、加熱段（包括加熱段和保溫段）、冷卻段等構(gòu)成。預(yù)熱段一般為不供熱段，主要利用從加熱段流過來的高溫?zé)煔鈱т撨M行預(yù)熱。根據(jù)帶鋼表面質(zhì)量和加熱速度的要求，加熱段可以選用明火焰直接加熱和輻射管間接加熱兩種方式。整個加熱段內(nèi)劃分為數(shù)個獨立控制區(qū)域，每一控制區(qū)域的燒嘴或輻射管可以進行單獨控制。冷卻段分為緩冷段和快冷段，緩冷段通常采用氣體噴射冷卻方式，快冷段一般采用水霧冷卻和水噴射冷卻，使帶鋼達到工藝要求的冷卻速度。除上述主要工藝段之外，在爐子入口段一般都設(shè)有事故冷卻段，在斷帶事故發(fā)生時用于冷卻從爐子入口端回退的帶鋼。在預(yù)熱段，還設(shè)有余熱回收裝置，用于對煙氣余熱的多級回收。高溫?zé)煔馐紫扔脕眍A(yù)熱助燃空氣，而后與帶鋼干燥用空氣進行熱交換，使最終排煙溫度進一步降低。在最終冷卻段后還設(shè)有帶鋼干燥段，利用熱空氣對帶鋼進行干燥。2、穩(wěn)定工況的優(yōu)化控制策略由于退火爐存在很多干擾因素，造成供熱參數(shù)短時間、小范圍偏離設(shè)定值，導(dǎo)致帶鋼出爐溫度偏離目標溫度，穩(wěn)定工況控制就是針對這種現(xiàn)象進行的反饋補圖1穩(wěn)態(tài)工況下退火爐的計算機控制流程簡圖首先根據(jù)穩(wěn)定工況控制模塊計算帶速vs以及帶鋼規(guī)格恒定不變時的爐溫設(shè)定值rf，然后將此爐溫下傳給基礎(chǔ)燃燒級，以控制實際爐溫。其次，在線檢測數(shù)據(jù)（包括帶溫s，爐溫f）反饋給穩(wěn)定工況控制模塊，若帶溫s相對于其設(shè)定值rs的誤差s在允許范圍之內(nèi)，則不改變爐溫或者稍作調(diào)整。若s超出允許誤差，則調(diào)整爐溫的同時調(diào)節(jié)帶速，以使帶溫盡快恢復(fù)到設(shè)定值rs15。此時的爐溫、帶速調(diào)整可參考變工況控制。穩(wěn)定工況控制是帶鋼退火爐過程控制的最基礎(chǔ)的形式，也是最簡單的形式。但是，隨著現(xiàn)代帶鋼連續(xù)熱鍍鋅工業(yè)向著產(chǎn)品多樣化的趨勢發(fā)展，帶鋼規(guī)格、鋼種、熱處理周期等是經(jīng)常變化的，單純采用穩(wěn)定工況控制是不能滿足生產(chǎn)需要的。這樣，對全爐動態(tài)模擬和控制的需求就愈來愈迫切，變工況控制隨之也成為連續(xù)退火爐優(yōu)化控制系統(tǒng)的研究熱點。3、變工況下的優(yōu)化控制策略變工況控制是指帶鋼規(guī)格、鋼種、退火爐產(chǎn)量（帶速）、熱處理周期等一項或多項改變時的控制。這是在退火爐全爐動態(tài)變化情況下的控制模式，僅僅靠設(shè)定爐溫不能滿足帶溫跟蹤的要求。20世紀90年代初，I.Ueda建立了穩(wěn)定工況和變工況控制系統(tǒng)，KazuhiroYahiro針對帶鋼連續(xù)退火爐建立爐溫-帶速協(xié)調(diào)優(yōu)化的專家控制系統(tǒng)。90年代中期我國田玉楚等人根據(jù)簡化的帶溫分布模型和帶溫跟蹤模型建立了帶鋼連續(xù)熱鍍鋅退火爐的混合智能控制系統(tǒng)。同時，日本學(xué)者NaoharuYoshitani10,18、AkihikoHasegawa等對帶鋼立式連續(xù)退火爐的控制策略進行了深入的研究，開發(fā)了基于傳熱模型的帶溫自適應(yīng)控制系統(tǒng)。DavidO.Marlow針對帶鋼連續(xù)退火爐火焰直接加熱段開發(fā)了變工況控制系統(tǒng)。由于各學(xué)者建立的控制系統(tǒng)均不相同，特別是所采用的控制理論以及在詳細的控制程序設(shè)計上存在明顯差別，但是在根本上都是基于相同的傳熱模型和帶溫響應(yīng)函數(shù)，即帶溫對爐溫、帶速和帶鋼規(guī)格等參數(shù)變化的響應(yīng)。4、基于智能優(yōu)化技術(shù)的控制策略智能優(yōu)化技術(shù)不需要對被控對象建立復(fù)雜的傳輸模型，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器以其強大的自學(xué)習(xí)能力，能夠?qū)Σ淮_定、不確知系統(tǒng)及擾動進行有效的控制。近年來，一方面隨著對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、模糊理論研究的不斷深入，智能控制器的精度和魯棒性越來越好；另一方面隨著人們對連續(xù)退火爐熱態(tài)特性研究不斷深入，如M.Renard等對退火爐快速噴吹冷卻段的實驗研究，M.M.Prieto等對帶鋼連續(xù)退火爐建立數(shù)學(xué)模型，并參考實驗結(jié)果進行對比研究，得出了退火爐多種傳熱特性，這些研究使得熱處理爐的傳熱特性日漸明晰。上述兩個方面推動了智能控制算法的應(yīng)用。如ShaoyuanLi等人用GGAP-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對熱鍍鋅退火爐進行了動態(tài)溫度特性的系統(tǒng)辨識，并對GGAP、MRAN、RANEKF、RAN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了比較研究。結(jié)論表明，GGAP網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點數(shù)量小于其它三種網(wǎng)絡(luò)的同時，無論是在計算時間、訓(xùn)練誤差還是測試誤差上均優(yōu)于其它網(wǎng)絡(luò)。Shin-YenogKim等對帶鋼輥冷段帶溫控制建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模型，并建立了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。F.J.Martinezde-Pis6n等應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對帶鋼連續(xù)退火爐帶溫優(yōu)化控制系統(tǒng)進行了研究，并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了靜態(tài)參數(shù)設(shè)定模型和動態(tài)帶溫模型，采用遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)進行爐溫和帶速設(shè)定值的動態(tài)優(yōu)化。這些年來快速發(fā)展的各種智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的引入等將會大大推動臥式退火爐計算機優(yōu)化控制技術(shù)的進步，也會顯著提高帶鋼臥式爐退火過程對帶鋼熱處理質(zhì)量的預(yù)測能力和控制精度及其系統(tǒng)的可靠性。結(jié)束語綜上所述，本文總結(jié)了連續(xù)熱鍍鋅