減少Ni—Cr耐熱鋼σ相析出的溫度控制方法探討

楊立清　楊舒羽　程磊

摘要：有效控制冶煉溫度的動態過程有利于減少鎂還原罐用Ni-Cr耐熱鋼有害相σ相析出，延長還原罐的使用壽命，降低生產成本。文章研究并建立了常規PID控制及模糊PID控制在鎂還原爐溫度控制過程中的仿真模型，Simulink仿真結果表明，模糊PID溫度控制方法在溫度上升控制的動態過程中，特性參數指標明顯優于標準PID控制，可以減少σ相析出。

關鍵詞：PID系統；溫度控制；Ni-Cr耐熱鋼；σ相析出；鎂還原罐 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF355 文章編號：1009-2374（2016）03-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.013

高鉻鎳耐熱鋼還原罐主要用于冶煉鎂，冶煉時，鎂還原罐高溫狀態，熔煉腔中溫度高達950℃～1200℃，即使在還原罐換料階段，其溫度也在800℃左右。因此，在升溫及急劇降溫下，還原罐的服役壽命會大大降低，使用3個月左右即會失效。究其原因，在上述運行環境下，Ni-Cr耐熱鋼高溫氧化易析出σ相，還原罐產生裂紋導致穿透開裂。同時在應力作用下，還原罐易發生凹陷變形開裂。因此，為了減少σ相的析出，在冶煉鎂過程中，溫度的控制方法尤為重要。對此，本文比較研究了傳統PID控制模型與模糊PID控制模型在鎂還原過程的特點。

1 PID控制模型

PID控制系統主要用于溫度控制。PID控制器是一種線性閉環控制器，它根據給定輸入值r（t）與實際輸出值x（t）構成控制偏差，如式（1）：

將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制，構成PID控制器。

PID控制器的控制信號y（t）由e（t）及其對時間的積分、微分三部分聯合作用產生，如式（2）：

PID控制器最終理想的控制效果是，即x（t）=r（t）。……