【正文】 制系統(tǒng)也是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)爐膛保護(hù)氣體的排氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)爐膛壓力的穩(wěn)定，一旦爐膛壓力超過(guò)一定值時(shí)，便會(huì)發(fā)出報(bào)警。爐溫串級(jí)控制系統(tǒng)保證了爐溫控制在允許的范圍之內(nèi)，并通過(guò)空燃比控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣和燃料比值符合要求，既降低了成本，也保證了退火的質(zhì)量。 總體測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖從以上分析我們可以設(shè)計(jì)出罩式退火爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的總體原理圖。② 壓力參數(shù)此設(shè)計(jì)中涉及到幾個(gè)重要的壓力參數(shù)，包括爐膛壓力、燃料壓力等，兩者都可采用一個(gè)單回路控制系統(tǒng)來(lái)控制。可以考慮通過(guò)鋼卷內(nèi)部溫度與爐膛溫度組成一個(gè)溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫的控制。⑶ 從罩式退火爐運(yùn)行系統(tǒng)的參數(shù)看，可以從溫度參數(shù)、壓力參數(shù)和流量參數(shù)上考慮。在退火爐升溫前必須經(jīng)過(guò)預(yù)吹洗和吹洗的過(guò)程，這期間向退火爐通入保護(hù)氣體，通入保護(hù)氣體的流量和時(shí)間也需要得到控制，可以采用調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的進(jìn)氣閥和出氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸Ｗo(hù)氣體直接影響爐膛的壓力和產(chǎn)品的質(zhì)量。⑵ 從罩式退火爐運(yùn)行過(guò)程看，罩式退火爐運(yùn)行過(guò)程分為升溫、保溫和降溫過(guò)程。 總體設(shè)計(jì)思路我們可以從罩式退火爐的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程、參數(shù)要求來(lái)理清一下設(shè)計(jì)的思路。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用，行程控制的方式滿(mǎn)足快冷過(guò)程的工藝要求。⑷ 旁路風(fēng)機(jī)及旁路冷卻閥的行程控制在退火過(guò)程的快冷過(guò)程中，旁路冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)不同介質(zhì)和不同溫度情況下也有不同要求。⑶ 循環(huán)風(fēng)機(jī)的變頻控制在退火過(guò)程中，爐內(nèi)氣氛隨工藝過(guò)程不同而不同，這對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)要求較高，在不同介質(zhì)和不同溫度情況下的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需進(jìn)行變速控制，此處采用西門(mén)子變頻器進(jìn)行風(fēng)機(jī)變速控制。根據(jù)此罩式爐設(shè)備情況，退火過(guò)程的燃燒控制PID調(diào)節(jié)器采用串級(jí)控制調(diào)節(jié)來(lái)完成，溫度環(huán)為主環(huán)，燃?xì)饬髁繛楦杯h(huán)控制，并在副環(huán)控制中進(jìn)行相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)校正值系數(shù)來(lái)優(yōu)化流量值的設(shè)定值。⑵ 退火過(guò)程溫度控制退火過(guò)程溫度按工藝過(guò)程分為兩段，加熱段和均熱段。氫氣流量調(diào)節(jié)閥采用時(shí)序控制。重要控制回路的實(shí)現(xiàn)方法：⑴ 氫氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)退火加熱和均熱期間要進(jìn)行氫氣吹掃，在保證鋼卷質(zhì)量情況下使用最少的氫氣流量，以節(jié)能降耗、節(jié)約成本，而且爐內(nèi)氣氛壓力必須保持穩(wěn)定。本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)PLC控制2臺(tái)全氫罩式退火爐的系統(tǒng)模式，系統(tǒng)由SIEMENS公司的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)組成，包括S7－400控制器，分布式I/O ET200，OP操作面板和CIMPLICITY顯示基本監(jiān)控畫(huà)面。在冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了普遍應(yīng)用。 全氫罩式退火爐自動(dòng)控制全氫罩式爐是一種目前退火工藝水平很高的罩式退火設(shè)備，具有生產(chǎn)效率高、退火產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，介質(zhì)、能量消耗低等優(yōu)點(diǎn)，是改善和提高冷軋產(chǎn)品特別是冷軋帶鋼表面質(zhì)量的重要設(shè)備，其主要優(yōu)點(diǎn)是利用氫氣的強(qiáng)還原性和密度小、熱傳導(dǎo)性高等特點(diǎn), 與高速旋轉(zhuǎn)的爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)相配合, 使?fàn)t內(nèi)氣氛具有高的流動(dòng)速度和傳熱速度, 爐溫均勻。一機(jī)多用，用一人操作即可，從而減少車(chē)間工藝定員。 在罩式退火爐上應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)，操作直觀方便，深受現(xiàn)場(chǎng)工人的歡迎。為了方便操作，減少電網(wǎng)對(duì)控制系統(tǒng)的影響，系統(tǒng)采用了直觀的人機(jī)對(duì)話(huà)的形式輸入各種參數(shù)，調(diào)節(jié)器采用脈寬調(diào)制型過(guò)零觸發(fā)控制方式。在溫控過(guò)程中，根據(jù)要求可隨時(shí)監(jiān)視當(dāng)前程序段設(shè)定值大小。它可以存儲(chǔ)6條8段的溫度程序控制曲線(xiàn)，%，時(shí)間設(shè)定范圍為1~999min，具有4種工作狀態(tài)，也可由操作者在裝置板上自行設(shè)定各程度段的溫度值和時(shí)間值，超上、下限報(bào)警值和PID值，當(dāng)按工藝要求編程結(jié)束，可按鍵復(fù)查，對(duì)所預(yù)設(shè)置參數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，校核無(wú)誤后按下“運(yùn)行”鍵。罩式退火爐溫度控制系統(tǒng)選用TCW型溫度程序控制器（內(nèi)設(shè)Intel8039單片微型計(jì)算機(jī)）為主進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度調(diào)節(jié)控制，配以記錄儀表、檢測(cè)裝置、變送裝置和大電流可控硅觸發(fā)模塊組成微機(jī)程序控制系統(tǒng)。 罩式退火爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)常用的控制方案 罩式退火爐微機(jī)控制自80年代以來(lái)，許多國(guó)家采用了一種與爐體一體化帶有微機(jī)的智能化溫控裝置，并取得了良好的效果。在每一過(guò)程進(jìn)行前，必須先檢查相應(yīng)的設(shè)備是否完好，狀況是否符合要求。⑹ 二次冷卻。⑸ 一次冷卻。熱吹一直持續(xù)到保溫結(jié)束。冷吹結(jié)束，扣上外罩，用點(diǎn)火棒按順時(shí)針?lè)较?，逐個(gè)將燒嘴點(diǎn)著，開(kāi)始加熱升溫、保溫過(guò)程。有的車(chē)間采氣檢驗(yàn)合格后，方結(jié)束冷吹，以保安全。密封檢查合格，打開(kāi)保護(hù)氣體進(jìn)出口閥，用保護(hù)氣體趕走內(nèi)罩里空氣，冷吹時(shí)間一般為3h。9快速冷卻。7空冷。5高溫加熱。3預(yù)吹洗。1裝料。然后進(jìn)行密封檢查。⑵ 扣內(nèi)罩、密封檢查。當(dāng)鋼卷規(guī)格不同時(shí)，按上薄下厚、上窄下寬、上小下大的原則配料。收料時(shí)要檢查與核對(duì)來(lái)料，如有松卷、中心阻塞等現(xiàn)象要及時(shí)處理。⑺ 罩式爐用吊具 目前較先進(jìn)的大型罩式爐在生產(chǎn)過(guò)程中主要使用兩種吊具，一種是立式吊鉗，另一種是對(duì)流板吊具（也用于保護(hù)罩或冷卻罩）。曾對(duì)最終冷卻臺(tái)頂部對(duì)流板采用過(guò)此種改進(jìn)，解決了上述操作困難問(wèn)題。頂部對(duì)流板在國(guó)內(nèi)各種罩式爐中均有設(shè)計(jì)，可是在生產(chǎn)中絕大部分不使用，其原因是頂部對(duì)流板直徑小于鋼卷外徑，又蓋放到鋼卷垛頂部，蓋上或吊卸十分困難，又不安全。中間對(duì)流板位于鋼卷之間，兩面均帶有導(dǎo)向條，中間夾焊平板，主要作用是使保護(hù)氣體氣流通過(guò)鋼卷端部進(jìn)行加熱或冷卻，是熱交換的重要手段，其次，對(duì)兩個(gè)鋼卷進(jìn)行隔離，防止鋼卷在退火過(guò)程中鋼卷端部粘連。⑹ 對(duì)流板對(duì)流板又分底部對(duì)流板、中間對(duì)流板以及頂部對(duì)流板。保護(hù)罩的設(shè)計(jì)要求是導(dǎo)熱性能好、傳熱面積大、造價(jià)低、使用壽命長(zhǎng)。⑸ 保護(hù)罩生產(chǎn)時(shí)保護(hù)罩位于鋼卷垛與加熱罩之間，罩式爐通過(guò)保護(hù)罩對(duì)鋼卷進(jìn)行間接加熱或冷卻。在分流風(fēng)機(jī)出口管路中安裝一個(gè)控制蝶閥，不使用分流冷卻設(shè)備時(shí)，關(guān)閉此蝶閥。高溫急劇下降保護(hù)罩可能產(chǎn)生輕微的不密封現(xiàn)象。溫度過(guò)高時(shí)接通分流快速冷卻設(shè)備不能起到提高冷卻速度的作用。設(shè)備主要由分流風(fēng)機(jī)、冷卻器、控制蝶閥、波形管以及管路等組成。而另外安裝一套單獨(dú)系統(tǒng)，包括一臺(tái)分流風(fēng)機(jī)、冷卻器、控制蝶閥以及管路等。這種冷卻方式，爐臺(tái)數(shù)量多，長(zhǎng)期應(yīng)用于大生產(chǎn)，安全無(wú)把握，不宜提倡。但因冷卻器盤(pán)圓形管裝在爐臺(tái)分流盤(pán)中，加熱階段不能通入冷卻水，只有在冷卻階段高溫（500℃）通冷卻水，這樣對(duì)冷卻器管的材質(zhì)和形狀等提出較高要求，而且冷卻器的能力也受到限制，尤其在操作時(shí)必須認(rèn)真遵守操作程序，以免發(fā)生爆炸事故?？焖倮鋮s設(shè)備可以為分流快速冷卻設(shè)備和全流快速冷卻設(shè)備兩種。在罩式爐整個(gè)退火過(guò)程中，加熱時(shí)間進(jìn)一步縮短還是有限度的，而冷卻階段采用快速冷卻設(shè)備，對(duì)于縮短冷卻時(shí)間，提高退火能力還是大有潛力的。開(kāi)始吊出加熱罩時(shí)，爐內(nèi)溫度在700℃左右，這時(shí)與室溫的溫度梯度較大，爐溫下降較快。帶有分流快速冷卻設(shè)備的罩式爐冷卻階段占用時(shí)間和加熱階段占用時(shí)間一般情況下是各占一半。⑷ 快速冷卻設(shè)備① 快速冷卻設(shè)備的作用及型式在罩式爐冷卻階段使用快速冷卻設(shè)備。爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)爐內(nèi)保護(hù)氣體不能進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，爐內(nèi)上部溫度高，底部溫度低，鋼卷垛外圈溫度高，內(nèi)圈溫度低，產(chǎn)生了爐溫不均勻。爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)的時(shí)候，爐內(nèi)保護(hù)氣體不能進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，加熱時(shí)，其熱量只能是利用鋼卷外圈徑向和保護(hù)罩壁之間的輻射熱方式來(lái)傳遞，而鋼卷層間縱向?qū)α鱾鳠崾艿接绊?。?jīng)過(guò)對(duì)流板回到鋼卷內(nèi)腔的保護(hù)氣體流回爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)入口處，這樣形成連續(xù)不間斷的循環(huán)保護(hù)氣體氣流。爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)立式安裝在爐臺(tái)中心，保護(hù)罩內(nèi)的保護(hù)氣體進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，從加熱開(kāi)始直到冷卻結(jié)束出爐，整個(gè)退火周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。爐臺(tái)應(yīng)該具備承載能力、抵抗反復(fù)加熱和冷卻變形能力，并應(yīng)具有不漏氣、絕熱性能好、蓄熱量小以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 在組織罩式爐生產(chǎn)的時(shí)候，應(yīng)以不影響生產(chǎn)和浪費(fèi)煤氣為原則，加熱結(jié)束的加熱罩，必須立即扣到另一個(gè)準(zhǔn)備生產(chǎn)的爐臺(tái)上，一般情況下不允許熱狀態(tài)加熱罩落地。⑵ 爐臺(tái)爐臺(tái)是罩式爐的主體設(shè)備，從某種意義上講，也可以說(shuō)是罩式爐的永久性設(shè)備。加熱罩在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求減輕重量，特別是當(dāng)加熱罩的重量已成為車(chē)間起重能力的決定因素時(shí)，就更應(yīng)該考慮。⑴ 加熱罩加熱罩是單垛式緊卷罩式爐的主要設(shè)備。⑤ 采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)對(duì)退火工藝實(shí)現(xiàn)程序控制和監(jiān)督。③ 退火過(guò)程中煤氣、保護(hù)氣體、冷卻水以及電力等能源消耗應(yīng)盡量少，從而降低退火產(chǎn)品成本。單垛式緊卷罩式退火爐設(shè)備設(shè)計(jì)一般應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：① 為了使退火鋼卷的力學(xué)性能均勻，必須均勻地、快速地對(duì)鋼卷進(jìn)行加熱。分流快冷工藝?yán)鋮s水排水溫度：≤42℃；爐臺(tái)冷卻水用量：3~5m3/h。爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)能力：風(fēng)量為20000~24000m3/h，風(fēng)壓為1200Pa。保護(hù)氣體最大消耗量：30m3/h?？諝忸A(yù)熱溫度：250~300℃；最大廢氣量：1080m3/h。燒嘴前空氣壓力：3000~3500Pa。燒嘴：低壓套管式燒嘴，兩列交錯(cuò)切向布置；燒嘴前煤氣壓力：3000~3500Pa。加熱罩小時(shí)能力：2t/h。鋼卷最大卷重：15t；最大裝爐量：60t。技術(shù)性能主要包括：爐型：185/440型單垛式緊卷罩式爐；退火鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、深沖鋼以及低合金鋼；用途：在保護(hù)氣體下進(jìn)行再結(jié)晶光亮退火；退火鋼卷最大外徑：φ1850mm。 單垛式緊卷罩式爐技術(shù)性能及設(shè)備構(gòu)成單垛式緊卷罩式爐由于退火鋼種、爐型以及供應(yīng)能源條件等原因，技術(shù)性能各有不同。60年代，高壓噴射式燒嘴為雙列切向布置，并有平行或交錯(cuò)兩種布置方式，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為雙列燒嘴交錯(cuò)方式布置為好，并將下排煙方式改為上排煙方式。裝有一般爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)。50年代，單垛緊卷罩式爐加熱罩采用高壓噴射式煤氣燒嘴單列徑向布置，加熱罩爐襯是輕質(zhì)粘土磚砌筑。最大卷重有15t、19t、21t以及45t等。 目前我國(guó)主要大型鋼鐵公司冷軋鋼卷最大外徑有1800mm、1850mm、2000mm、2050mm、2500mm以及2550mm..鋼卷垛最大高度有4200mm、4400mm、4600mm、4900mm以及5300mm。 為了提高退火能力，必須增加裝爐量，裝爐量大小取決于卷重和裝料高度。 例如：爐型為200/460型，200代表退火鋼卷最大外徑為200cm；460代表退火鋼卷垛最大高度為460cm。，從圖中可以看出，因鋼種不同，工藝流程圖也有所不同，如冷軋退火常見(jiàn)的普通深沖板從原料經(jīng)過(guò)酸洗、冷軋、退火、平整、剪切等工序，而鍍鋅板則需要經(jīng)過(guò)一個(gè)連續(xù)鍍鋅的工序。其中的冷連軋包括退火爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)。軋區(qū)的任務(wù)是把鋼區(qū)來(lái)的鑄坯軋制或用其他工藝生產(chǎn)各種成品鋼材，主要是板（熱軋板帶、中厚板、冷軋板帶、各類(lèi)涂層鍍層板等）、管（無(wú)縫鋼管、電焊鋼管、大口徑鋼管、各種異型鋼管等）、型材（棒、線(xiàn)、重軌、H型鋼等）和其他鋼材（火車(chē)輪箍等）。冷軋生產(chǎn)的板、卷還要進(jìn)行平整機(jī)平整、檢查涂油、卷取、打捆等，而后作為成品入庫(kù)。板卷熱處理一般采用罩式退火爐，并在其內(nèi)罩通入保護(hù)氣體（HN2等）。酸洗后的鋼板送冷軋機(jī)組進(jìn)行連續(xù)軋制。鋼板酸洗后需經(jīng)清水漂洗，以除去鋼板表面上殘留的酸液，有的還要進(jìn)行堿洗。部分冷軋產(chǎn)品將在表面鍍（涂）以金屬鍍層或非金屬涂層，生產(chǎn)鍍（涂）層帶鋼（鋼板）。冷軋生產(chǎn)以熱軋產(chǎn)品（主要是熱軋板、卷）為原料，經(jīng)酸洗去除其表面的氧化鐵皮后通過(guò)冷軋機(jī)在常溫下進(jìn)行軋制。系統(tǒng)整定就是對(duì)一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)并安裝就緒的控制系統(tǒng)，通過(guò)控制器參數(shù)（δ、TI、TD）的調(diào)整，使得系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程達(dá)到最為滿(mǎn)意的質(zhì)量指標(biāo)要求。這一過(guò)程是通過(guò)控制器上的手動(dòng)－自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)從手動(dòng)位置切換到自動(dòng)位置來(lái)完成的，但是這種切換必須保證無(wú)擾動(dòng)地進(jìn)行。這樣，只要知道了對(duì)象、控制閥和測(cè)量變送裝置放大倍數(shù)的正負(fù)，再根據(jù)開(kāi)環(huán)總放大倍數(shù)必須為負(fù)的要求，就可以確定出控制器的正、反作用。控制器控制規(guī)律的選擇可以參照下面一些基本原則：① 對(duì)于不太重要的參數(shù)，例如中間儲(chǔ)罐的液位、熱量回收預(yù)熱系統(tǒng)等，控制一般要求不太嚴(yán)格，可考慮比例控制，甚至采用開(kāi)關(guān)控制；② 對(duì)于不太重要的參數(shù)，但是慣性較大，又不希望動(dòng)態(tài)偏差較大，可考慮采用比例－微分控制器，但是對(duì)于系統(tǒng)噪聲較大的參數(shù)，例如流量，則不能選用比例－微分控制器；③ 對(duì)于比較重要的，控制精度要求比較高參數(shù)，可采用比例積分控制器；④ 對(duì)于比較重要的，控制精度要求比較高，希望動(dòng)態(tài)偏差較小，被控對(duì)象的時(shí)間滯后比較大的參數(shù)，應(yīng)當(dāng)采用