全氢罩式炉过程控制系统设计与开发
全氢罩式退火炉控制系统
全氢罩式退火炉控制系统陈开华（1．重庆钢铁集团公司电子有限责任公司重庆400080 2. 重钢电子公司）[摘要]介绍全氢罩式退火炉控制系统,采用模糊控制技术设计在线退火设定模型和温度控制器，编制基于S7-300PLC的退火炉系统控制软件和监控软件，形成具有自主知识产权的退火炉控制技术。
[关键词]全氢罩式退火炉；PLC；模糊控制；脉冲控制；程序控制Automatic Control System of Bell-Type Annealing Furnace with Pure HydrogenChen Kaihua1, Li Jianzhong 2（1. Electronic Co. Ltd Subsidiary To ChongQing Iron And Steel Industry Group，ChongQing 400080, China; 2. ChongGang Electronic Co.）Abstract: This thesis introduces the Control System of Bell Type Annealing Furnace with Pure Hydrogen which designs On-line Annealing set-point model and Temperature controller with the technology of fuzzy control, compiling the control software and supervising software of the Control System for Annealing Furnace based on S7-300PLC.Having been applied for patent, this technology of Annealing Furnace control rightfully enjoys intellectual property.Key W ords: Bell-Type Annealing Furnace of Pure Hydrogen ;PLC; Fuzzy Control; pulse control; program control[作者简介] 陈开华（1957—），男，重庆人，高级工程师，主要从事冶金工业自动控制系统的设计和研发工作。
全氢罩式退火炉的自动控制
Ｉ ｅ ｏｄ】 ｅ ｐ ｎ ｅｌ ｇｆ ａｅｗｔ ｐ ｒ ｈｄｏｅ， ｕｏ ａｃｃｎ ｏ ｔ ｐｒ ｕｅ Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｂ ｌ ｔ ｅａｎａｎ ｒ ｃ ｉ ｕｅ ｙｒｇｎ ａｔ ｔ ｏｔｌ ｅ ｅ ｔ ｌｙ ｉ ｕ ｎ ｈ ｍ ｉ ｒ， ｍ ａｒ
ｓｓｅ ｗｈｃ ｒ ｏ ｙ ｔｍ ｉｈａｅ ｃ ｍｍｕ ｉａｅ ｔ ｅｅ ｉｔ ｇＬ ｖ ｌ３ｐ ｏ ｕ ｔ ｎｓ ｈ ｄ ｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔｓｓｅ ａ ｄ ｎｃ ｔｄｗｉ ｔ ｘｓｉ ｅ ｅ ｒｄ ｃｉ ｃ ｅ ｕ ｅｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｎ ｈｈ ｎ ｏ
Ｃ ＹＣ（ｏａ ｅｌ ａｉ ｎ ｒｎ ｏｉｏｉｇｓｓ ｍ）ｏａ ｈｅｅｔｅ ｕｌ ａ ｔ ｔ ｏ ｔ ｌ ｆ ｈ ｅ Ｃ ｓ ｒｇ ｃｔ ｎａ ｄｃａ ｅｐ ｓ ｉ ｎ ｙｔ ｔ ｃ ｉ ｌ ｕｏ ｉ ｃ ｎｒ ｅｂ ｌ ｔ ｏ ｏ ｔｎ ｅ ｖ ｈｆ ｙ ｍａ ｃ ｏｏｔ ｌ
Ｈｙ ｒ ｇ ｎ ｄｏｅ
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（ｔｉｌ ｓ ｔ ｌ ｖ ｉｎ ｆＢ ｏｈ ｎＩ ｎａ ｄＳｅｌ ｏ Ｌｄ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ４ １ Ｓａｎｅ ｅ ￣ｏ ａ ｓａ ｏ ｎ ｔ ． ｔ．Ｓ ａ ｇ ａ ０ ３ ） ｓＳ ｅＤｉ ｏ ｒ ｅＣ ， ２
主要机械设备有炉台 、 阀站 、 液压站 、 终冷 台、 加热罩 、 冷却罩 、 内罩和其他辅助设备 ， 以下简要 说 明各设备的功能。 （ ） 台 ： 有循 环 风 机 、 内双支 热 电耦 、 １炉 配 炉 炉 底 弹 性热 电耦 、 加热 罩／ 却罩 接 近开 关 、 冷 内罩 接 近 开 关 ， 外 还 配有 一 套 液压 自动压 紧装 置用 于 夹 另 紧傲 松 内 罩 。 主要 功 能 包 括 循 环 风机 运 行 控 制 、 检 测 、 示 和 报 警 ； 内温 度 、 力 及 氧 含量 的在 显 炉 压 线控制 、 检测 、 显示和报警。 （） ２ 阀站 ： 每个炉 台配备一个 阀站。阀站 由氢 气系统 、 氮气系统 、 液压系统和废气管道等组成 ， 配有氧含量在线 监测探 头 、 气体压 力和压差控制 回路 、 相关安全监测仪表等 。主要功能为氢气 、 氮
冷轧带钢全氢罩式炉自动控制系统
１ 全氢 罩 式炉 生产 工 艺
全 氢罩式炉 生产工 艺过 程为 ： 台装料 ， 置 内罩 ， 炉 放 氢气 阀密封测试 ， 紧内罩 ， 台系统冷态密封 测试 ， 锁 炉 氮气预 吹扫 ， 吊扣 加热罩 ， 点火 ， 升温保 温 ， 氢气 吹 扫 ， 气 密测试 ， 热 带加 热罩冷却 （ 可选 ） 吊离加热 罩 ， ， 辐射冷却 ， 吊扣冷却 罩 ， 风冷 ， 喷淋 冷却 ， 氮气 后 吹扫 ， 吊离 冷却罩 ， 开 吊离 内罩 ， 台卸 松 炉 料。全氢 罩式炉生产过程分若 干阶段 ， 正常顺 序包 括 １ ４个阶
控制 系统 的功能。整个配置示 意如图 ２ ：
全氢 罩 式炉 是 当今世 界上 最为 常用 的冷轧 带钢 退 火设
备， 其具有 建设成本 低 、 运行 费用低 、 修费用 低 、 活性 高 、 维 灵 扩充性高 、 品质量 高的“ 产 三低三高 ” 特点 ， 从而在世 界上得到 广泛 的应 用。但在：０ ８－ — ３ ２ ０ － ４ ０ ， ０ 作者简介 ： 梁楚荣 （ ９ ６ ） 男 ， １ ７ 一 ， 广西平南人 ， 助理工程师 ， 从事 自动化 和仪表维护工作 。
８ ３
维普资讯
Ｅ ｕ ｐ ｎ ａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎｏ７ ２ ０ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ｍ ｎ ｆ ｃｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ０ ８ ｉ
２ 全 氢罩 式炉 自动化 控 制 系统
２１ 系统 组成 ．
成。主站 由电源模块 、 Ｐ Ｃ Ｕ模块 、 Ｐ通信模块组成安装 在控制 Ｃ
室 Ｐ Ｃ柜 内。通过 Ｃ Ｕ Ｄ Ｌ Ｐ — Ｐ接 口组 建 Ｐ Ｏ Ｕ Ｒ ￣Ｂ Ｓ现场控制 网 络， 下挂公 辅 Ｅ ２ ０ 终冷 台 Ｅ ２ ０ Ｔ０、 Ｔ ０ 。公辅 Ｅ ２ ０采集 包括 电 Ｔ０ 源短路器状态 除终 冷台以为 的所有设 备 以及介质 流量 压力监
浅谈全氢燃气罩式退火炉的温度控制
浅谈全氢燃气罩式退火炉的温度控制【摘要】全氢燃气罩式退火炉是冷轧带钢退火的一种主要设备，它对提高产品质量起着十分重要的作用。
由于其使用易爆的氢气作为保护气，因此对控制系统的要求是安全、可靠。
自控系统是退火工艺的核心，而自控系统主要是靠压力和温度控制，下面就谈谈唐山建龙冷轧厂全氢燃气罩式退火炉是如何进行温度控制的。
【关键词】全氢燃气罩式退火炉；工艺过程；自动控制；温度控制1.总述1.1简介唐山建龙冷轧厂的全氢燃气罩式退火炉生产线筹建于2007年12月，2008年5月36个炉台全部投入使用，目前运行状态良好。
本工程属于江苏凯特尔公司承包，电控部分由武汉海进承接。
1.2设备组成主体设备分为：19台加热罩，17台冷却罩，36座加热冷却炉台，24座终冷炉台，36套仪表阀架，2套液压系统，36套电控系统。
2.自动控制系统2.1基础自动化系统自动化控制系统采用德国西门子公司生产的S7-300PLC。
从每个炉台均完全独立的工艺特性出发，本着控制分散、管理集中的原则，每个炉台用一套S7-300PLC控制，CPU控制模块采用315-2DP。
36套S7-300PLC，通过6台交换机和光纤电缆连接成环状工业以太网，接成环状工业以太网的目的是为了提高工业以太网的可靠性。
现场各类检测信号通过控制电缆接到DI模块和AI模块。
各类控制信号经DO模块和AO模块，也通过控制电缆送到现场，分别控制各种阀门及调节阀等。
36座炉台，用2台操作站（OS）进行操作、监视和控制。
2台操作站的监测软件功能一样，正常情况下，每台操作站监控36个炉台；当某一台操作站故障时，另一台操作站可继续监控该故障操作站在故障前所监控的炉台，另外还有一台工程师站，工程师站供软件工程师维护和优化软件之用。
该自动化控制系统还设计有一台二级机（HPC）。
该二级机实时采集生产过程的数据，供生产管理部门或者调度部门实时掌握罩式炉车间的生产情况；同时该上位机留有与上级管理和通讯接口。
罩式炉燃烧控制系统分析及改进措施讨论
罩式炉燃烧控制系统分析及改进措施讨论【摘要】奥地利艾伯纳公司生产的罩式退火炉，其设计是由天然气在加热罩内燃烧作为热源，高温状态下氢气在内罩内作为还原性介质，去除带钢表面氧化杂质，恢复带钢的光洁度，经过退火恢复带钢的延展性以便下道工序进行深加工。
钢铁企业出于加工成本考虑利用自身富裕焦炉及高炉煤气来作为燃烧介质，在这种情况下企业自身煤气热值相对于恒热值的天然气来讲受生产工艺的限制，会出现波峰波谷的波动，而加热炉的燃烧控制系还是以天然气恒热值为基础进行设计的，所以在投入生产后加热炉出现频繁熄火现象，制约着产能的发挥。
本论文提出的解决方案，是以废气中的氧含量作为标尺，把原有的空煤比有定值控制，改为以氧含量为调节值的随动控制。
来解决频繁的熄火故障。
【关键词】空煤比；波动；氧含量；燃烧控制系统1.概述罩式炉区域HICON/H2罩式退火炉，承担着冷轧冷硬卷在氢气中对钢带卷的光亮退火。
其工作原理为在低温阶段在料室充入保护性气体氮气以防止钢卷氧化并达到置换料室中空气作用，高温加热阶段在料室中充入具有还原性质的氢气作为还原介质使退火后的钢卷表面光亮，其燃烧介质原艾伯纳设计为天然气八钢冷轧厂使用自产焦炉转炉汇合煤气，热值标准低热值8000-16000KJ/m3，燃烧气体流量在标准状况下：286.7 m3/h，燃烧气供应压力：100-120 mbar，燃气通过两个气动切断阀一个电动调节阀分八个烧嘴送入燃烧室内，其燃烧控制原理为，利用燃烧后废气中氧气含量来监视送入的空气量。
2.问题分析八钢冷轧罩式炉在正常加热过程中汇合煤气热值在8000-16000KJ/m3范围内波动，氧含量在12%-2%范围内，其中氧含量在4%时是最佳燃烧状态，热利用效率最高。
其燃烧控制原理为空气煤气流量按4.3：1定比值送入燃烧室，当氧含量低于2%一分钟时，其认为煤气过剩会自动切断煤气保护其正常加热时煤气和氧含量曲线如下：图1然而在二期工程结束使用过程中我们发现煤气和氧含量曲线如下：图2经过分析我们发现罩式炉所使用的工业汇合煤气因为受焦炉和转炉回收工艺的限制其热值在波峰和波谷之间波动当热值过高时理论上对我加热炉升温有利，但是受其燃烧程序的限制当热值高时空气充分燃烧废气中氧含量降低至极限值其会自动切断煤气阀，造成加热中断，当人工在启动加热程序时，燃烧室会进行12分钟空气吹扫，3分钟的煤气泄漏检测，2分钟的含氧量探头测试。
全氢罩式退火炉系统分析论文
全氢罩式退火炉系统分析论文1.控制系统硬件构成和控制功能1.1硬件构成。
全氢罩式退火炉Ⅰ级自动控制系统部分采用西门子s7—300系列PLC，形成的是主从结构，该结构由现场总线Profibus实现。
其中，公辅PLC为主站，主要用来控制能源介质减压阀站和液压站，另外通过DP网络连接4个ET200来控制终冷台。
现场每个炉台各有1个s7—300PLC子站，配置相同，其中CPU都选择CP315-2DP，各站都由ET200模块、OP面板和M440变频器等组成，以此实现控制炉台退火的目的。
Ⅱ级采用工业以太网结构来与一级通信，完成钢卷组炉，退火程序的下载和退火模型的在线计算，对将操作过程中设定的退火曲线和数据进行保存。
1.2控制功能。
Ⅱ级计算机退火模拟计算的结果作为整个全氢罩式退火炉工作的基础，满足了整个退火流程中要控制的对象，具体有温度、自动点火控制、H2含量、N2流量、阀门操作等等，详细情况如下：第一，科学合理的控制氢气、氮气的流量和含量，同时也实现了对料室的压力控制。
第二，实时监测每个流程中的变量情况，主要有氧含量监测、氢气氮气等可燃性气体流量监测等。
第三，对退火过程中任何一种故障的检查、报警进行严格控制。
第四，对燃烧室和料室温度进行严格的控制，并执行自动点火功能。
第五，顺利实现和Ⅱ级计算机之间的数据交互，能完全接受各种模型设备得到的计算数据，也能将监控到的各种信息和故障信息及时的传送给Ⅱ级计算机，便于其对选用的退火曲线进行及时修改，最后将修改的结果返回给Ⅰ级计算机。
2.系统中主要控制回路的执行2.1退火过程的温度控制。
本文研究的退火炉控制系统执行的是双闭环控制，同时控制了料室温度和燃料室的温度，其中将燃料室闭环温度设置为加热罩所能承受的最大温度850℃，并且可以根据料室的温度和加热罩温度上升的情况实现两个闭环间的转化，但需要具备一定的切换条件：第一，倘若料室的温度不小于原有的设置值，就可实现燃烧室到料室的闭环切换。
罩式炉过程控制计算机系统的软件架构设计及开发
罩式炉过程控制计算机系统的软件架构设计及开发摘要本文设计了一套罩式炉计算机过程控制系统，介绍了过程控制系统的技术方案和实现的功能。
在罩式炉退火生产中实施计算机过程控制系统，能优化的生产退火规程提高钢卷质量和产量，减轻人员工作负荷，工艺人员优化工艺提供帮助，对钢铁厂节能降耗，提高效率也有很好的推动作用。
关键词过程控制；罩式炉；冷轧处理线；冷轧退火处理0 引言全氢罩式炉生产是一种将钢卷置于氢气氛围中加热（700℃～850℃）、保温和冷却的热处理过程，目的是为了改善原料的组织，消除热轧过程中产生的内应力，满足后道冷轧工序对钢卷的要求。
全氢罩式炉是当今世界上最为常用的冷带钢退火设备，其具有建设成本低、运行费用低、维修费用低、灵活性高、扩充性高、产品质量高等特点、从而在世界上得到广泛的应用。
近年来随着国际竞争的加剧，国内工业系统急需产业升级。
为了提高产品质量、降低能耗和生产成本，工业过程控制计算机系统已经普遍应用于钢铁企业生产的各个环节之中，以实现生产过程监视和过程最佳化、提高生产率及产品质量。
罩式炉工艺部分采用过程控制计算机系统与基础自动化共同完成整个工艺过程的生产操作及控制要求。
罩式炉过程控制计算机系统是由一套计算机系统组成，主要承担罩式炉的过程控制和生产组织，因此，整个生产过程中的自动控制的核心是罩式炉过程控制系统。
1 过程控制系统的软件架构为便于维护、管理和开发，本软件系统基于微软的.NET 3.5 框架。
开发工具选用Visual Studio 2010，后台程序和前台画面都采用标准的Microsoft Visual C#高级语言开发，数据库可以通过配置可以支持目前市场上流行的通用大型数据库，如ORACEL 和SQL SERVER。
整个系统结构采用B/S模式三层架构设计，即表现层（人机界面系统），逻辑处理层（系统逻辑处理系统），数据访问层（数据处理访问系统）：表现层（人机界面系统）：罩式炉计算机过程控制系统的操作界面采用了微软的WPF（Windows Presentation Foundation）技术，并应用了MVVM（Model- View-ViewModel）设计模式和可配置的智能客户端技术。
全氢罩式炉介绍
（2）退火类型： 光亮退火，球化退火、再结晶退火 退火温度：最高 870℃
（3）燃料种类： 混合煤气，焦炉煤气，天然气，液化石油气
（4）最大装炉量： 最大装炉量为125t，装炉高度5600mm
1.出炉时的照片
2.产品质量结果DDQ
抗拉强度 303 断裂延伸 43
屈服强度 177 90度R值 2.02 均匀延伸 24.0 90度N值 0.213
工艺阶段10 带冷却罩冷却
工艺阶段11 喷淋冷却
工艺阶段12 抽真空 / 充氮
工艺阶段13 移去冷却罩
工艺阶段14 移去内罩 / 炉台卸料
4、全氢罩式退火炉数学模型
（1） 退火过程模型： 对于特定的堆垛量，给出加热时间、保温时间、冷却时间。
重点是给出钢卷中心点温度变化值。 （2） 堆垛模型：
根据合同号和钢卷参数，给出最佳装炉量。 （3）车间管理模型：
达到钢卷力学性能及表面的光亮度的要求。 热处理分为中间退火，再结晶退火和完全退火。
未轧制前
轧制后
退火后
加热速度 对带钢的性能和表面质量有较大影响，一般为40～60℃/h，
400~723℃是再结晶形成阶段，加热速度必须控制。 保温温度和保温时间
再结晶温度在570~720℃ 带钢越薄，内能越大，越易形成再结晶，退火温度低。 带钢越厚，保温温度要高，保温时间要长。 冷却速度和出炉温度 对汽车板等特殊要求的钢种，冷却速度要求慢一些。 一般的钢种冷却速度尽可能快一些。 出炉温度一般在90～150℃。
使车间设备运行处于最佳状态，以降低运行成本。
罩式退火炉自动控制系统的设计与应用
应
用 ・
低压 电器 （０２ ． ） ２ １Ｎｏ４
罩 式 退 火 炉 自动 控 制 系统 的 设 计 与 应 用
梁 秀霞’ 康 ， 宁 ， 安连 祥 陈建雄 ，
（ ． 北工业 大 学 控 制科 学与 工程 学院 ， １河 天津
２ 北整 意安机 电设 备有 限公 司， 。
装锁 内 Ｌ ｌ密 、测 Ｌ Ｉ 真空 — ２ 料紧 罩 Ｉ 内封炉台 ｌ 吹扫 ２ ｌ 吹扫 、 一 罩检 抽 ， Ｌ Ｈ 一 Ｎｌ
置 换 Ｎ２ 松开内罩 ， 炉 料 出炉 吊加 热 罩 ， 开始加热
为 了保 证 高精 度 的温 度 控 制 ， 套 控 制 系 统 每
（ ． ｃｏｌ ｆ ｏ ｔ ｌ ｃｅｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｅｅ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｔａｊ ０ ０， ｈｎ ； １ Ｓｈ ｏ ｏ ｎｒ ｉ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｈ ｂ ｉ ｎｖｒｉ ｆ ｃｎ ｌ ， ｉ ｉ ３ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｏＳ ｎ ｏ ｔ Ｔ ｇ ｎｎ １ ３ ２ Ｎ ｗ Ｂ ＰＥｅｔｃｌ ｑ ｉｍｅｔ ｏ ，ｔ． Ｂ ｉｎ ０ ６ ８ Ｃ ｉａ ． ｅ Ｒ ｌｃ ｉａ Ｅ ｕｐ ｎ ． Ｌｄ ， ｅ ｉｇ１２ ２ ， ｈｎ ） ｒ Ｃ ｊ
ｍａ ａ ｅ ｎ ． ｎ ｇ ｍｅ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ｌ ｔ ｐ ｕ ｎ ｃ ；ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｎ ｔｕ ｎ ；Ｐ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅｌ ｙ ｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｉ ｓ ｒ ｍｅ ｔ － ｉ ＬＣ ； ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｆｇ ｒ ｔ ｎ ｆ ｎ － ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ；ｃ ｎ ｕ ａ ｉ ｕ ｃ ｉ ｏ
０ 引 言
罩式 炉是 一 种 问歇 式 退 火设 备 ， 磁 性 材 料 在
冷轧全氢罩式退火炉控制系统应用
４控 制系 统 配置 因为全氢 罩 式退火 炉不 仅有 复杂 的回路 控制 ， 且有 许多 顺序控 制， 以 而 所 控 制系 统 采用 西 门子 Ｓ ７— ３ ０ （ Ｏ ？ ７ ０ 带 Ｐ ７ Ｂ操作 面 板 ） ，上位 监 控计 算机 由
用 于监 督退 火 炉 台和能介 装 置 的 Ｐ ｏ ｉ ｗ系 统组 成 ，配置 １ 工程 师站 和 １ ｒＶｅ 个
科 学 论 坛
啊
Ｉ
冷轧全氢 罩式退 火炉控 制 系统应 用
宋 晓云 李 晓 刘丽英
山东
王海鹏
张
凯
（ 菜钢 自动化部 １程 所
莱钢 ２ １０ ） ７ １４
对 ［ 摘 要 ］ 轧 引入 洛伊 公 司 的全 氢罩 式 退火 炉 ２ 冷 ４台 设备 多 ，工 艺过 程 复杂 ， ห้องสมุดไป่ตู้制 系 统 的硬 、 软件 要求 很 高 。本 文重 点 介绍 了全 氢 罩式 退 火炉 的 控制 内容 以及 为满 足控 制 要 求所 配 置 的控 制 系统 。 ［ 关键 词 ］ 氢 罩式退 火炉 控 制 系统 全 中图分 类号 ： Ｕ ７ ＋ ２ Ｔ ９６ ． 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ：０ ９ ９ ４ ２ １ ） ２ ０ ７ １ １ ０ １Ｘ（０ ０ １ ０ ９ ０
排除残 留在 内罩 表面 的水 分 。 ３ ３ 安全 联锁 全 氢罩 式退 火炉 因 为用 １０ 氢气 作保 护气 氛 ， 以安 全联 锁在控 制 中显 ０％ 所 得尤 其 重要 。氢气 阀 泄漏 、炉 台 ／内罩 系 统不 密 封和 炉 膛 气氛 氧 的含 量 过 高是 ｊ种 严重 影 响到 生产 安全 的情况 。针 对 这三 种情 况， 进行 …系列 安全 联 ‘ 锁设 计 。 （） １在开始 每个退 火过程 前测试 所有控 制器和 变送器 的功能 并对氢气 阀进 行密 封测 试 ： 如发 现 故障 则报 警并 锁死 后面 的顺序 控制 步骤 ， 到故 障排 除 。 直 （） ２ 在退 火过 程 开始和 过程 中测试 炉膛 和 公辅管道 的密封性 ： 开始 发 如在 现故 障则报警 并锁 死后面 的顺序控 制 步骤直 到故 障排除， 如在过程 中发现 故障 则报 警 并 进 行氮 气 紧 急 事 故 吹扫 。 （） ３ 在氮气 替换空 气的过程 中测量 吹扫 量和 时间， 控炉氛 中的氧气 含量 ： 监 如发 现 故 障 则报 警 并 将 退火 炉 台停 用 。 （） 氢气 吹扫 时， ４在 监控 炉氛 中的氧气含 量 ： 如发现 故障则 报警 并停ｌ氢 气 Ｅ 吹扫 ， 行 氮气 紧 急 事 故 吹扫 。 进
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ｌ 数 据 库 服 务 器 ． Ｌ ３ 数 据 通 汛
Ｉ
实 寸 数 据 服 务 器
ｌ
作者简介 ： 任 建 中（ １ ９ ７ ５年一 ） ， 男， 主要从事 冶金 自动化 系统
研 发 应 用 及 管理 工 作 ， 高级 工程 师 。 Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｒ ｅ ｎ ｊ ｚ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ． Ｃ Ｏ Ｙ Ｉ Ｉ ． ｃ ｎ
ｌ
ｉ
Ｉ ｌ ／ 冷 却 罩 ｌ
Ｉ ／ 冷 却 罩 Ｉ Ｊ
２ ． １ ． ２ ． １ 中央操作 系统 Ｃ Ｏ Ｓ 负责操作和监控退火过程 、获得和收集所 有相关的过程数据 ，使操作人员通过计算机操作设
备输人工艺参数 ， 了解故障报警 ， 把操作和监控设备 变得简单 明了， 便于 陕速查看各炉台和设备的状态。 Ｃ Ｏ Ｓ 采用易控组态软件进行开发 。Ｃ Ｏ Ｓ自带一
图 ２ 系统 软 件 结构
２ ０ １ ５ 年第 １ 期
任建 巾 ： 全氢罩式炉过程控制 系统设计 与开发
２ ． １ ． １ 基础 自动化 系统 按 最 优性 价 比的标 准 ， 选 择 西 门子 Ｓ ７ — ３ ０ ０系列 Ｐ Ｌ Ｃ系 统 。每 座 炉 台一套 Ｓ ７—３ ０ ０控 制器 ，配一 个 Ｏ Ｐ面板 ； 公 辅 系统 一 套 Ｓ ７—３ ０ ０集 中控 制 ， 配 一 个 Ｏ Ｐ面板 。Ｐ Ｌ Ｃ主要实 现 系统 的设 备 控制 、 安 全 连锁
总第 １ ５ ３期 ２ ０ １５年 第 １ 期
ｆ Ｉ Ｉ 两 冶 金
Ｓ Ｈ ＡＮＸｌ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＧ Ｙ
ｒ ｏ ｔ ａ ｌ １ ５ ３
Ｎｏ ． １，２ ０１ ５
＿ 害 产实 践 应 用 技 术
全 氢罩 式 炉 过 程控 制 系统 设 计 与 开 发
任建中
退火过程模型系统 。以钢卷退火过程钢卷 、 氢气 、 内 罩等与钢卷退火质量密切相关 的温度变化 曲线为基 础， 制定钢卷退火工艺制度【 １ ］ ， 在研究和实际应用 中
取得 成 功 。２ ０ １ ２年 ３月投 运 至今 ， 系统运行 稳 定 ， 效
果 良好 。
Ｈ 瓣Ｈ
图 １ 退 火 工 艺操 作 流 程
备技术的基础上 ，自主建设 ３ ０ 座全氢罩式炉＿ Ｔ程 ， 该 工程 中罩 式炉 过程 控制 系统 是一 个 研究 和 开发 重
点。以下主要介绍采用基于传热规律建立机理模型
的方法 ， 结合 退火 工艺 经 验 ， 以钢卷 温度 场 为核 心 的
嚣Ｈ 氮 吹 气 扫 ｌ ｉ ＿ ＿ Ｊ Ｉ 罩 ／ 加 点 热 火 Ｈ ｌ Ｉ Ｉ 、
火工 艺 自动优 化、 支持钢卷热装、 过程数据 自动归档等 关键技术 ， 实现 了高效生产和节能降耗 的有机结合 。
关键 词 ： 全 氢罩 式 炉 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标识码 ： Ａ
全氢罩式炉是一种退火工艺水平很 高的退火设
备， 具 有 退火 产 品质 量好 ， 生产效 率 高 ， 介质 、 能 源消 耗 少等 优点 ， 在 冷轧生 产 中有着 重要 的应用 。 某钢厂
圈 ３ 系统网络结构
３ 关 键技 术
３ ． １ 退火工艺表 在系统中，对每个钢种都预存 了一张退火工艺 曲线数值表 ， 形式如图 ４ 和表 １ 。
蒜 ｌ ／ 升 保 温
１ 退火 工 艺简述
全氢罩式退火炉工艺 的过程是 ： 退火开始时 ， 先
将 要退 火 的钢 卷 堆垛在 退 火炉 台上 ， 吊装 上 内罩 ， 对
２ 系统 的组成
炉 台、 内罩系统和氢气人 口阀进行冷态密封测试 ， 测 试 成 功后 ， 把加 热 罩 扣 放在 炉 台上 ， 进行 氮气 吹扫 。
打印机 中央操作系统
过程控制系统 数据库 服务器 应用服务器
功能 ， Ｏ Ｐ面板 主要实现丁艺参数 的检查和修改 、 报 警信息查询和确认 、 应 急操作等功能。 ２ ． １ ． ２ 过程控制计算机系统 过程 控 制计 算 机 系 统 又分 为 中央操 作 系统
（ Ｃ Ｏ Ｓ ） 和过程 控 制 系统 （ Ｐ Ｃ Ｓ ） 。
Ｐ ＣＳ
冷却从在炉 台上的加热罩开始，吹入空气到加
Ｉ
Ｈ Ｍ ｌ
退 。 火 【 ： 艺 模
热罩中， 然后移走加热罩进行辐射冷却 ， 但只有对内
罩 和 炉 台进 行 热 密 封测 试 成 功后 才 能移 走 加热 罩 。
接着吊装冷却罩 ，通过冷却罩上的风机利用周 同环 境空气来冷却内罩。当内罩里的循环气氛达到设定 温度时， 冷却罩风机停止运行。 待钢卷卷心的温度达
到设 定值 后 ， 冷却 结束 ， 移走 冷 却罩 。然 后 进行 氮气 吹扫， 置 换 内罩 里 的氢气 ， 移走 内罩 。 最后 吊走 钢卷 ，
一
个 工 艺过程 完成 ， 如图 ｌ 所示。
料／ 加Ｌ＿ 一 泄露
内罩 ｌ ｌ 测试
由于产能的提高和钢种的增加 ，在消化国外 引进设
当氮气吹扫满足条件后 ， 就用氢气吹扫， 以置换 内罩 里 的氮气。加热开始后根据不同的材质选择加热 曲
线 进行 温度控 制 ， 直 到钢卷 卷心 温度 达到要 求 。
２ ． １ 控制系统结构 根 据全氢 罩 式炉 工艺 的特 点 和实 施 自动控 制 的 需要， 自动化系统架构采用两级控制系统 ： 即基础 自 动化系统（ Ｌ １ ） 和过程控制计算机系统（ ） ， 如图 ２ 。
（ Ｉ １ Ｉ 西 人钢 不 锈 钢 股 份 有 限 公 自动 化公 ， Ｉ ＿ Ｉ Ｉ 西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ３ ）
摘
要： Ｉ Ｅ － ￣
罩式 炉设备特 点和工艺特征 ， 介 绍 了自主 开发 的全氢罩式炉的过 程控 制系统。 系统采用 了退
退 火 工 艺 控 制 系统 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — １ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ｏ ｉ 一 ０ ０ ７ ８ — ０ ３