全氢罩式退火炉系统分析论文
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
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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
全氢罩式退火炉氢气吹扫系统优化
全氢罩式退火炉退火工艺中要求退火过程中 使用氢气对钢卷表面进行吹扫ꎬ以清除钢卷表面 残余的轧制油、铁粉等杂质ꎬ提高钢卷表面质量ꎮ 由于轧制油的挥发特性ꎬ退火过程呈现的挥发量 是先逐步上升至最大量并持续一段时间然后下降 的梯形曲线ꎬ相应的氢气吹扫流量也要相应的调 节ꎮ 柳钢冷轧厂全氢罩式退火炉机组 １６９ 国产炉 台由于前期设计存在缺陷ꎬ氢气吹扫系统不能根 据生产工艺需求对吹扫流量进行调节ꎮ 此外ꎬ受 制于冷轧厂氢气供应能力不足ꎬ为节约氢气消耗 量ꎬ保证氢气供应稳定以及退火机组生产正常ꎬ国 产炉台采取了缩短钢卷吹扫氢气时间ꎬ以大流量 短时间的氢气吹扫工艺进行退火ꎮ
柳钢罩式退火炉退火的钢卷几乎全是未经脱 脂的冷轧带钢ꎬ带钢表面带有大量轧制油直接进 行退火ꎬ这样就导致氢气吹扫阶段排出的废氢带 有大量的高热轧制油ꎬ这些轧制油经过冷凝器冷 却后ꎬ在出口管道中形成胶糊状油污ꎬ尤其是每年 冬季ꎬ很容易堵塞阀门、流量控制孔板及管道ꎬ影 响氢气吹扫稳定性ꎬ同时由于氢气吹扫时间短无 法将钢卷表面的乳化液、氧化铁皮等杂质吹扫干 净ꎬ产生了带大量黑斑的协议卷ꎬ严重影响冷轧厂 产品质量和品牌效应ꎮ
« 中国重型装备» ＣＨＩＮＡ ＨＥＡＶＹ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｎｏ. ２ Ｍａｙ ２０１９
钢表面的作用ꎮ 柳钢冷轧厂现有国产炉台氢气吹 扫工艺流程如图 ２ 所示ꎬ其主要由旋风分离器、放 散冷却器、 吹 扫 控 制 阀、 流 量 孔 板、 集 油 桶 组 成ꎮ 炉台吹扫系统入口直接连接至炉台上ꎬ废氢气通 过旋风分离器分离少部分油污ꎬ然后再通过放散 冷却器进一步冷却分离ꎬ最终通过 ８０１ 气动阀和 流量控制排至废气排放系统ꎮ
全氢罩式退火炉安全控制(一)
全氢罩式退火炉安全控制(一)1概述强对流全氢罩式退火炉（以下简称全氢罩式炉）是在原低氢罩式炉的基础上于70年代发展起来的，具有低能耗、高效率、退火产品品质优良等众多特点。
国外在1984年开始大量应用于宽带钢卷的退火，至今已有近千座全氢罩式炉在世界各地建成。
在奥地利的奥钢联、德国的克勒克纳冷轧厂和蒂森冷轧厂、美国的l－TV钢厂和USX钢厂等钢铁企业中，都可以见到正在工作的全氢罩式炉。
直到80年代末、90年代初，全氢罩式炉这项先进的生产工艺才随着国外生产工艺、控制技术的成熟逐步引进到国内，并迅速得到推广。
国内已有鞍钢、武钢、本钢、上海益昌冷轧薄板厂、海南鹏达冷轧薄板厂等单位先后引进、建成了全氢罩式炉，生产、使用情况良好。
近年建设或改造的冷轧薄板厂正在大量采用全氢罩式炉，原有的低氢罩式炉正面临被全氢罩式炉替代的局面。
全氢罩式炉的安全性是至关重要的，这主要是由干在退火过程中采用了易燃、易爆的氢气充当退火产品的保护气体和热传导体，稍有不慎即有可能发生着火或爆炸事故。
如果没有可靠的安全保障措施，即控制系统没有完善的控制策略，不仅全氢罩式炉的生产不能进行，而且还有破坏整个生产设施的可能。
本文针对全氢罩式炉保护气体应用的安全性，介绍全氢保护气体控制过程的安全控制策略，以增强对这－问题的认识。
2全氢罩式炉设备及工艺过程简介全氢罩式炉是用来消除由冷轧变形而使带钢产生的内应力的一种处理装置。
通过使带钢升温、保温、降温的过程进行带钢的再结晶退火。
一座全氢罩式炉的基本设备包括：（1）一个带有底部循环风机的炉台及其附属介质供给管路。
（2）一个底部敞开、其余封闭焊接成整体的保护罩（以下简称内罩）。
将它扣在炉台上即与炉台构成一个封闭的小空问（以下简称退火空间），退火带钢就置于退火空间之中。
在退火过程中，退火空间即充满纯氢气以保护带钢在高温下不至干氧化。
（3）一个制成罩形的加热装置（以下简称加热罩）。
加热罩扣在内罩之上，两罩之间形成一个燃烧室，燃料在此燃烧，热量通过内罩传递到退火空间内。
冷轧钢带65mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用
冷轧钢带65mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用1 概述冷轧钢带65Mn是一种高强度、高硬度的低合金钢，因其卓越的机械性能被广泛应用于机械制造等行业。
然而，冷轧后的钢带会产生强烈的应力，影响其机械性能和形状稳定性，需要进行球化退火处理。
本文研究了全氢罩式炉球化退火工艺及其应用。
2 全氢罩式炉球化退火工艺原理全氢罩式炉球化退火工艺是一种常用的球化退火工艺。
该工艺采用氫气作为炉内退火气体，将钢带置于全氢罩式炉内进行加热、保温和冷却。
由于氫氣分子小，能够快速渗透进入钢带内部，有效降低钢带的内部应力和硬度。
在实际操作中，将退火炉内加入一定量的氫氣，形成一定浓度的氫氣氛，将钢带置于在高温氫氣氛中进行加热，使钢带达到退火温度，并保持一定时间，然后在氫氣氛中冷却至室温，即完成了球化退火处理。
3 全氢罩式炉球化退火工艺的优点（1）钢带表面无氧化皮、无碳化物和无金属污染，有利于表面质量的提高和后续加工处理的降低。
（2）由于氫氣分子小，能够有效渗透进入钢带内部，减少内部氧化并降低内应力和硬度，同时还能降低球化退火温度，大大缩短生产周期和能耗。
（3）由于球化退火温度降低，钢带在退火过程中具有良好的韧性和塑性，使得其具有更好的加工性能和形状稳定性。
4 实验分析为了研究全氢罩式炉球化退火工艺的适用性，我们在实验室进行了一系列实验。
首先，我们制备了一批65Mn冷轧钢带，将其分成两组，一组采用常规的空气球化退火，另一组采用全氢罩式炉球化退火。
退火处理后，我们对两组样品进行性能测试，得到如下结果。
对比两组样品的硬度和拉伸强度，我们可以发现，采用全氢罩式炉球化退火的样品的硬度和拉伸强度均显著低于常规空气球化退火的样品。
这说明，全氢罩式炉球化退火能够有效降低外部和内部应力，同时还能提高钢材的韧性和塑性，使其更适合进行后续加工。
5 工业应用全氢罩式炉球化退火工艺具有广泛的工业应用价值。
例如在汽车、航空、军工等高端制造领域，对冷轧钢带的机械性能要求极高，采用全氢罩式炉球化退火工艺能够满足这些行业对钢材性能、品质和稳定性的要求。
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。
宝钢hph全氢罩式退火炉钢卷加热时间的研究
宝钢hph全氢罩式退火炉钢卷加热时间的研究随着国家实施绿色制造的政策，企业都积极参与绿色制造，宝钢集团也不例外，为了满足绿色制造的要求，宝钢集团开发了一种全氢罩式退火炉，用于加热宝钢HPH钢卷。
这种钢卷凭借其优良的机械性能和结构优化，受到了业内的广泛认可。
宝钢HPH钢卷加热时间的研究是为了达到材料表面均匀温度，以满足结构和性能要求，减少能耗和工序操作，确保钢卷质量，并最大限度地提高加热均匀性，以达到材料加热要求。
首先，在宝钢HPH钢卷加热前，应采用X射线检测技术，对热处理后的钢卷进行彻底检查，以确保钢卷的残余应力健康。
其次，钢卷在全氢罩式退火炉中加热，其加热温度应按照材料的规定进行控制，以最大限度地提高加热时间。
此外，在宝钢HPH钢卷加热时要经常采用机械手臂把钢卷在加热过程中回收并搅拌，以保持表面温度均匀，确保质量。
此外，宝钢HPH钢卷加热还应注意加热速度，确保钢卷加热过程中，热量逐渐散布，避免热脆和热屈服现象的发生，以防止材料质量受损。
最后，不同种类的钢卷应分别给予射线检测，确保其加热时间的准确性，以保证钢卷的性能和质量。
综上所述，宝钢HPH钢卷加热时间的研究主要考虑到了彻底检测检测前的钢卷，加热温度的控制，机械手臂的搅拌，以及不同种类钢卷的加热时间的准确性等。
宝钢集团通过加热时间的精细控制，确保HPH钢卷的机械性能和结构优化，为实现绿色制造做出了突出贡献。
以上就是关于宝钢hph全氢罩式退火炉钢卷加热时间的研究的文章，希望以上内容对您有所帮助，谢谢。
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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。
第二，倘若燃烧室的实际温度大于加热罩的给定值，或者提高了10摄氏度，又或者料室的实际温度滑落了15摄氏度，则需要将料室闭环切换到燃料室闭环。
2.2气体流量和料室压力的控制。
从图2可以看出，PI调节器在控制气体压力和流量的过程中，以串联的形式实现控制，其中存在两个闭环回路，主回路主要实现对流量的把控，剩下一个回路则对压力进行把控，两个闭环实现的装置都为阀门定位器。
3.结语
总之，全氢罩式退火炉控制软件并没有脱离原有的工艺技术，而是以此为研究基础进行的改进，该软件不仅在温度控制和模糊控制算法上具有更前卫的计算技术，而且还更加智能、环保，对精度的控制也呈现出卓越的效果。
本套系统和软件部分是对西门子S7-300PLC进行的设计，但对其他应用PLC进行退火炉控制同样适用，仅需要改变语言的使用环境和设备接口即可，因此在冶金冷轧领域具有广泛的市场。