全氢罩式退火炉安全控制
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。
最新全氢罩式退火炉培训教材1122
全氢罩式退火炉培训教材20111112第一章全氢罩式退火炉的工艺与设备一、概述全氢型保护气体单垛式紧卷罩式炉，实际上不单纯只是采用全氢而与氢氮保护气体相区别，而同时这种全氢型罩式炉在设备和工艺上还采取了相应的技术措施，以适应于全氢保护气体新技术的发展，从而建成了以提高退火产量和质量为目的的新一代全氢型保护气体单垛式紧卷罩式炉。
全氢作为保护气体，早在70年代初期，国外某工业炉公司就开发了这项新技术，当时应用于铜基金属工业，70年代末推广到钢铁工业，80年代中期进行普遍推广应用。
据有关资料记载至1993年这家工业炉公司制造并投产的全氢罩式炉共有500多座，分布在世界20个国家和地区。
随着冷轧带钢生产的迅速发展，世界各国面临着兴建和改造老式罩式炉的新形势。
目前世界上具备全氢单垛式紧卷罩式炉新技术和提供全套设备的能力的厂家还不太多，据了解首先是欧洲一家工业炉公司，其次是欧洲另一家工业炉公司。
前者生产的罩式炉称作“强对流全氢罩式炉”（奥地利EBNER工业炉公司），主要特点是采用全封闭退火炉台、全封闭炉台循环风机、横波形内罩以及气－水组合式冷却罩。
后者生产的罩式炉称作“高效能全氢罩式炉”（德国LOI工业炉公司），主要特点是采用敞开炉台、将炉台循环风机与电动机分开的弹性连轴器、平面形内罩以及外部分流快速冷却设备和空气冷却罩等。
上述两家公司采取的设备手段虽然有所不同，但其技术实质均遵循着强对流和全氢技术这个基本出发点，适应全氢退火的严密性和安全性，从而达到提高退火产量和质量的目的。
二、强对流全氢罩式炉技术1.强对流冷轧带钢卷罩式炉退火采用间歇式生产方式，以高炉和焦炉混合煤气作为燃料，通过内罩对带钢卷进行间接加热。
罩式炉退火是以流体力学传导理论为基础。
炉料得到热量多少取决于内罩壁的辐射传热和气体对流传热的能力。
由于轧制后的带钢横向存在着中间厚、两个边部薄的横向偏差，所以即使在较大轧制张力下卷曲钢卷，仍会出现带钢中间部位层间压力大、两个边部层间压力小的情况，因此带钢层间存在间隙；其次，为了减少退火工序中由于带钢层间压力过大而产生的粘结缺陷，在保证卷齐钢卷的条件下，应尽量降低轧制张力，这样更增大了间隙。
全氢式罩式退火炉简介
冷却系统〆
氮氢罩式炉配有冷却罩，冷却罩内有冷却风 机々还装备有位于炉台下的旁路冷却系统， 旁路冷却系统采用水冷对炉内气氛进行循环 冷却。炉台橡胶密封圈的下面还有专门的流 动水冷却槽，用以对密封圈进行冷却
退火工艺过程简述
全氢罩式炉设备包括炉台、内罩、加热罩和冷却罩。其工艺 过程如下〆 炉台装料，放置内罩并利用液压装置压紧内罩々 检验氢气人口阀和炉台内罩密封性，确保系统安全々 用氮气吹扫内罩内空气，使炉内氧含量减少到1％ 以下，为 通入氢气做好准备(在内罩外放置加热罩，内罩和加热罩之 间为燃烧区间)々 用氮气置换空气完成后，氧含量低于1％时，开始加热点 火，并用氢气置换氮气实现全氢气氛退火过程々 退火过程的加热段、均热段，氢气定流量吹扫々 带加热罩冷却、辐射冷却々 带冷却罩冷却、分流冷却々 用氮气吹扫炉内氢气々 料卷出炉。
冷却过程可细分为四个阶段:
带加热罩冷却 辐射冷却 带冷却罩冷却 快速冷却
带加热罩冷却:
從均热阶段后的热态密封试验结束开始，这 时停止燃气供应，由烧嘴中喷射常温空气直 接冷却内罩，达到冷却钢卷的目的
辐射冷却阶段
当炉内控制热电偶温度达到600℃时，结束带 加热罩冷却，移走加热罩〃从移走加热罩到 吊盖冷却罩一般约有12min的等待时间〃在这 一时间段内，内罩的散热方式为对环境的辐 射和自然对流，称为辐射冷却阶段
鋼捲重量
30ton(max)
Product Mix
Width 1000 mm 56,000 % 1250 mm 232,000 % 1550 mm 112,000 % Total % MT/Y 14 58 28 400,000 100
加熱罩
冷卻罩
爐座
罩式退火炉的特點
〄为了得到光亮的表面质量，带钢退火应在保护气 氛中进行。罩式退火炉一般采用氮气、氮氢混合 气(由5％ 的氢气和95％的氮气组成)或全氢气作 保护气。 〄保护气体作为传热介质通过对流和辐射将热量传 给钢卷，使钢卷得以均匀加热。由于氢气的导热 系数是氮气的7倍，因而相同流速下的纯氢气或氮 氢混合气体的传热效果优于纯氮气。同时，氢气 使气氛具有一定的还原性，能够降低氧化现象的 发生几率。 〄但是，氢气含量的提高对炉台的密封性、安全性 的要求也越高
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。
全氢罩式退火炉安全控制
全氢罩式退火炉安全控制引言全氢罩式退火炉是一种常用的化学气相沉积设备，主要用于制备各种材料的薄膜。
在使用过程中，需要加入氢气等特殊气体，因此需要考虑设备的安全性。
为了确保全氢罩式退火炉使用过程中的可靠性和安全性，需要灵活使用各种手段进行控制和管理。
本文将介绍如何对全氢罩式退火炉进行安全控制。
安全控制措施在全氢罩式退火炉的操作过程中，应根据以下措施进行安全控制：设备安全在使用全氢罩式退火炉之前，应确保设备的安全性。
首先应检查所有的管道和阀门是否已经紧闭并且安装正确，电缆是否接好。
其次，需要检查设备中的氢气、氮气等气体储罐的安全性，以避免设备出现爆炸等事故。
火灾安全全氢罩式退火炉使用过程中容易发生爆炸、火灾等事故，因此需要进行火灾安全控制。
在使用全氢罩式退火炉之前，应排除设备中的氢气、氢气出口的管道以及各个部位松散的螺栓等设备隐患。
在炉内进气之前，应先充入气体和气体冷却水，以保证炉内有气流、炉外有冷却。
此外在全氢罩式退火炉的使用过程中，过程变化、异常情况自动诊断功能也要设定完善。
氧含量控制在全氢罩式退火炉的使用过程中，氧含量也需要进行控制。
高氧含量可能导致材料的腐蚀。
因此，在全氢罩式退火炉的使用过程中，应加入足够的氢气，控制气氛所含氧的浓度。
温度控制在全氢罩式退火炉操作过程中，温度控制非常关键。
需要根据所需退火温度，逐步升温或降温，并保持一定的升温或降温速率，以避免温度变化太过剧烈，形成热应力，从而导致材料变形、开裂等问题。
气压控制在全氢罩式退火炉操作过程中，气压控制也非常重要。
全氢罩式退火炉的气压一般设定在 100 Pa 左右，以保持非常干净的炉内环境。
需要注意的是，气压过低会导致退火过程不稳定，温度控制不当。
结论全氢罩式退火炉是一种非常重要的化学气相沉积设备，但在使用过程中也存在安全隐患。
为了确保全氢罩式退火炉使用过程中的可靠性和安全性，应根据设备安全、火灾安全、氧含量控制、温度控制以及气压控制等措施进行控制和管理，确保全氢罩式退火炉操作过程的安全，保障设备和操作人员的安全。
全氢罩式退火炉安全控制参考文本
全氢罩式退火炉安全控制参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月全氢罩式退火炉安全控制参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
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。
退火炉设备安全操作规定
退火炉设备安全操作规定一、前言为确保退火炉设备的安全运行和保障人员的生命财产安全，制定以下《退火炉设备安全操作规定》。
二、设备操作要求2.1 监控设备正常运行情况在运行设备前，应仔细检查设备的各项指标是否正常。
特别是安全阀门、排放管道、橡胶密封垫等易损部位，一定要确保没有漏气现象。
2.2 严格遵守安全操作规程在运行设备的过程中，必须严格遵守安全操作规程，保证设备的正常运行。
不得超负荷运行，严禁使用劣质材料或零件。
2.3 细心检查设备操作错误设备运行过程中，一旦出现错误，应立即停机检查，排除故障。
操作人员要细心观察设备动态，随时发现并及时处理问题。
2.4 谨慎操作退火炉进出料口操作人员要特别注意退火炉进出料口的操作。
进料和出料应当分别操作，以免炉内高温和裸火烧伤人员。
进料时不要溅出杂质，出料时不要挤压产品。
2.5 加强对设备维护保养设备维护保养是设备正常运行的重要保障。
操作人员需要定期对设备进行检查和保养，保证设备处于良好的运行状态。
如发现设备有问题，应及时修复或更换。
三、工作安全措施3.1 加强防火防爆措施退火炉设备涉及高温加热，操作人员需要加强防火和防爆意识，在设备运行过程中，不得在操作区内吸烟、使用明火或者进行易燃易爆操作。
3.2 佩戴个人防护装备在设备操作过程中，操作人员应佩戴安全帽、防护眼镜、防护手套等个人防护装备，保障自身身体安全。
3.3 及时处理设备漏气现象退火炉设备因长期使用容易出现漏气情况。
一旦发现设备漏气现象，应立即停机排除，确保设备和操作人员的安全。
3.4 准确使用应急处理设备当退火炉设备出现故障和事故时，操作人员需要立即启动应急处理流程，适时启动自动灭火设施，确保设备和人员不受到进一步威胁。
四、注意事项4.1 强化设备使用安全意识设备使用过程中，需要员工全面认识和强化安全意识和操作技能，对于不懂的地方及时询问专业人员，强化自身对设备操作的安全意识。
4.2 加强管理和监督设备操作需要专人专职，装备管理人员需经过相应培训，制定科学化、规范化的操作、维护保养管理规定，确保人员专业化操作和设备的正常运行。
保护气体在罩式炉上的应用及注意要点
保护气体在罩式炉上的应用及注意要点夏玉波1,高金梅1,王建平1,张 军2,陈海龙1(1.哈尔滨松江电炉厂有限责任公司,哈尔滨150078;2.北方特种车辆研究院,哈尔滨150050)摘 要:通过对全氢罩式退火炉中所通保护气体的介绍,总结出应用保护气体的优点及使用时的注意事项,提高了所处理工件的质量及设备使用的安全。
关键词:全氢罩式退火炉;保护气体;安全中图分类号:TF734.61 文献标识码:B 文章编号:1009-3230(2009)01-0015-02 Application and C autions of ProtectionAtmosphere in B ell-type FurnaceXI A Y u-bo1,G AO Jin-mei2,W ANGJian-ping2,ZH ANGJun2,CHE N Hai-long2(1.H arbin Songjiang E lectric Furnace F actory Co.,Ltd,H arbin,150078;2.H arbin N orth Special V ehicle Academe,H arbin150050)Abstract:This paper introduces the full-hydrogen bell type annealing furnace protection atm osphere, summed up the advantages and application of protective gas when used Precautions.It will increase the quality of the treated materials and the equipment safety.K ey w ords:Full-hydrogen bell type annealing furnace;Protection atm osphere;Safety0 前言目前,国内生产的全氢罩式退火炉主要用于工件的光亮退火,在其整个工艺过程中需要充保护气体,保护气体是全氢罩式退火炉的关键所在,其量和质量的控制直接关系到产品质量、能耗及设备和人员等的安全等诸多问题。
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全氢罩式退火炉安全控制
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。
（4）一个制成罩形的带冷却风机的冷却装置（以下简称冷却罩）。
（5）一套快冷装置。
这种装置有两种，一种为在冷却罩内向内罩喷水的喷淋冷却装置，一种为将保护气体循环通过换热器进行快冷的底部循环快冷装置。
（6）一套全氢罩式炉过程控制系统。
全氢罩式炉一个生产周期包括：装带卷、扣内罩；退火空间冷密封试验；氮气吹扫；扣加热罩加热；带钢保温；退火空间热密封试验；加热罩吊走和扣冷却罩进行风冷；快速冷却；退火空间氮气后吹扫、
吊走冷却罩；吊走内罩和带钢。
3典型炉型的保护气体安全控制策略
在一般情况下，空气中氢气的爆炸浓度为4％～72％，且着火点很低。
因此，安全使用全氢保护气体进行退火生产的核心就是让氢气和氧气隔离或使混合气体无法达到爆炸浓度。
全氢罩式炉使用含微量氢气的氮气作为氢气和氧气的隔离气体。
在正常情况下，这种氮气仅用来吹扫退火空间。
只有在故障处理等不得已情况下才用这种氮气对退火空间进行事故吹扫或充当保护气体继续完成退火过程。
全氢罩式炉在其过程控制系统监控下按固定的操作次序一步一步自动完成退火全过程，仅在吊扣加热罩、冷却罩时需等待人工操作，通常情况下，过程控制系统通过不断的测试和监控保证整个退火过程安全进行。
一旦发现不正常现象出现，控制系统即刻按照预先编制的处理程序一步一步使过程转为正常或安全停机。
根据快速冷却工艺方式的不同，目前世界上流行两种全氢罩式炉，以奥地利EBNER公司为代表的采用冷却罩喷淋快冷方式的全氢罩式炉（以下简称EBNER型炉），其保护气体系统流程见图1；以德国LOI 公司为代表的采用底部循环快冷方式的全氢罩式炉（以下简称LOI型炉）。
在一个炉台正常的退火周期中，保护气体的充入和排出包括下列
步骤：
（1）氢气进口阀的泄漏性试验。
这是为了测试两级氢气电磁阀是否具有良好的关断性能，每个退火周期开始时必须进行一次这种测试。
EBNER型炉是向两级电磁阀17a、b和c之间充入隔离氮气并测量压力能否被保持来判断电磁阀是否关断良好。
隔离氮气压力比氢气压力高，这种测试随时都可进行。
如果氢气进口电磁阀有泄漏，炉台就不能投入工作。
EBNER型炉还用隔离氮气封堵两级氢气电磁阀。