退火生产范文

退火生产范文（精选9篇）

退火生产 第1篇

连续退火 (交流) 大拉机是上海电气自动化研究所和上海电工机械厂联合研制的。在我厂试车投产后, 在生产中出现了定速轮压线、盘式收线时生产大规格铜线退火性能有时不稳定和表面氧化变色等3个主要问题。针对上述问题, 对设备性能作了分析, 并进行了一些改进和调整, 取得较好的效果, 产品性能得到保证, 又提高了生产效率。

2 定速轮压线

机械同步的好坏直接影响到铜线的拉制、退火过程和退火铜线的力学性能。从拉丝机箱出来的硬铜线经过定速轮时极易压线, 造成铜线表明刮伤甚至拉断, 退火线性能又不合格。定速轮表面应有0.5°的锥度, 以防压线。虽然将锥度加大到1.5°, 但仍然压线。为此, 定速轮下面安装一个分线轮 (见图1) , 解决了压线问题。

3 直径为Φ2.68mm以上大规模铜线退火性能不稳定

我厂原采用的盘式收线, 收线筒外径为Φ630mm大盘, 满盘时导线重量比原设计 (最大盘径Φ560mm) 大两倍。盘式收线电机是采用交流滑差电机 (15kW 9.6kgf.m) , 其电气性能具有一定的滞后特性。在重负荷工作时, 电机的跟随性变差。从空盘到满盘的过程中, 电机转速要随着盘线的增加而递减 (见图2) , 而线速度保持不变。当系统要求收线转速降低时, 滑差电机在重载下电气滞后特性明显, 不能及时跟随张力偏差信号使转速尽快改变, 使得储线张力变化幅值加大, 经常出现张力轮下落到底部, 铜线松套、抖动、打火, 退火线出现软硬不均及打火伤痕, 由于大规格铜线退火生产时, 张力机构的气压要加大, 退火铜线有时被拉伸变细, 超过负公差。

出现上述问题的原因分析如下:当张力变化较大时, 使系统的运动精度变差。导电轮环表面各点的线速度不一致, 使铜线在导电轮中产生时紧时松的现象, 改变了铜线在导电轮环上的包角和接触长度, 使两者的接触电阻时大时小。因而大电流退火时铜线上的电流密度也时大时小, 这就容易产生火花, 剥蚀铜线及导电轮环。又因铜线在高温时的机械强度很低, 在时紧时松状态下退火, 其线径容易产生粗细不均匀。大拉机的主电机是绕线式交流电机, 启动时采用六级启动电阻逐级切除方式, 退火电压在启动升速过程中, 其因素十分复杂, 故在启车和停车阶段出现50~70m退火不足或过度的不合格铜线, 由此造成盘式收线时大规格铜线的废品率达1.5%~2%。

盘式收线方式生产大规格铜线虽经多方面调试, 终因交流滑差电机在重负载下电气滞后性能变差的影响, 退火性能始终不能稳定。针对上述原因, 采用圈式收线, 并对电气参数适当的调整, 成功的解决了这个问题。由于圈式收线生产过程中不存在盘式收线时的张力变化大的问题, 系统张力除启车、停车外, 生产过程中始终保持恒张力控制, 储线张力变化幅值极小, 退火电压同步跟踪平稳, 导致退后铜线表面光滑, 软硬均匀, 性能全部符合GB3953圆软铜单线标准。

由于圈式收线可连续生产, 减少了盘式收线生产中的因换盘而停车的时间, 提高了班产量15%~20%, 并使废品率降低到0.5%以下, 不足之处是需要重新复绕。圈式收线生产铜线时退火轮环无打火和剥蚀现象, 使导电轮环使用时间延长两倍以上。

4 退火铜线的氧化变色

引起铜线退火后氧化的因素很多, 例如:退火电压及电流调节不当、密封室紧固不严、蒸汽保护不足及冷却水流量不够等。在生产Φ2.80mm以上大规格铜单线时表面氧化呈紫红色, 原有蒸汽量显得不够。将退火电压降低一些, 加大冷却水流量, 氧化色轻些。但这又使退火铜线的硬度加大, 得不偿失。我们在冷却水中加入1%~2%的乳浊液可避免退火铜线氧化 (有很薄一层保护膜) , 其表面光洁明亮、无氧化, 又提高了导电率。为使退火铜线能保存较长时间不氧化, 还采用了下列措施: (1) 适当调节压缩空气的流量, 并随着线径的变大而加大, 尽可能吹干退火后冷却铜线表面的水份。 (2) 干燥段铜线温度不能太低, 适当调节冷却水流量, 使铜线温度保持在60℃~80℃, 以便使铜线上的水份能进一步蒸发干燥。

结语

连续退火 (交流) 大拉机的电气性能不如直流大拉机精度高, 但经合理调整, 其产品性能还是能够稳定的。生产Φ2.68mm以下规格的铜线可用盘式收线, 生产Φ2.68mm及以上大规格的铜线用圈式收线, 其性能达到国标的要求, 表1列出了几种不同规格的退火铜单线的性能数据, 仅供参考。

注:GB/T3953-2009标准:伸长率≥25%, 电阻率≤0.017241 (Ω·mm2/m)

摘要：连续退火 (交流) 大拉机使用盘式收线生产时, 大规格铜线有时性能不稳定。分析其原因, 对设备进行改进调整后, 提出用圈式收线解决了这一问题, 生产运行良好, 退火铜线性能稳定, 废品减少, 提高了生产效率, 取得了满意的效果。

关键词：裸铜线,大拉机,圈式收线,质量,工艺,改进

参考文献

[1]徐灏.机械设计手册 (第一卷) [M].北京:机械工业出版社, 1991.

[2]王春江.电线电缆手册 (第二版) [M].北京:机械工业出版社, 2001.

[3]卓金玉.电力电缆设计原理[M].机械工业出版社, 1999.

退火生产 第2篇

关键词变频器；矢量控制；连续退火；直流母线

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0164-01

我国大约90%以上的能耗是电机能耗，资料显示，中国八成以上的电机产品效率比国外先进水平低二到三个百分点。目前国内广泛应用的Y系列电动机效率平均值为百分之八十七点三；而美国高效电动机的效率平均值为百分之九十点三，其超高效电动机的效率平均值则为百分之九十一点七。所以除了发展高效节能的电机外，推广和发展变频调速技术也是节能降耗的关键。本文重点讲述日立变频技术在连续退火生产线（下文简称CAL）中的应用。

1工程简介

广州JEF钢板有限公司二期工程：1条酸洗-冷轧生产线（简称PL-TCM），1条连续退火生产线，1条镀锌线（简称2#CGL），其总体设计产能是180万吨，主要以汽车板和家电板为主要产品。在二期工程中，主生产线的设计和设备提供者是三菱日立制铁株式会社，其中电气部分为日立公司承包，工程建设周期为三年。

2连续退火工艺介绍

本次采用塔式连续退火机组，从工艺上分为清洗（脱脂）和热处理两个部分，也可分为3段：入口段、炉子段、出口段，机组主要技术参数如表1中。

3控制过程

主生产线电机（如开卷机，平整机，辊道等）全部使用矢量控制，电机也采用矢量电机；辅助设备（如风机）采用VVVF控制，电机采用普通变频电机（国内制造），还有一部分（例如油泵，水泵等）采用常速电机（国内制造）。这里重点讲述日立公司变频器在矢量控制和VVVF控制中的应用。

3.1矢量控制变频器

我们通常所说的变频器，在硬件方面包含了两个部分：整流部分和变频部分。在日立驱动系统中，则将两个部分分开来控制，这样做有很多的优点，比如，节约成本，减少中间环节，节能效率提高，见下文详细分析。

日立变频技术在CAL中使用了两种类型驱动系统，即：中型和小型系统，均采用2电平PWM控制，日立变频器还提供有大型IGBT驱动系统，在轧机中有使用，在此不做介绍。

不管是大型、中型还是小型系统驱动系统，都包括了两个主要部分：整流器部分，变频器部分（也称为逆变器部分），变频部分输出波形已近完全接近正弦波。

典型的IGBT驱动系统配置如下：

1）专用的IGBT整流变压器；

2）用于控制的同步变压器；

3）IGBT整流器单元，提供稳定的直流电源；

4）IGBT变频器单元，满足速度控制，电流控制等。

在日立驱动系统中，采用公用整流单元，在其直流母线下挂接多个矢量控制用变频器单元。

使用这种公用直流母线系统的方式有很多的优点：

1）节约设备成本，由于在CAL生产线中，有大量的辊子驱动控制，控制要求也很高，而且不同位置的辊子速度，电流是不同的，如果采用单台变频器对其进行控制， 不仅控制复杂程度加大，也会由于变频器余量的选择不当造成浪费。

2）节约电能，对于传统的控制方式，即1台辊子电机使用1台变频器驱动，在减速过程中要使用制动电阻进行制动，多余的电能消耗在了制动电阻上。而采用公用直流母线方式，将部分辊子电机制动时产生的电能进行回馈到直流母线上，供其他辊子电机使用，从而达到节能的目的。

3）对电网干扰小，采用2电平PWM控制，功率因数接近1；而采用同步电压源和脉冲移位控制进一步降低高次谐波对电源的干扰。

4）降低设备故障引起的停机。采用公用直流母线方式，使得控制变得简化，公用直流母线部分在控制方面相对简单，技术成熟，故障率低等特点。在其中一个变频部分出现故障不会影响其他变频器的运行。

5）备品备件的管理更加简化，由于采用整流和变频部分分开控制，所以其备品备件更加具有通用性。

在矢量控制变频器中，主要控制方式有两种：速度控制和电流控制，在速度控制中其响应为wc=10~30 rad./s，电流控制中其响应为wc=400 rad./s.根据不同的需要采用不同的控制方式，例如，需要高张力和快速响应的卷取机等场合通常采用电流控制，在辊子同步控制的时候采用速度控制。但有时也将速度控制和电流控制联合使用，满足更高控制需求。

通过工业以太网络对各台变频器进行监控和数据管理，对维护和控制更加方便。

3.2VVVF控制变频器

VVVF控制变频器（变压变频控制）主要应用在CAL生产线中的风机，例如，预热炉循环风机，加热炉鼓风机等，其调速要求的精度不是很高，主要是为了控制循环风量的大小，避免通过阀门控制风量不能满足工艺需求。

在VVVF控制变频器中，采用正弦PWM控制，本项目中采用电压源型变频器。频率控制范围：1：10，频率响应：0.01Hz（在50Hz）。具有过电流、过电压保护和欠电压保护功能。可以通过工业以太网和现场总线对变频器进行参数设置和运行状态监控。

VVVF控制变频技术发展已经非常成熟，而且在现代工业中有着广泛的应用，在此不作详细介绍。

参考文献

[1]赵家骏,魏立群.冷轧带钢生产问答.冶金工业出版社,2007.

[2]日立电气公司.日立IGBT驱动系统手册.东京,2006.

退火生产 第3篇

关键词：生产调度,模拟退火算法,供应链,模型

许多学者从不同的角度给出了供应链的定义,这里推荐马士华教授给出的定义,即供应链是指围绕核心企业,通过对信息流、物流、资金流的控制,从采购原材料开始,到中间产品以及最终产品,最后由分销网络把产品送到消费者手中,全过程涉及的供应商、制造商、分销商、零售商、最终用户连成的一个整体性功能网络结构模式[1]。只有供应链中所有成员的活动最优,才能达到更高的客户满意度,本文研究的生产调度问题是供应链中关键环节之一。为了有效解决生产调度问题,很多学者运用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等算法做了大量的尝试[2,3],本文利用模拟退火算法来解决供应链中生产商和制造商的生产调度问题。

1 问题的介绍及建模

1.1 问题的介绍

问题的具体描述为:有n个不同的待加工元件,每个元件i(1≤i≤n)都要经过m个工序的加工,每道工序j上的平行机器数为mj(1≤j≤m,1≤mj≤M,M是个很大的整数元件在工序的准备时间为sij,加工开始时间为bij(则bij≥sij),加工时间为tij,生产率为pij,要找出一个合理的加工顺序使得单位时间总成本最小(设每个元件i的需求率为di,单位时间的库存成本为hi,所有工序的总准备费用为sci,在j和j+1工序之间的单位时间的库存费用为hij)。

1.2 问题的建模

为了简化问题作以下假定:1)每一元件在每一工序只加工一次,且元件的加工不允许中断;2)不同工序的机器是连续运转的并且在同一时间一台机器只能处理一个元件;3)生产商的生产准备时间和成本与生产顺序无关;4)每次运货成本固定为A。

该问题中(一个周期T),单位时间运输成本为A/T,生产准备成本为库存费用为:

1)图1可得周期T内最终产品在制造商处单位时间内平均库存费用为

2)周期T内产品在生产商处单位时间内平均库存费用为:由图2(a)中可得最终产品i的每单位时间的平均库存为

因此,T周期n内所有产品单位时间内的库存费用为

同理,由图2(b)可得T周期内所有在制品单位时间内的库存费用为

根据目标函数和变量之间的关系得到该问题的非线性模型为

在上述约束中式(5)表示任何一个元件必须在前一工序加工完才能进入下一工序的加工,式(6)表示工序j只有一台机器的情况下,前一元件处理完才能处理下一元件,式(7)与式(6)类似,适用有平行机器的情况,式(8)—式(11)表示每台机器同时最多只能加工一个元件,每个元件同时只能在一台机器上加工[4],式(8)、式(9)针对单台机器工序,式(10)、式(11)针对平行机器工序,其中

2 模型求解

2.1 模拟退火算法描述

模拟退火算法解优化问题的出发点是基于固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性。算法的基本思想是从一个给定的解开始,从邻域中随机产生另一个解,接受准则函数由参数t决定,其作用类似物理过程中的温度T,对于参数t的每一取值进行产生新解判断接受或舍弃的迭代过程经过大量的解变换后,可以求得给定参数t值时的问题的相对最优解。然后减小t值,重复执行上述迭代过程。当控制参数t逐渐减小趋于零时,系统已越来越趋于平衡状态,最后系统状态相对于优化问题的整体最优解,该过程也称冷却过程[5,6]。

模拟退火算法的步骤为:

1)给定初始温度T终止温度T0和退火速度α,元件数为n,阶段数为m,随机给出一调度方案X0,计算库存费用f0。

2)若T>T0,转步骤3;否则算法停止,输出X0。

3)从邻域中随机产生一调度方案记为X1,计算库存费用f1。

4)ΔE=f1-f0,若ΔE≤0,接受新值,X0=X1,T=αT,转步骤2);否则,若exp(-ΔE/T)>rand(0,1),也接受新值;X0=X1,T=αT,转步骤2),否则转步骤3)。

数据流程如图3所示。

2.2 解的形式

解的编码形式采用自然数编码,将需要加工的工件编号为1、2、3、4、5……。用*分开在同一工序的平行机器。

如:表示n=5个工件,在m=3个工序加工。第一工序和第三工序有1台机器,第二工序有2台机器,即:m1=m3=1,m2=2。表示为

则各个工序上元件加工顺序为σ1=(3 2 1 45),σ12=(4 1 3),σ22=(2 5),σ3=(4 1 23 5)(σj表示单台机器工序j的生产顺序向量,σkj表示平行机器工序j第k台机器上的生产顺序向量解的表现形式直接决定于邻域的构造可用个元件的一个排序表是一个解,可以通过元件之间不同位置的交换构造邻域。

3 实例分析

本实验是以n=5,m=4,m1=m3=1,m2=m4=2的情况举例说明的,即5个零件在4个生产工序生产,在第一工序和第三工序有1台机器生产,在第二和第四工序各有2台平行机器。其中di、pij、sij、hij、A是按照以下分布随机生成的:

由于随着j的增加hij的值也在不断的非线性的增加,即

根据di,pij,sij,hij,A分布情况,在lingo中确定以下数据:

假设起始温度T为100,终止温度T0为0,退火速度α=(T-T0)/2 000,(2 000为退火次数,只考虑一个周期)。

根据算法描述,在初始温度条件下,工件按照(1,2,3,4,5;1,2,3*4,5;1,2,3,4,5;1,2,3*4,5)的顺序加工生产,其初始解为94 623.3,即初始最优解为94 623.3,随着温度的不断下降,截取其中几个阶段分析最优解的变化情况如表所示

根据温度下降终止条件,当温度下降到0°时,温度下降终止,由此得整个问题的最优解,最小费用为88 163.7,零件加工顺序为(2,4,5,1,3;4,1,3*5,2;1,4,2,3,5;1,4,2*3,5)。

4 结束语

供应链中合理的生产调度有利于企业更好的利用资源,获得最大的利润。文章利用模拟退火算法研究了简单供应链中只有一个生产商和一个制造商的情况下生产调度问题,并用c++编程lingo进行求解得到了相对较优的解实验证明模拟退火算法可以有效解决现实供应链中生产调度问题

参考文献

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[2]S.A.Torabi,S.M.T.Fatemi Ghomi,B.Karimi A hy-brid genetic algorithm for the fnite horizon economic lotand delivery scheduling in supply chains European Jour-nal of Operational Research 2005.

[3]陈皓,陈铁英.用遗传算法求解柔性作业车间调度问题[J].兵工自动化,2004,23(4):14-15.

[4]许争.多资源车间生产调度优化问题的研究[J].质量成本管理,2010,48(7):78-80.

[5]高尚,杨静宇.群智能算法及其应用[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[6]郑小花,陈淑燕,武林芝.模拟退火算法在公交调度中的应用[J].信息化研究,2009,35(9):45-50.

[7]黄平,孟永钢.最优化理论与方法[M].北京:清华大学出版社,2009:168-176.

连续退火炉节能减排降耗的控制措施 第4篇

关键词：连续退火炉燃烧控制余热回收节能降耗

对于大型的连续退火炉，影响到成品质量和给环境带来的伤害的主要因素是炉内压力、露点以及氧含量，从生产制造、安装至运行均应当按照节能降耗的标准来操作。除此之外，各种加热和冷却技术也是连续退火炉减排降耗的重要指标。而对于一些小型的机器设备，提高产品竞争力的最佳选择就是利用低压换热器来回收余热。传统的退火炉作业在加热、燃烧控制和后期余热处理等方面都存在粗放浪费的缺陷，因此，新型数字化的控制技术很好地给连续退火炉的应用和发展指明了方向。

1 影响连续退火炉能耗的主要指标

炉压主要是由分布在炉子底部大量保护气体注入而形成的压力室，是为了防止外界气体进入炉内，从而保证炉内微正压稳定，生产安全和质量合格。而为了达到这一目的，往往需要通过注入大量保护气体，为了确保炉内温度，需要大大增加燃气量，这也就增加了排气量和能源消耗。

露点是指在炉内气压固定的条件下，空气中的气态水达到饱和状态凝结为液态水所需的温度，它是衡量连续退火炉内环境干燥程度的重要指标，受炉内原材料所含的氧化物和其表面残留水分的影响。在实际操作中，存放时间较长的铝带原料表面容易产生氧化铝，一旦进入炉内，遇到氢气，二者发生化学反应生成水，炉内的露点便会增高。为了给退火炉减压，稳定其温度，就必须增加保护气体的注入量和排放量，另一方面，此举也大大增加了辐射管的燃烧功率。

允许氧含量是因为炉内气体流动非常复杂，各处的压强正负不一，再加上机器外壁焊接工艺粗糙、封闭性差等原因，均有可能导致炉内含氧量增加，而保护气体中的氢气与之发生反应会生成水，继而影响了露点。

明火加热技术是退火炉加热的主要方式之一，过去的明火加热很容易出现带钢氧化、停车断带等问题，究其原因，多为烧嘴本身的性能和炉内布置不够精良和科学，仪表控制不够精确，使得炉体热惰性明显，降低了退火炉性能和生产效率。

辐射管和天然气的选择也是很重要的方面，很多国内生产的辐射管工艺还不成熟，且其中包含的化学成分极易与其他部件发生化学反应，从而造成辐射管使用寿命缩短、易腐蚀。由于管材的特殊性，如果燃气中的杂质过多，也有可能导致爆裂等意外事故的发生，因此，优质天然气是安全生产节约能源的重要条件。

在实际生产活动中，很多企业生产的镀锌板厚度都在0.28~0.45mm，难以发挥退火炉的最大功能，同时，由于烟气量降低，大量的冷凝水会出现在换热器中，为了满足清洗段介质对于加热的需求，不得不大量增加蒸汽。

2 平衡炉内指标，确保节能减排的控制措施

2.1 做好炉内压力的控制，防止气体外漏

控制炉内压力的关键是要把好质量关，即炉壳和风机循环管道的焊接质量，孔盖的安装质量。焊接炉壳时，务必采用气体保护，之后要通过着色探伤和煤油渗透来检测焊缝质量，防止辐射管安装法兰、卢盖等部位焊接时发生变形或安装时发生变形，保证其平面度。在正式投入使用之前，要在企业工厂进行预组装，各项指标合格后方可到现场正式组装使用。如果炉内压力升高到一定程度，要对炉壳焊接处和密封处进行皂水测试，而且要保证炉压自然下降时的正常时间。

2.2 控制露点，确保系统干燥

原材料在未进场之前，生产单位就要做好生产组织和生产工艺的把关，成品储藏环境必须要干燥通风，根据成品数量来合理科学地调整生产计划，防止货物堆积。另一方面，在操作过程中，材料表面一定要保证无残留水分，防止生锈。相关工作人员要定期对机器进行检查、保养，及时更换损坏的零件，以保证整个系统的正常运行。

2.3 保温材料的安装和质量

退火炉各个阶段的温度要求不同，要求每一段的保温材料都要在材质型号上因地制宜。每一批耐热材料进入现场时，都要仔细核对产品规格、质量，进行专业鉴定。另一方面，施工过程要严格按照标准来操作，从安装顺序、层数、厚度、安装面的间隙、保温棉等等，多方面进行控制。所有的耐热材料安装完毕后，就是不锈钢内衬板的安装，如果两者距离太小，高温会造成内衬板的变形，导致辐射管法兰和支架间的保温棉暴露，如果距离太大，又会导致保温棉松落，影响效果。

2.4 明火加热技术的改进和应用

明火加热技术具有良好的烧嘴性能和布置，一般将烧嘴布置在端墙，火焰和带钢保持垂直，从而提高了炉辊性，有效降低了炉体热惰性。为了使这一技术在高温炉领域也得到很好的应用，一种新型的高温预热空气还原烧嘴出现了，对气体的流速和燃烧速度都进行了充分的考虑，同时又改良了喷嘴的隔热冷却技术，有效防止了回火现象。

2.5 辐射管质量的控制

与明火加热技术相对应的是辐射管加热技术，辐射管的材质和型号选择非常重要。根据生产经验来看，目前最好的应该是双P型管，它是由INCONEL601合金制成，管壁非常薄，热惯性小，在更改退火工艺制度时很灵活，热量可变控制范围非常广。关于材质的选择，要考虑到炉内温度、传热性、造价成本和寿命周期，由于现在退火工艺对炉温的要求渐高，最好不要选择金属材质的辐射管，可以选用陶瓷辐射管。

2.6 天然气需注重高品质

不论是哪种辐射管或加热材质，随着炉内温度的不断变化，以及保护气体的不断注入和排出，精密仪器的组件包含的各种化学物质都很容易发生化学反应，从而造成零件腐蚀、变质、破裂，因为耐热材料本身的性能很稳定，适应各种温度，所以，对天然气的要求就必须严格。

2.7 烧嘴的质量控制

烧嘴的温度峰值是影响辐射管寿命的主要因素，如果最高火焰温度超过了规定的数值，则可能烧坏辐射管。近年来的烧嘴生产设计开始走节能路线，力求降低排烟温度和废气排放。烧嘴的选择可以以下面的类型做参考：双换热式辐射管烧嘴，此种烧嘴在传统的辐射管烧嘴工艺基础上，在烟气排放端又增加了一个换热器，大大降低了烟气排放温度，提高了热效率；另一种是蓄热式烧嘴，原理是在辐射管最后两段采用蓄热式烧嘴，提高燃烧空气的预热温度，降低了原材料消耗，增加了生产总量，具有燃烧效率高、环保节能的热点；还有一种是一体式烧嘴，其是与薄壁焊接技术相结合的高新技术产品，有效避免了接口问题，降低了燃气消耗，节省了维护费用。

2.8 数字化脉冲燃烧控制

做好燃烧控制是避免控制温度误差的重要前提，数字化脉冲燃烧技术主要是通过控制烧嘴的燃烧时序和时间控制炉子的温度，该技术控制精度高、易维护、操作灵活，可以根据实际的炉子负荷变动情况开启、关闭或组合任何烧嘴；同时，脉冲燃烧系统温度均匀性好、精度高，即使在负荷小的情况下也能充分燃烧，与普通比例的调节系统相比，大大提升了节能指数。

2.9 做好退火炉余热回收

余热回收是提高退火炉能源效率、节能减排的重要途径，在连续退火线工艺中设置四级余热回收系统，同时应用余热锅炉回收烟气能量，但后者投资成本较高，仅适用于有蒸汽管网的大型企业。很多企业采取热水余热回收技术和蓄热式燃烧技术，但设备投资普遍较高，余热回收效果也较低，各企业仍需根据自身特点选择适合自己的余热回收方式。

3 结论

关于连续退火炉节能减排降耗的方法，专业人士一直在探索并应用到实际作业中，但因为各项指标之间紧密的联系，无法立刻精确地计算出所有参数，因此，该技术的改进和广泛应用必将是一个长期的过程。在退火炉的设计和应用中应结合我国的实际情况，推广明火加热技术、余热回收技术等有利于节能降耗的方案，以此提高产品质量和竞争力，促进工程建设的可持续发展。

参考文献：

[1]易新平.论连续退火炉节能减排降耗的控制措施[J].科技创新与应用，2013（9）：52.

[2]梁师帅.高强钢用连续退火炉节能技术探讨[J].工业加热，2012（2）:18-22.

[3]张爽，谢天华.连续退火炉余热回收技术应用分析[J].冶金设备，2013（204）:38-39.

退火生产 第5篇

出于对退火窑辊道传动的稳定性和速度变化一致性的考虑, 一般不建议在退火工段设置伸缩缝, 但是有些情况下伸缩缝不可避免的存在, 所以这就要求在退火窑辊道的设计中考虑在伸缩缝处地轴的处理问题。

1 伸缩缝对退火窑辊道的影响

首先向大家介绍下在车间楼面主体结构施工中为了消除混凝土结构应力产生的收缩而通常采用的两种结构。

一种为后浇带。后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝, 其做法为:按照设计或施工规范要求, 在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝, 将结构暂时划分为若干部分, 经过构件内部收缩, 在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土, 将结构连成整体。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时, 可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土, 其强度等级应比构件强度高一级, 可防止新老混凝土之间出现裂缝, 造成薄弱部位。设置后浇带的部位还应该考虑模板等不同措施的消耗因素。

一种为伸缩缝。伸缩缝又称温度缝, 其主要作用是防止厂房结构部分因气候变化而产生裂缝。其做法为:沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙, 将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开, 因浮法玻璃生产线退火工段基本上为钢结构, 所以多数伸缩缝设置在有基础梁或者混凝土楼面的位置。建筑物基础因其埋在地下受温度变化影响小, 不必断开。伸缩缝的宽度一般为2~3cm, 缝内填保温材料, 两条伸缩缝的间距在建筑结构规范中有明确规定。若建筑物平面尺寸过长, 因热胀冷缩的缘故, 可能导致结构中产生过大的温度应力, 需在结构固定长度位置设缝将建筑分成几部分, 该缝即为温度缝。对不同的结构体系, 伸缩缝间的距离不同, 我国现行规范《混凝土结构设计规范》GB 50010—2002对此有专门规定。

该文主要阐述的对象为对浮法退火窑辊道影响较大的伸缩缝, 伸缩缝间距计算公式为

式中, Lmax为板或墙允许最大伸缩缝间距, m;H为板厚或墙高计算厚度或高度, m;L为底板或长墙的全长, m;Et为底板或长墙的混凝土龄期内的弹性模量, N/mm2;Cx为反映地基对结构约束程度的地基水平阻力系数;T为结构相对地基的综合温差, 包括水化热温差, 气温差和收缩当量温差, ℃;εp为混凝土的极限变形值;α为混凝土或钢筋混凝土的线膨胀系数, 取1.0×10-5。

根据计算此种伸缩缝在浮法玻璃车间钢筋混凝土地面以上大约每55 m的距离布置一道, 其宽度为30mm左右, 其沿建筑物长方向伸缩的距离最多不超过±10mm。

综上所述, 现在介绍一下伸缩缝对退火窑辊道设备的影响。如图1所示, 车间地面伸缩缝处如果不处理会导致退火窑辊道横梁、油槽、油槽支架、传动轴在车间地面伸缩时受力变形进而影响生产, 特别是会导致传动轴发生扭曲或者断裂, 影响退火窑辊道传动轴传动的连续性和稳定性。

按照图2所示方法把退火窑辊道横梁、油槽、油槽支架、传动轴在车间地面伸缩缝处做断开分段处理, 其中传动轴处设计成可伸缩的结构。该文重点分析其中传动轴伸缩结构的几种处理方法, 其中主要是以万向节传动轴来实现。对于万向节传动轴在浮法玻璃生产线退火窑辊道上的应用, 我们主要是利用了其可在同一直线上伸缩和可以在一定范围内变化一定角度的特性来处理车间地面伸缩缝伸缩时对传动轴的影响。

2 结构分析

在介绍了伸缩缝的概念及对退火窑辊道设备的影响后, 现在再介绍几种可以消除伸缩缝对退火窑辊道影响的结构。

结构一如图3所示。在起初的设计中认为浮法玻璃生产线车间地面伸缩缝会由于车间温度变化产生沿车间长度方向的伸缩和高度方向的沉降 (至于车间地面沉降的实际情况将在下文中详细叙述) 。综上所述, 故做如图3所示的处理结构, 将图1中所示退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴;左侧传动轴和右侧传动轴, 同时用一种不可伸缩的鼓齿式联轴器连接, 在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠滑键在鼓齿式联轴器内的法兰盘内的滑动来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能, 同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构二如图4所示。随着万向节传动轴在工业设备中使用的普及, 在设计中也与时俱进采用了这一新型的结构, 如图4所示结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴;左侧传动轴和右侧传动轴, 同时用一种不可伸缩的万向节传动轴连接, 在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠件侧法兰盘与右侧传动轴中相连接的滑键来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能, 同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构三如图5所示。结构三存在一个问题, 此结构必须用两个功能的部件来实现伸缩缝的伸缩与车间地面的沉降, 所以结构比较复杂, 因此在设计中采用了一种新型的可伸缩万向节传动轴来简化结构实现功能。如图5所示本结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴;左侧传动轴和右侧传动轴, 同时用一种可伸缩的万向节传动轴连接, 在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠可伸缩万向节传动轴来实现传动轴结构的可伸缩性。该结构的特点是可以实现伸缩传动轴的功能, 同时能满足车间地面沉降所带来的传动轴轴线不在同一直线上的问题。

结构四如图6所示。经过对多年来设计建造的众多浮法玻璃生产线的调查, 发现伸缩缝处存在车间地面沉降现象的几率很小, 故进一步优化了伸缩缝处的结构, 如图6所示。该结构将图1中退火窑辊道传动轴分为两段断开的传动轴左侧传动轴和右侧传动轴, 同时用一种轴套和滑键相配合来完成传动轴的连接, 在车间地面伸缩缝因车间环境温度变化而产生伸缩时依靠滑键在左侧传动轴和右侧传动轴轴头处的键槽内的滑动和轴套的配合来实现传动轴结构的可伸缩性与传递扭矩。该结构的特点是结构简单成本较低可以实现伸缩传动轴的功能。

3 结语

我公司利用鼓齿式联轴器、万向节传动轴或轴套与键的配合, 解决了浮法玻璃生产线车间地面伸缩缝在车间地面受温度影响而产生伸缩时对退火窑辊道的影响。这几种结构解决了在某些情况下退火窑辊道在伸缩缝处的地轴受力问题, 同时又保证了设备的功能与作用。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2001.

退火生产 第6篇

钢的热处理工艺是根据钢的结构和组织在固态下可以进行多种形式的转变而发展起来的。是通过加热、保温和冷却的方法来改变钢的内部组织结构, 既可以改善工艺性能, 又可以提高使用性能, 从而能够充分发挥钢材的性能潜力。

冷轧带钢多为低碳钢, 其最终热处理通常为再结晶退火。由于钢种的不同, 其热处理工艺有很大差别, 但其物质基础都是热处理炉, 而冷轧带钢热处理炉的发展又主要体现在罩式炉和连续退火炉的发展上。

1.1 罩式退火炉

带钢在冷轧生产中, 常以成卷的形式在工序之间传递, 其热处理长期以来使用罩式炉。具体来说, 就是一炉以3~6个钢卷为一垛, 各板卷之间隔以涡卷式通气垫板, 扣上圆柱形内罩, 再扣上加热罩 (即外罩) , 用煤气、轻油或电加热带钢。外罩加热完后可取掉。冷却方法有空冷、快冷等。内罩内通保护气体, 一方面保护带钢不被氧化, 另一方面促进传热。保护气体一般由N2和H2组成, 现已发展了用纯H2做保护气体的罩式退火炉。

1.2 连续退火炉

早在20世纪30年代, 国外就建成了用于生产镀锌带钢的连续镀锌退火炉。这种带钢要求硬度较高, 材质均匀, 用连续退火效果很好。带钢连续地通过退火炉, 在炉内保护气氛下, 加热、保温, 经冷却后出炉, 整个过程形成一条连续的流水线。目前广泛应用在热镀锌带钢生产中。

现代冷轧薄板生产通常的生产工艺是:酸洗、冷轧、电解清洗、罩式炉退火、平整、精整、成品包装。20世纪70年代初出现了一种新的生产工艺, 它把冷轧后的电解清洗、罩式退火、钢卷冷却、调质轧制 (平整) 和精整检查等5个单独的生产工序联结成一条生产机组, 用连续退火炉代替间歇式的罩式炉, 实现了连续化生产。这种连续生产线称做连续退火机组。多用于冲压用、深冲用冷轧薄板等带钢产品生产。

2.1 带钢品种的比较

在罩式炉退火中, 由于对静止的带钢以成卷方式加热, 带钢的加热、冷却及保温时间等, 都可以比较方便地进行控制, 罩式炉具有其优越性, 这尤其表现在对超深冲性能带钢的热处理方面。

目前对质量要求很高的深冲和超深冲带钢, 通常是用铝镇静钢为原料。以08Al为例, 其再结晶退火制度定为:先加热至550℃保温10h, 再以每小时30~50℃的速度升温至690℃, 保温16h, 然后缓慢冷却至550℃, 吊去外罩, 再冷却至160℃出炉。

对于这样的火要求, 连续退火可以说是无能为力。直到20世纪70年代中, 日本开发出可生产深冲钢板的连续退火线。用严格控制化学成分、控制热轧卷取温度及在连续退火过程中, 进行各种不同的冷却控制和过时效处理, 解决了在短时间内生产深冲板的问题。但这种连续退火的工艺是以严格控制钢的成份为基础的, 这种成份的控制技术难度高、工艺操作比较复杂。

2.2 带钢性能的比较

连续退火是在带钢有张力的连续运动中进行的, 带钢的板形较罩式炉退火好。在连续退火中, 快速加热使得带钢再结晶过程非常快, 晶粒细小, 屈服点较高, 硬度与强度也较高。一般情况下, 带钢连续退火后, 其硬度与强度均较罩式炉退火高, 而塑性与韧性却有所不如。连续退火与全氢罩式退火的带钢表面都较光洁, 机械性能及加工性能也较均匀。

2.3 带钢生产中的比较

罩式炉退火时, 对每个钢卷以成卷方式加热, 带钢紧绕成卷, 层层带钢既薄又宽, 紧紧相连, 径向传热的热阻非常大。20世纪60年代出现的松卷带钢罩式炉退火虽然提高了热传递能力, 但热耗、电耗较高, 带钢表面和边缘因反复卷取, 受伤的可能性增加, 质量受到很大影响。所以, 除在特殊钢处理或渗碳、脱碳、渗氮、渗铬等化学热处理时采用松卷退火外, 一般还是采用紧卷退火。带钢紧卷退火的热工性能差, 在加热和冷却过程中, 需花费很长时间均热, 炉子生产能力很低。在冷轧生产中, 常常是酸洗、轧制、平整等工序的操作时间均以秒为计算单位, 而退火工序却以天为计算单位, 一套高效率的冷轧机, 常须配置一大群罩式退火炉。

连续退火线包括了电解清洗、退火、冷却、平整及检查分卷、重卷等几道工序, 解决了连续作业线机械设备多、难以控制的技术问题。连续退火有很多优点, 如带钢速度快、生产能力高、成材率高、能耗低、操作人员少、生产成本低等。

罩式炉的弱点是带钢的成卷处理, 加热、冷却效率很低。经过多年的改进, 目前已发展为强对流全氢罩式炉:改进炉台的严密性;加大炉台风机;纯氢退火 (氢气的导热性约为氮气的7倍) , 增加了传热能力;加强快速冷却。以上的技术改进, 使带钢性能均匀, 表面光洁, 增大了罩式炉效率。

另外, 连续退火产量大, 设备多, 技术复杂, 穿带一次要用几百乃至上千米钢带, 改换品种要一定的调整时间和一定量的过度钢带, 因而小批量定货不合算。连续退火炉内几十套转向辊的辊径选择、张力调节等对钢带规格有一定的设计范围, 过厚、过薄均不适宜。罩式炉体积小, 分批处理, 自成系统, 可以逐步扩充台罩, 灵活性大。

结束语

随着科学技术的迅速发展和广泛应用, 冷轧生产的自动化、连续化、高速化程度日益提高。冷轧生产的连续化, 目前正成为世界发展潮流。在这种发展趋势面前, 带钢连续退火呈现一派生机勃勃的景象。但由于市场对带钢性能需求的多样化, 再结合各个厂在实际生产中的具体情况, 作为久经考虑的罩式炉, 在很多方面仍显现出其不可替代的优越性。在今后相当长的一段时期内, 连续退火炉与罩式退火炉将并驾齐驱, 各显神通。

参考文献

电渣锭去应力退火试验 第7篇

钢锭退火的目的主要是消除应力, 既防止冷裂, 又便于对表面缺陷修磨而不发生局部炸裂, 同时也能提高铸态组织的热传导系数, 使热塑性得到改善。目前, 高速钢钢锭国内外通常采用的退火温度均在850℃左右。

高速钢钢锭退火与高速钢锻件退火工艺不同, 因后者需在金相转变的同时完成晶格重组及消除冷、热加工后产生的晶格缺陷及应力, 为后续热处理做准备。

多年来, 锻造厂自炼高速钢钢锭在箱式炉退火时一直采用完全退火工艺 (见图1) 进行退火, 由于退火时间长, 电量消耗大, 浪费能源, 损害炉子寿命, 产生大量氧化皮, 影响钢锭出材率。

2 改完全退火为去应力退火

通过对钢锭切片金相分析, 完全退火与去应力退火金相组织并无太大差异, 因此在总结经验基础上, 通过理论分析并结合分厂实际情况, 经多次试验, 最终制定出我厂高速钢钢锭退火工艺 (见图2) , 即将原来完全退火工艺改为去应力退火工艺。通过近一年来运行, 退火电渣钢近350t, 效果反映良好。

3 效果

退火炉开关式燃烧控制 第8篇

该立式退火炉按照斯坦因公司DIGIFLEX® Furnace概念设计,适用于生产汽车板质量级的带钢。按其设计理念,设计中充分考虑了在热处理质量提高、钢带跟踪精度、灵活性、节能、公益性、降低劳动强度、免维护、安全性及为未来开发新钢种的可扩展性等方面的最新技术。本文着重介绍和分析其在燃烧控制方面的特色。与传统燃烧控制不同,它的最小控制单元是单个辐射管,而不是一组辐射管组成的控制分区。另外,每个烧嘴能够独立远程点火,辐射管工作在开关状态。通过调整每个烧嘴的开关频率,从而实现能量的控制。

1加热系统工艺

1.1预热段

预热段是利用加热段燃气燃烧产生的废气,对清洗后的带钢进行初步加热的处理阶段。通过换热器对循环使用的氮氢混合气进行加热,加热后的混合气喷射到带钢表面。带钢因其宽厚不同,在预热段被加热升高的温度不同,设计带钢温度至少可升至150℃左右。预热段本身不需要燃气,而是废热利用。设计计算表明预热段可以使带钢在热处理过程中节省燃气消耗7%~8%。

1.2加热段与均热段

加热段是带钢退火的主要工艺段,采用煤气辐射管为加热元件,辐射管按行、列有规则地分布,加热段以辐射管行分布确定炉体的各炉层。每个烧嘴采用On-off(开关式)的点火控制设计,并能进行就地或远程点火。在各辐射管的出口安装有换热器,能将助燃空气预热到400℃。辐射管内的废气经集气室收集后送至预热段换热器并通过废气风机由烟囱排出。

均热段也采用煤气辐射管为加热元件。均热段主要是保证带钢在该炉段处于近似恒温状态,在控制技术与设备配置上与加热段基本一致。

2燃烧控制系统

2.1烧嘴点火控制单元

如图1所示,烧嘴点火控制单元包括烧嘴控制器(BCU)、火焰监视器(UV)、点火电极(IE)和空、煤气开关阀(EV/FV)等5个主要部分。

烧嘴控制器采用德国著名燃烧元器件品牌霍科德(Krom Schroder)公司生产的BCU465,它是将烧嘴控制处理单元、点火变压器、总线模块、手动/自动模式选择、操作状态参数及故障代码显示等功能进行高度集成的控制核心设备。烧嘴控制器安装在烧嘴旁边,控制器面板上的按钮能完成烧嘴就地手动点火。根据面板上的两位七段显示代码,可以知道控制器的运行状态、控制器的参数信息和检测到的火焰信号。集成的总线模块可以通过Profibus DP与PLC系统进行通信,实现远程自动点火。通过RS232通信,利用终端设备还能对BCU进行参数修改,报警信息的历史数据查询及故障诊断。

火焰监视器采用的是德国霍科德公司生产的UVS 8T,安装在烧嘴上的火焰燃烧监视器将检测的火焰信号转换为0~25μA的电流信号。为保证火焰监视器正常稳定工作,配置了保护玻璃窗和前端空气吹扫装置。

点火电极是一种高压打火装置,打火高压由集成在BCU内的点火变压器输出。当BCU发出点火信号时,点火电极实现高压打火并完成点火功能。

空、煤气的打开与关闭由自动控制阀完成,空气选用电动开关阀,煤气选用气动开关球阀。在空、煤气支管路上还安装有流量孔板和检测管,以实现空燃比的调整。一旦空燃比调整好,辐射管则工作在开关状态下,即辐射管只有全功率与零功率两种工作状态。

2.2燃烧介质

助燃空气系统。助燃空气回路包括风机、压力检测与放散调节阀,放散阀的动作取决于压力控制器,保证分配到各辐射管的空气流量稳定。

煤气系统。煤气回路包括安全双切阀组、压力检测、煤气压力调节阀和放散开关阀。安全双切阀组是一个三阀组,由两个切断阀和一个放散开关阀组成,在事故状态时能确保瞬间快速切断。煤气压力调节阀的动作取决于压力调节控制器,保证分配到各辐射管的煤气流量稳定。放散开关阀的动作由煤气压力开关的压力高接点控制,防止煤气压力高异常。

废气系统。废气回路包括废气风机、废气压力检测、废气过热稀释调节阀及相应的废气温度检测。废气压力PID模块根据当前废气压力值与设定值的偏差,调整废气风机的转速。废气回路必须为一相对稳定的负压,既有利于空、煤气的充分燃烧,又能防止辐射管破损泄漏等事故状态下污染炉内气氛。

2.3控制网络

主控系统采用Siemens的PCS7。辐射管加热单元中的各烧嘴控制器通过Profibus DP总线组成现场总线网络,其中传动侧与操作侧各为一个子网。考虑到总线的路径长度限制,两侧子网分别设有总线转发器,PLC系统远程控制柜与操作侧和传动侧两子网通过相同的控制总线分别相连。

3燃烧控制的特性分析

3.1能量控制与能量分布

生产不同的板带产品时,带钢的退火温度不尽相同,即所需的能量不同。以立式退火炉配置10个加热辐射管为例,5个安装在传动侧,另外5个安装在操作侧。选取燃烧周期为60s,即以60s为单位进行辐射管运行状态的统计。传动侧与操作侧的烧嘴依次顺序点火。因能量要求不同,因此每个烧嘴的开关状态不一样。

如图2(a)所示,能量需求5%时,辐射管开状态(工作状态)为6s,关状态(等待状态)为54s,两烧嘴点火间隔时间为12s。统计周期一内的辐射管运行状态:在60s内5个辐射管分别工作6s,等价能量计为5×6(单位);总的燃烧能量为10个辐射管工作60s,等价能量计为60×10(单位),两者的比为目标能量需求5%。对图2(b)同样可以得到:实际燃烧能量为54×10(单位),总的燃烧能量为60×10(单位)不变,两者的比为目标能量需求90%。

这里的能量需求取决于加热段带钢温度过程值,而不是炉膛温度过程值。因此,这种能量控制方式更为直接,大大提高了带钢退火控制精度。

能量分布与辐射管的安装位置直接相关。所有辐射管均分布于退火炉加热段与均热段两侧,

辐射管分布密度和全功率大小则根据退火曲线的要求有一定的差别,在加热段出入口及均热段辐射管分布密度较低且功率较小。能量分布还可通过调整PLC对点火扫描方式的控制进行能量分布优化。在PLC控制中,有三种扫描方式可以改变能量分布:方式一是水平扫描,从下往上,由操作侧到传动侧,逐行加热;方式二是垂直扫描,由操作侧到传动侧,逐列加热;方式三是对角扫描,由操作侧到传动侧,对角加热。从废气管路安全性和带钢加热均匀性两方面综合考虑,对角扫描最优。因此在实际生产中,多选用对角扫描。

3.2空燃比控制

空燃比控制直接影响退火炉的退火能力,每个烧嘴的助燃空气与煤气支管上均安装有流量孔板。烧嘴前的煤气支管上有3道阀:第1道阀为快速切断球阀,以便在紧急状态下快速切断;第2道为手动调节针形阀,可通过调整其开口度改变煤气流量;第3道阀为气动球阀,实现远程自动开关动作。助燃空气通过调节电动阀的阀芯位置来调整流量,为手动调节/自动控制的一体装置。

4结论

本文以法国斯坦因公司设计的全辐射管加热立式退火炉为研究对象,结合近年来的生产与维护实践,通过研究分析,得到如下结论:

(1)独立的烧嘴控制,灵活多样的扫描方式,增加了设计上的灵活性。

(2)开关式燃烧控制技术实现了以带钢温度为目标值的能量精确控制,有利于提高产品质量。

连续退火线平整机控制技术 第9篇

马钢( 合肥) 板材有限公司冷轧1号连退线平整机为单机架6辊平整机,前后配有张力辊组,具有轧辊倾斜调整、工作辊正负弯辊控制、中间辊正弯和窜辊等控制功能。平整机出口配置了ABB板形仪,与平整机共同完成板形闭环控制,以提高成品带钢板形的可控性。平整机控制系统基于西门子硬件平台,通过延伸率、张力、液压辊缝等关键控制技术,实现高精度延伸率控制及板形控制。该生产线于2013年年底投入运行以来,控制系统稳定,达到预期的控制要求。

1控制系统构成

平整机自动控制系统由板形控制模型系统和以西门子S7-416 PLC为核心的基础自动化系统构成。为保证响应速度和控制精度,采用西门子功能模板FM458-1DP实现平整机液压辊缝控制HGC、延伸率控制、弯辊窜辊控制等核心功能。

如图1所示,平整机PLC控制系统采用现场总线结构,主机架包括具有P-BUS和K-BUS总线功能 的18槽底板、S7-416 2DP CPU模块、 FM458 -1 DP功能模板、EXM438 -1扩展模板、 CP443 -1以太网通信模板。 其中,CPU416完成平整机的主控及协调控制、换辊控制、轧制线调整、液压润滑等辅助设备控制; FM458功能模板完成自动延伸率控制、液压辊缝控制、弯辊窜辊控制; EXM 438-1模板用于采集与液压辊缝及延伸率控制相关的位置、压力等信号及延伸率测量编码器信号; CP443-1模板完成平整机与L2系统、主线控制PLC、HMI的通信。现场总线采用Profibus DP通信协议,配置3条Profibus DP网络, 其中连接FM458的Profibus DP网络为6 Mb /s的高速网络,该网络配置了2块DP /DP Coupler( 耦合器) 分别与板形控制模型和主线控制PLC进行通信。系统还配置了具有Profibus DP接口的iba PDA过程数据采集系统,用于分析和诊断平整机控制过程。

2控制功能和技术

平整机控制主要包括自动延伸率控制、张力控制、液压辊缝控制、弯辊窜辊控制、轧制线调整、湿平整控制、换辊控制、液压润滑控制等。其中,自动延伸率控制、张力控制、液压辊缝控制是平整机控制的重点和难点,因此下面重点对相应控制技术展开描述。

2.1延伸率控制

延伸率是平整机控制非常重要的工艺参数。 通过自动延伸率控制可以消除带钢屈服平台,改善带钢产品冲压成型性能。由于平整机压下量很小[1],带钢厚度变化非常小,很难测量,所以一般通过安装在平整机入出口的脉冲编码器测量入口、出口带钢长度,进而计算带钢延伸率。

式中: ε 为延伸率; Lentry、Lexit分别为平整机入口、 出口带钢长度。

平整过程中,延伸率控制可通过轧制力控制、轧制力和带钢张力控制、秒流量控制这3种模式实现。每种控制模式的轧制力和带钢张力给定值能够预先设定,并可依据带钢截面大小进行调整,调整依据为: 带钢截面小,张力对延伸率控制的影响大; 带钢截面大,轧制力对延伸率控制的影响大。轧制力对消除带钢屈服平台和调整表面粗糙度影响比较大,在调节延伸率中起主要作用,张力调节起辅助作用。对于连续退火线平整机的延伸率控制,可以采用轧制力控制、轧制力和带钢张力控制这2种模式,控制框图如图2所示。

平整机延伸率控制为闭环控制,延伸率设定值和实际延伸率计算值( 由式( 1) 计算) 进行比较后产生延伸率偏差,延伸率调节器对该偏差进行PI运算处理后产生张力修正量,再经适配器通过一些算法转换成张力附加给定和轧制力修正量。在轧制力控制延伸率的模式下,发送轧制力修正量给轧制力调节器,通过调整轧制力实现延伸率闭环控制; 在轧制力和带钢张力控制延伸率的模式下,不仅需要调整轧制力,在轧制力调节到一定程度后,还需要将张力修正量发送给张力控制器,以对平整机的入出口张力进行调节, 从而实现调整延伸率的目的。

2.2张力控制

平整机入口和出口的张力稳定是平整机稳定运行的重要条件,直接影响延伸率控制精度和板形控制效果。平整机张力控制采用直接张力闭环控制方式,在平整机的入口和出口分别安装了张力计进行实际张力测量作为张力反馈,通过2个张力调节器分别调整平整机入口和出口张力。控制框图如图3所示。

入口张力辊工作在速度模式下,是平整段的主速度辊,即平整段的速度以入口张力辊速度为基准。平整机有不投入运行( 辊缝打开) 和投入运行2种工作模式: ( 1) 当平整机不投入运行时 ( 非正常生产情况) ,只需调节平整机出口张力, 出口张力调节器参与工作。张力调节器将平整机出口张力设定FT1 - ref与反馈FT1相比较进行张力闭环控制,张力偏差经过一系列的算法和处理后转化为一个小的速度偏差,作为出口张力辊的速度补偿,通过补偿出口张力辊组的速度使平整机出口张力达到设定值。( 2) 当平整机投入运行后( 正常生产) ,平整机张力分为机前和机后2个张力段,2个张力段会出现张力差,需要通过平整机张力差调节器使平整机前后张力差达到设定张力差值。出口与入口张力设定值差值为张力差调节器的给定,出口与入口张力实际值差值为张力差调节器的反馈。张力差调节器输出的速度偏差叠加到平整机主传动的速度给定上,通过微调平整机主传动的速度实现张力差控制,最终实现平整机的入口和出口的张力平稳可控。

该生产线平整机张力控制中还考虑了带钢延伸率带来的影响,通过预先将带钢延伸率引起的速度偏差引入平整机主传动和出口张力辊组的线速度给定进行补偿,从而消除延伸率造成的张力波动。当平整机工作在通过轧制力和带钢张力控制延伸率模式时,在平整机的入出口张力给定( FT0 - ref、FT1 - ref) 上分别叠加一个附加张力给定( ΔFT0、ΔFT1) ,通过控制平整机入口和出口的带钢张力实现延伸率控制。

2.3液压辊缝控制

该生产线采用液压压上控制系统控制平整机的轧 制力或辊 缝。平整机液 压辊缝控 制 ( HGC) 由FM458功能模板 进行运算 和控制, FM458内置64 b RISC CPU,具有高速采集信号和运算能力,从硬件上保证了HGC的精度。采用伺服阀对HGC液压缸进行控制,平整机辊缝打开时HGC液压缸工作在位置闭环控制模式,辊缝闭合时工作在轧制力闭环控制模式。平整机HGC系统具有以下控制模式:

( 1) 位置控制。在辊缝打开的情况下,平整机HGC液压缸采用位置控制模式,这时实际轧制力小于最小轧制力。位置控制在程序开始或者激活辊缝位置控制时自动运行。平整机操作侧和传动侧2个液压缸上分别安装了位移传感器,其检测信号作为压上缸的位置反馈。

( 2) 总轧制力控制。平整机在轧制期间,控制所需要的总轧制力及其变化要考虑弯辊力的补偿影响。通常总轧制力控制输出被限制在伺服输出的80% 范围内,保留的部分用于倾斜控制。

( 3) 单边轧制力控制。在辊缝标定和测试时需要进行传动侧或操作侧的单边轧制力控制,该模式不能与其他模式同时作用。

( 4) 倾斜控制。在平整过程中,为了消除工作辊传动侧与操作侧实际位置的偏差,改善带钢平直度,需要进行倾斜控制。倾斜控制调节器单独控制传动侧和操作侧的伺服阀实现倾斜控制。 通常倾斜控制输出被限制在伺服输出的20% 范围内。倾斜控制与位置或轧制力控制共同作用, 在单边轧制控制时倾斜控制无效。

3结束语

马钢( 合肥) 公司冷轧连退线六辊平整机自投产以来,生产运行情况良好,平整机控制系统运行稳定可靠。经实测及通过iba PDA过程数据采集系统对延伸率控制数据进行分析,延伸率控制精度达到了恒速 ± 0. 05% 及加减速 ± 0. 1% 以内的控制目标,延伸率测试曲线如图4所示。

本文所述的平整机延伸率控制、张力控制和液压辊缝控制技术的应用,使得该生产线的板形和延伸率等各项指标均达到设计要求,并处于国内领先水平。

摘要：平整机是连续退火线的关键设备,以马钢(合肥)板材有限公司冷轧连退线平整机为研究对象,对单机架平整机控制系统的硬件配置、主要控制功能和关键控制技术进行研究,着重描述了平整机延伸率控制、张力控制和液压辊缝控制技术的实现过程。平整机投入运行后系统稳定可靠,平整后的带钢性能和表面质量达到了设计目标。