连续退火炉温度控制系统的设计与实现

论文摘要

在钢铁冶金领域,退火是钢铁生产和钢铁表面处理时不可或缺的的工艺过程,是冷轧生产之前的关键工序,连续退火产线是一个将带钢清洗、退火、平整、破磷、重卷和剪切等多个工艺处理过程依序一次完成的生产机组,能够使带钢获得无粘结缺陷且表面质量良好的热处理。宝钢股份特钢事业部于2010上半年建成投产的钛镍特种合金板带冷轧厂,其退火生产线采用热冷连续式退火机组,并选择连续卧式退火工艺。退火机组产线控制方式是采用PID控制方式,随着特殊钢事业部的不断发展,需要完成更多种类带钢的退火,原来单一PID控制已经无法适应多种带钢退火的预控制,本文即针对这一现状,以解决现场实际问题为出发点,结合数学模型的控制思想,寻求一种适用的控制方法。本文重点分析了退火产线的温度控制、带钢速度控制、带钢冷却之间的相互关系,指出退火线工艺的复杂性,传统的单回路PID控制很难达到特钢退火产线带钢温度控制要求。在控制思想上,研究了当前国内外先进控制技术和PID控制技术的理论和方法,分析了PID控制系统和模型控制系统在控制方面的优缺点,提出把数学模型和PID控制相结合方法,综合数学模型具有预计划性、稳定性好的优点和PID控制具有算法简单、可靠性高和稳态误差小的优点,设计实现了数学模型在退火产线中应用的控制系统,并在Siemens7-400控制系统下,完成了具体的实现,有效改善了原退火生产线的带钢温度控制稳定性不足等问题。生产实践表明,系统较为稳定可靠。在相应的工艺要求下,符合生产要求,大大改善了带钢退火质量,同时降低了退火成本和工人的劳动强度,初步达到了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源
• 1.3 课题的意义及国内外现状
• 1.4 实际生产中存在的问题
• 1.5 论文的主要内容
• 第2章 热冷退火产线的生产工艺和设备
• 2.1 连续退火产线概述
• 2.1.1 连续退火产线的发展
• 2.1.2 连退的主要优点和现存的问题
• 2.1.3 特种合金退火工艺
• 2.1.4 退火的工艺流程
• 2.2 连续退火产线加热技术
• 2.2.1 辐射管RT加热技术
• 2.2.2 直燃式DF加热技术
• 2.3 连续退火产线冷却技术
• 2.4 连续退火产线的设备
• 2.5 连续退火生产线主要参数
• 2.6 本章小结
• 第3章 数学模型功能与PID概述
• 3.1 数学模型
• 3.1.1 数学模型建立
• 3.1.2 数学模型应用
• 3.2 PID控制概述及原理
• 3.2.1 PID控制概述
• 3.2.2 PID控制算法
• 3.2.3 常规PID参数的整定
• 3.3 退火过程数学模型需要实现的功能
• 3.4 数学模型结合PID控制
• 3.5 本章小结
• 第4章 退火数学模型的建立
• 4.1 引言
• 4.2 炉子加热段热工原理和模型建立
• 4.2.1 计算带钢在加热区的有效吸收的热能
• 4.2.2 加热段模型计算方法
• 4.3 炉子冷却段热工原理和模型建立
• 4.3.1 冷却原理
• 4.3.2 冷却段模型计算方法
• 4.4 连续退火生产线速度模型
• 4.4.1 TV值确定
• 4.4.2 瓶颈退火速度
• 4.5 本章小结
• 第5章 温度控制系统的设计与实现
• 5.1 退火炉控制系统硬件设计
• 5.1.1 退火产线系统总体设计
• 5.1.2 PLC选型
• 5.2 控制系统主要模块设计
• 5.2.1 加热控制模块设计
• 5.2.2 空气冷却控制模块设计
• 5.3 控制系统软件设计
• 5.3.1 PLC编程软件介绍
• 5.3.2 PLC程序块设计
• 5.3.3 总程序模块结构图
• 5.3.4 PLC接线图及信号定义
• 5.3.5 PLC程序实现
• 5.4 系统应用情况
• 5.5 系统产生的经济效益
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢