全氢罩式炉退火过程控制系统的设计与实现

论文摘要

钢卷在冷轧过程中会产生一种加工硬化现象,使其质地比较硬脆,通过退火再结晶,钢卷内部组织重新排列组合,消除冷轧应力,有利于板卷以后的深加工。退火工艺在决定钢材的机械性能方面起着重要作用。退火设备经过几十年的发展,冷轧带钢的退火热处理逐步进入了新的阶段,目前国内外普遍采用的两类退火炉：连续退火炉和罩式退火炉。首钢集团于本世纪初开始冷轧筹备工作,2008年5月首钢冷轧产品正式下线投产,主要为连退产品,具有连退自动控制能力及相关自动控制知识储备。全氢罩式退火生产线生产工序较多、生产工艺复杂。冷轧钢卷退火过程是全氢罩式退火生产线核心生产操作过程。退火工艺中,高精度控制装置是满足当今优质产品市场竞争需要的一种根本手段。经过调研和慎重判断,首钢选择建设全氢罩式退火炉生产线。本文从首钢建设全氢罩式退火炉必要性为引索,在查阅大量罩式炉设备及退火工艺资料基础上,对退火工艺、退火设备以及退火工序时序进行介绍。结合PLC可编程逻辑控制器等自动控制理论知识,提出并依据DCS集散控制思路设计退火过程控制系统,提出硬件、软件设计方案。在对应首钢冷轧产品工艺曲线优化基础上,提出退火过程核心温度控制参数的控制算法。最后,对设计系统进行安装、调试,最终实现控制系统功能。目前首钢经罩式退火的第一卷钢卷已经下线,本自动化控制系统方案在首钢顺义冷轧公司实际工作中投入使用,取得满意效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与研究的必要性
• 1.2 罩式炉自动控制现状及发展趋势
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 退火工艺介绍
• 2.1 冷轧钢卷退火热处理工艺
• 2.2 退火热处理工艺要求
• 2.3 退火工艺设备简介
• 2.3.1 连续退火炉
• 2.3.2 罩式退火炉
• 2.3.3 两种退火炉区别
• 2.3.4 罩式炉结构组成
• 2.4 现场退火工艺时序
• 2.4.1 退火程序的选定
• 2.4.2 内罩夹紧及冷态检漏
• 2.4.3 预吹扫
• 2.4.4 压力控制
• 2.4.5 加热
• 2.4.6 冷却机及最终吹扫
• 2.5 退火工艺控制系统特点
• 2.6 本章小结
• 第3章 控制系统设计
• 3.1 控制系统总体设计
• 3.1.1 控制系统设计思路
• 3.1.2 控制系统的基本结构
• 3.1.3 控制系统基本功能
• 3.1.4 控制系统的设计原则
• 3.2 控制系统信号传输
• 3.2.1 现场电气仪表设备
• 3.2.2 退火过程主要控制信号
• 3.2.3 控制信号传输分析
• 3.3 控制系统硬件设计
• 3.3.1 系统硬件设计方案
• 3.3.2 方案设计要点
• 3.4 控制系统软件设计
• 3.4.1 系统软件设计方案
• 3.4.2 方案设计要点
• 3.5 退火炉温度控制系统设计
• 3.5.1 退火工艺加热制度
• 3.5.2 退火温度标准曲线优化
• 3.5.3 退火炉温度控制算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制系统实现
• 4.1 控制系统组成
• 4.2 控制系统的安装与调试
• 4.2.1 控制系统安装
• 4.2.2 控制系统调试
• 4.3 控制功能实现
• 4.3.1 基础控制功能的实现
• 4.3.2 过程控制功能的实现
• 4.4 系统组态画面
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢