一種連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及連續(xù)退火爐技術(shù)，尤其涉及連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)退火爐熱處理過程效率很高，它用來生產(chǎn)抗張力強(qiáng)度大和塑性強(qiáng)的帶鋼。對(duì) 于連續(xù)退火爐機(jī)組的設(shè)計(jì)制造而言，國內(nèi)基本處于進(jìn)口狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)代帶鋼連續(xù)退火機(jī)組 的大型化、產(chǎn)品多樣化、高質(zhì)量和低成本的發(fā)展趨勢，對(duì)于連續(xù)退火機(jī)組的模型化和算機(jī)自 動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，尤其是連續(xù)退火爐的模型化和優(yōu)化控制是國內(nèi)亟待研發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)。 帶鋼連續(xù)退火爐具有如下特性，連續(xù)退火爐一般分為預(yù)熱段、加熱段、均熱段等多段，分段 多且各段傳熱特性幾乎完全不同，爐子有效長度超長。此外，由于帶鋼規(guī)格、熱處理周期、走 帶速度等經(jīng)常變化，使?fàn)t況不穩(wěn)，爐子熱慣性時(shí)間遠(yuǎn)大于帶鋼在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。綜上，連 續(xù)退火爐在運(yùn)行過程中會(huì)存在爐溫?cái)_動(dòng)，或者由于帶鋼剛種、尺寸等的變化，在帶鋼在生產(chǎn) 線上生產(chǎn)時(shí)爐溫并不適合該帶鋼，而爐溫對(duì)于帶鋼來說細(xì)微的差別就會(huì)使得帶鋼的質(zhì)量產(chǎn) 生較大差別，因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)爐溫的這種偏差進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，從而生產(chǎn)高質(zhì)量的帶鋼。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的目的是一種連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)，對(duì)連續(xù)退火 爐運(yùn)行時(shí)的工況進(jìn)行監(jiān)控，并且對(duì)帶鋼退火過程的工況進(jìn)行控制，特別在帶鋼規(guī)格變換時(shí)， 及時(shí)控制調(diào)節(jié)爐溫，可以較平穩(wěn)地過渡各種變換情況，使帶鋼生產(chǎn)率、成材率提高，節(jié)省成 本。
[0004] 為解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)，包括：基 礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備，過程控制設(shè)備，以及生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備；其中，
[0005] 基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備連接控制退火爐內(nèi)工況的現(xiàn)場裝置，接收過程控制設(shè)備下發(fā)的爐 子控制報(bào)文以控制調(diào)節(jié)爐溫，并持續(xù)向過程控制設(shè)備發(fā)送現(xiàn)場裝置實(shí)時(shí)采集的退火爐內(nèi)工 況信息的第一工況報(bào)文；
[0006] 生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備獲取帶鋼在加熱段內(nèi)加工時(shí)的生產(chǎn)線狀態(tài)信息并依此生 成第二工況報(bào)文，并持續(xù)向過程控制設(shè)備發(fā)送該第二工況報(bào)文；
[0007] 過程控制設(shè)備接收并解析所述第一工況報(bào)文和第二工況報(bào)文，每次在根據(jù)爐內(nèi)工 況信息和生產(chǎn)線狀態(tài)信息獲得的帶鋼實(shí)際溫度和設(shè)定的帶鋼目標(biāo)溫度之間存在的偏差超 出設(shè)定范圍時(shí)，均重新設(shè)定加熱段爐溫值并形成爐子控制報(bào)文發(fā)送給基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備從而 控制爐溫。
[0008] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述退火爐內(nèi)工況信息包括爐溫，爐內(nèi)生產(chǎn)線傳 送速度，爐壓，帶鋼溫度。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，生產(chǎn)線狀態(tài)信息包括退火曲線，及以下任意幾個(gè) 的組合：帶鋼長度、帶鋼寬度、帶鋼厚度、帶鋼密度、帶鋼鋼種。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備、過程控制設(shè)備和生產(chǎn)過程 執(zhí)行管理設(shè)備通過現(xiàn)場總線連接，并用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信。
[0011] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備通過控制爐子燃燒器的化學(xué) 熱的釋放從而控制爐溫。
[0012] 采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：通過基礎(chǔ)自 動(dòng)化設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控退火爐內(nèi)的工況，并不斷地將工況信息以報(bào)文形式發(fā)送給過程控制設(shè) 備，并且，通過生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備監(jiān)控帶鋼在生產(chǎn)線上生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)線狀態(tài)信息，并不 斷地將生產(chǎn)線狀態(tài)信息以報(bào)文信息發(fā)送給過程控制設(shè)備，過程控制設(shè)備一方面可以監(jiān)控退 火爐所有工作狀態(tài)下的工況，另一方面專門地對(duì)帶鋼生產(chǎn)時(shí)的情況進(jìn)行監(jiān)控，在帶鋼的剛 種、尺寸等情況發(fā)生變化時(shí)，而使得帶鋼實(shí)際溫度和設(shè)定的帶鋼目標(biāo)溫度之間存在的偏差 超出設(shè)定范圍時(shí)，通過反復(fù)迭代（過程控制設(shè)備和基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備、生產(chǎn)過程執(zhí)行管理之 間的多次信息交互）控制爐溫使得偏差不斷減小，從而實(shí)現(xiàn)在帶鋼變換時(shí)爐溫的平穩(wěn)過 渡。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014] 圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制方法的流程示意圖；
[0015] 圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)退火爐加熱段的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本 實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0017] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新 型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新 型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0018] 本實(shí)用新型的連續(xù)退火爐分例如包括預(yù)熱段、加熱段和均熱段。
[0019] 預(yù)熱段是由加熱段燃燒后產(chǎn)生的廢氣通過熱交換裝置加熱氫氮混合保護(hù)氣進(jìn)行 熱傳導(dǎo)加熱的，保護(hù)氣與帶鋼充分接觸，可以吹掉帶鋼表面浮游雜質(zhì)，同時(shí)起到加熱帶鋼的 作用。預(yù)熱段出口的帶鋼溫度可達(dá)120~150°C，同時(shí)大大降低了加熱段第一個(gè)導(dǎo)輥與帶鋼 之間的溫差，有利于帶鋼的糾偏和能源的再利用。
[0020] 加熱段和均熱段均為輻射管加熱，保證在連續(xù)退火過程中帶鋼不被氧化。連續(xù)退 火爐的加熱段、均熱段的爐內(nèi)的熱工過程分為燃燒、傳熱和爐內(nèi)氣體流動(dòng)。燃燒過程主要是 在爐內(nèi)釋放供爐子燃燒器內(nèi)燃料的化學(xué)熱；而傳熱過程則是燃料的化學(xué)熱通過輻射管輻射 傳遞給帶鋼以達(dá)到帶鋼所要求的目標(biāo)溫度，傳熱主要以輻射熱交換和對(duì)流熱交換兩種方式 進(jìn)行，加熱段傳熱主要是以輻射熱交換為主，對(duì)流熱交換為輔。均熱段的帶鋼溫度與爐區(qū)溫 度大致一致，這個(gè)也是生產(chǎn)不同品種帶鋼的決定因素，而生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3下發(fā)的 退火曲線中也是對(duì)這個(gè)區(qū)域的帶鋼溫度的設(shè)定值（也是爐區(qū)溫度的設(shè)定值）。
[0021] 本實(shí)用新型對(duì)連續(xù)退火爐的加熱段爐溫的控制是針對(duì)正常退火條件下的爐溫控 制和帶鋼屬性改變時(shí)的爐溫控制兩種情況進(jìn)行控制?？刂茽t溫使得偏差不斷減小，從而實(shí) 現(xiàn)在帶鋼變換時(shí)爐溫的平穩(wěn)過渡。下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022] 參看圖1，在本實(shí)施例中，連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)包括：基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備 1，過程控制設(shè)備2,以及生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3。
[0023] 其中，基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1作為下位機(jī)直接和現(xiàn)場各類裝置相連，例如變送器、執(zhí)行 器、記錄儀表、燃燒裝置等，基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1接收過程控制設(shè)備3發(fā)送的爐子控制報(bào)文D3 以控制調(diào)節(jié)退火爐工況（包括爐溫，帶鋼速度，爐內(nèi)壓力等），本實(shí)用新型中尤其控制的是 爐溫，基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1向過程控制設(shè)備2發(fā)送現(xiàn)場裝置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 換言之，基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1持續(xù)向過程控制設(shè)備發(fā)送現(xiàn)場裝置實(shí)時(shí)采集的退火爐內(nèi)工況信 息的第一工況報(bào)文D1，第一工況報(bào)文D1中包含了退火爐內(nèi)工況信息，退火爐內(nèi)工況信息例 如可以包括爐溫，爐內(nèi)生產(chǎn)線傳送速度，爐壓，帶鋼溫度。
[0024] 生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3(只在生產(chǎn)過程中進(jìn)行管理）獲取帶鋼在加熱段內(nèi)加工 時(shí)的生產(chǎn)線狀態(tài)信息，當(dāng)然可以從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫中獲取，也可以通過其他方式獲取，并依此 生成第二工況報(bào)文D2,并持續(xù)向過程控制設(shè)備2發(fā)送該第二工況報(bào)文D2,第二工況報(bào)文D2 中包含了生產(chǎn)線狀態(tài)信息，生產(chǎn)線狀態(tài)信息例如可以包括退火曲線，及以下任意幾個(gè)的組 合：帶鋼長度、帶鋼寬度、帶鋼厚度、帶鋼密度、帶鋼鋼種。
[0025] 過程控制設(shè)備2作為上位機(jī)，可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī)和HMI (Human Machine Interface，人機(jī)交互界面），完成顯示操作、設(shè)定計(jì)算、控制回路組態(tài)和參數(shù)修改、優(yōu)化過程 處理、實(shí)現(xiàn)退火過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。過程控制設(shè)備用來接收并解析第一工況報(bào)文D1和第二工 況報(bào)文D2,根據(jù)爐內(nèi)工況信息和生產(chǎn)線狀態(tài)信息獲得的帶鋼實(shí)際溫度和設(shè)定的帶鋼目標(biāo)溫 度，在帶鋼實(shí)際溫度和設(shè)定的帶鋼目標(biāo)溫度之間存在的偏差超出設(shè)定范圍時(shí)，重新設(shè)定加 熱段爐溫值并形成爐子控制報(bào)文發(fā)送給基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1從而控制爐溫，并且，基礎(chǔ)自動(dòng) 化設(shè)備1和生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3向過程控制設(shè)備2發(fā)送第一工況報(bào)文D1和第二工況 報(bào)文D2是持續(xù)進(jìn)行的，過程控制設(shè)備2向生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3發(fā)送爐子控制報(bào)文也是 持續(xù)進(jìn)行的，利用加熱段的爐溫控制實(shí)現(xiàn)帶溫，使其與期望值的溫差達(dá)到最小，因?yàn)闋t溫用 來調(diào)整帶溫，而帶溫改變需要反饋給過程控制設(shè)備2重新設(shè)定爐溫，因此基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備 1、生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備3和過程控制設(shè)備2之間的多次交互，通過多次迭代使溫差收斂， 從而調(diào)節(jié)到合適的帶溫。
[0026] 圖2示出了使用本實(shí)用新型的連續(xù)退火爐加熱段爐溫控制系統(tǒng)的控制方法，可以 采用圖1示出的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本方法?；A(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備1根據(jù)現(xiàn)場裝置實(shí)時(shí)采集的退火爐 內(nèi)工況信息形成第一工況報(bào)文D1并持續(xù)將其發(fā)送給過程控制設(shè)備2 ;生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè) 備3獲取帶鋼在加熱段內(nèi)加工時(shí)的生產(chǎn)線狀態(tài)信息而形成第二工況報(bào)文D2并持續(xù)將其發(fā) 送給過程控制設(shè)備2 ;該方法包括：
[0027] 步驟S1 :過程控制設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理設(shè)備發(fā)送的退火曲線進(jìn)行初始化， 對(duì)加熱段的各分部爐溫值賦初值，過程控制設(shè)備將爐溫值發(fā)送給基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備以控制爐