退火炉自动测控系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

退火炉自动测控系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

板 卷 )酸 洗冷 轧退 火 退 火 脱 碳 退 火 连 续 镀 锌平 整 平 整 成 品 退 火电 解清 洗连 续镀 锌横 剪 纵 剪检 查重 卷拉伸热平整瓦 垄机 组横剪镀 锡 板普 通 深 冲 板电 工 硅 钢 板 镀 锌 板涂 层机横剪涂 层 板淬 火 , 碱 、 酸 洗检 查 、 清 理冷 轧淬 火 ， 碱 、 酸洗平 整剪 切矫 直抛 光包 装入 库酸 洗 热 轧 带钢不 锈 钢 板 图 各种冷轧产品的工艺流程图 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 9 罩式退火炉 单垛式紧卷罩式炉 单垛式紧卷罩式炉的规格是用炉型来表示的，炉型大小取决于装料的几何尺寸。 例如：炉型为 200/460 型， 200 代表退火钢卷最大外径为 200cm； 460 代表退火钢卷垛最大高度为 460cm。 采用 cm 作为单位，是一种通常的表示 方法。 为了提高退火能力，必须增加装炉量，装炉量大小取决于卷重和装料高度。 卷重与钢锭、连铸坯、初轧机、热连轧机以及冷轧机都有密切关系，也是体现近现代钢铁工业技术水平的综合标志。 目前我国主要大型钢铁公司冷轧钢卷最大外径有 1800mm、 1850mm、 2020mm、 2050mm、2500mm 以及 2550mm..钢卷垛最大高度有 4200mm、 4400mm、 4600mm、 4900mm 以及 5300mm。 炉型有 180/420 型、 185/440 型、 200/460 型、 200/530 型、 205/490 型、 255/490 型以及 255/530 型。 最大卷重有 15t、 19t、 21t以及 45t等。 单垛式罩式炉技术是伴随着冷轧技术的发展逐渐发展起来的。 50 年代，单垛紧卷罩式炉加热罩采用高压喷射式煤气烧嘴单列径向布置，加热罩炉衬是轻质粘土砖砌筑。 炉台对于保护罩和加热罩均是砂封方式。 装有一般炉台循环风机。 就其烧嘴而言，烧嘴径向布置，对眷烧嘴部位的钢卷局部温度偏高，烧嘴与烧嘴之间部位的钢卷局部温度偏低，当燃烧室挡火板砖脱落的时候上述现象更为严重，同时严重烧损保护罩，降低了保护罩的使用寿命。 60 年代，高压喷射式烧嘴为双列切向布 置，并有平行或交错两种布置方式，通过生产实践认为双列烧嘴交错方式布置为好，并将下排烟方式改为上排烟方式。 这种罩式炉改善了温度的均匀性，但是，煤气和空气混合配比仍然不能控制，需进一步改进。 单垛式紧卷罩式炉技术性能及设备构成 单垛式紧卷罩式炉由于退火钢种、炉型以及供应能源条件等原因，技术性能各有不内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 10 同。 在这里以某冷轧厂热处理车间 185/440 型单垛式紧卷罩式炉为例进行叙述。 技术性能主要包括： 炉型： 185/440 型单垛式紧卷罩式炉； 退火钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、深冲钢以及低合金钢； 用途：在保护气体下 进行再结晶光亮退火； 退火钢卷最大外径：φ 1850mm。 钢卷垛最大高度： 4400mm。 钢卷最大卷重： 15t； 最大装炉量： 60t。 最高退火温度： 750℃； 炉台小时能力： 1t/h。 加热罩小时能力： 2t/h。 燃料：高焦炉混合煤气，高炉煤气体积：焦炉煤气体积＝ 7： 3； 燃料发热值： 7110kJ/m3。 烧嘴：低压套管式烧嘴，两列交错切向布置； 烧嘴前煤气压力： 3000~3500Pa。 煤气最大消耗量： 370m3/h。 烧嘴前空气压力： 3000~3500Pa。 空气最大消耗量： 750 m3/h（当α＝ 时）。 空气预热温度： 250~300℃； 最大废气量： 1080m3/h。 保护气体成分： 2%~5%H2，其余 N2； 保护气体质量：露点－ 40℃， O2≤ 10ppm。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 11 保护气体最大消耗量： 30m3/h。 炉台保护气体最大压力： 1200Pa。 炉台循环风机能力：风量为 20200~24000m3/h， 风压为 1200Pa。 冷却水供水温度：≤ 20℃； 冷却水供水压力： ~。 分流快冷工艺冷却水排水温度：≤ 42℃； 炉台冷却水用量： 3~5m3/h。 分流快冷工艺用水量： 20m3/h。 单垛式紧卷罩式 退火炉设备设计一般应该考虑以下几个方面： ① 为了使退火钢卷的力学性能均匀，必须均匀地、快速地对钢卷进行加热。 ② 为了提高生产能力，当钢卷垛中钢卷最冷点达到规定的退火温度后，必须迅速地冷却到出炉温度。 ③ 退火过程中煤气、保护气体、冷却水以及电力等能源消耗应尽量少，从而降低退火产品成本。 ④ 操作简单，安全生产。 ⑤ 采用先进的计算机对退火工艺实现程序控制和监督。 单垛式紧卷罩式炉主要设备有：加热罩、炉台、炉台循环风机、快速冷却设备、保护罩、对流板、钢卷吊钳、对流板吊具。 ⑴ 加热罩 加热罩是单垛式 紧卷罩式炉的主要设备。 加热罩主要几何尺寸是由最大外径和钢卷垛最大高度决定的。 加热罩在设计时应力求减轻重量，特别是当加热罩的重量已成为车间起重能力的决定因素时，就更应该考虑。 加热罩由钢结构的金属壳体、炉顶横梁、燃烧系统、排烟系统、空气预热器以及炉内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 12 衬砌筑等组成。 ⑵ 炉台 炉台是罩式炉的主体设备，从某种意义上讲，也可以说是罩式炉的永久性设备。 在设计罩式炉的时候，是以退火产量来计算炉台数量的，而后计算加热罩数量，一般情况下，加热罩数量与炉台数量相匹配时，加热罩数量应比炉台数量充裕。 在组织罩式 炉生产的时候，应以不影响生产和浪费煤气为原则，加热结束的加热罩，必须立即扣到另一个准备生产的炉台上，一般情况下不允许热状态加热罩落地。 炉台要承受钢卷垛和保护罩的全部重量。 炉台应该具备承载能力、抵抗反复加热和冷却变形能力，并应具有不漏气、绝热性能好、蓄热量小以及结构简单等特点。 ⑶ 炉台循环风机 炉台循环风机是罩式炉的重要设备，是在罩式炉正常退火生产过程中不可缺少的设备，它是决定罩式炉退火产品质量和产量的关键性设备。 炉台循环风机立式安装在炉台中心，保护罩内的保护气体进行强制循环，从加热开始 直到冷却结束出炉，整个退火周期连续运转。 炉台循环风机属于无壳离心式风机，它的运转是从钢卷垛的内腔吸入保护气体，经过分流盘，沿着保护罩内壁上升被加热（冷却阶段时被冷却），然后保护气体经过对流板进入钢卷垛的内腔，此时以高速度冲刷钢卷端部，对钢卷进行加热（冷却阶段时进行冷却）。 经过对流板回到钢卷内腔的保护气体流回炉台循环风机入口处，这样形成连续不间断的循环保护气体气流。 使用炉台循环风机将会加速钢卷的加热和冷却、缩短退火周期、提高炉温均匀性。 炉台循环风机不启动的时候，炉内保护气体不能进行强制循环，加热时，其热量只能 是利用钢卷外圈径向和保护罩壁之间的辐射热方式来传递，而钢卷层间纵向对流传热受到影响。 由于钢卷层间存在空气夹层，而空气的导热系数比退火钢卷的钢板导热系数小得多，这样径向加热速度远远低于轴向加热速度，所以不启动炉台循环风机时，钢卷加热或冷却速度十分缓慢。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 13 炉台循环风机不启动时炉内保护气体不能进行强制循环，炉内上部温度高，底部温度低，钢卷垛外圈温度高，内圈温度低，产生了炉温不均匀。 如果启动炉台循环风机会改变这 种 炉温不均匀现象，所以说罩式炉退火质量好坏很大程度上是由炉台循环风机决定的。 ⑷ 快速冷却设备 ① 快速冷 却设备的作用及型式 在罩式炉冷却阶段使用快速冷却设备。 罩式炉整个退火周期中，冷却阶段占用时间较长，直接影响退火产量。 带有分流快速冷却设备的罩式炉冷却阶段占用时间和加热阶段占用时间一般情况下是各占一半。 如果没带有分流快速冷却设备，则罩式炉冷却阶段占用时间将大大超过加热阶段占用时间。 开始吊出加热罩时，炉内温度在 700℃左右，这时与室温的温度梯度较大，炉温下降较快。 当炉温较低时，单靠自然散热冷却效率 很低，严重影响退火能力。 在罩式炉整个退火过程中，加热时间进一步缩短还是有限度的，而冷却阶段采用快速冷却设备，对于缩 短冷却时间，提高退火能力还是大有潜力的。 目前，快速冷却设备大多和冷却罩同时使用。 快速冷却设备可以为分流快速冷却设备和全流快速冷却设备两种。 炉内全流快速冷却设备 结构紧凑、简单、造价低。 但因冷却器盘圆形管装在炉台分流盘中，加热阶段不能通入冷却水，只有在冷却阶段高温（ 500℃）通冷却水，这样对冷却器管的材质和形状等提出较高要求，而且冷却器的能力也受到限制，尤其在操作时必须认真遵守操作程序，以免发生爆炸事故。 某冷轧厂曾安装 3台炉内全流冷却设备进行试验，应用几炉后，有一次开始通水量过多，造成盘圆形冷却水管 抬起事故。 这种冷却方式，炉台数量多，长期应用于大生产，安全无把握，不宜提倡。 ② 分流快速冷却设备 所谓分流快速冷却设备是指在炉台中心照常安装一台炉台循环风机，按着没安装分内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 14 流快速冷却设备一样，正常操作运转。 而另外安装一套单独系统，包括一台分流风机、冷却器、控制蝶阀以及管路等。 在分流快速冷却设备工作时，分流风机只能从炉内一侧吸入 1/3~1/4 的保护气体，而不是全部保护气体进行快速冷却，故称作分流快速冷却设备。 设备主要由分流风机、冷却器、控制蝶阀、波形管以及管路等组成。 该设备安装在炉台下部，在进行分流 快速冷却的时候，当炉气热电偶温度达到 500℃后，开始启动分流快速冷却分流风机。 温度过高时接通 分流 快速冷却设备不能起到提高冷却速度的作用。 500℃时接通可以减弱热交变应力，这一热交变应力对保护罩有损害。 高温急剧下降保护罩可能产生轻微的不密封现象。 分流风机把一部分热保护气体，从保护罩一侧抽到分流快速冷却系统中，经过水冷却器使热保护气体冷却到 50℃左右，然后把冷却后的冷保护气体再送回到保护罩另一侧。 在分流风机出口管路中安装一个控制蝶阀，不使用分流冷却设备时，关闭此蝶阀。 采用分流快速冷却设备可以大大缩短钢卷的冷却 周期，从而使罩式炉的罩台比由原来的 1： 3 降到 1： 2。 ⑸ 保护罩 生产时保护罩位于钢卷垛与加热罩之间，罩式炉通过保护罩对钢卷进行间接加热或冷却。 保护罩的作用是保护钢卷在保护气体中进行退火，保证保护罩内保护气体具有一定的压力，防止保护气体泄漏和外部气体侵入。 保护罩的设计要求是 导热性能好、传热面积大、造价低、使用寿命长。 保护罩材料目前基本上一致认为应根据不同炉温 而采用相应材料的耐热钢，必须保证保护罩在工作条件下不发生氧化起皮和不发生热变形，保证保护罩高温强度。 ⑹ 对流板 对流板又分底部对流板、中间对流板以 及顶部对流板。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 15 底部对流板安装在炉台的分流盘上面，承受钢卷垛全部重量，因此较厚，上面带有导向条，下面为平板。 中间对流板位于钢卷之间，两面均带有导向条，中间夹焊平板，主要作用是使保护气体气流通过钢卷端部进行加热或冷却，是热交换的重要手段，其次，对两个钢卷进行隔离，防止钢卷在退火过程中钢卷端部粘连。 顶部对流板盖放在钢卷垛顶部，上面是平板，中间有孔，下面带导向条，主要作用是防止保护气体气流全部从钢卷垛中腔通过，影响炉温均匀性和退火能力。 顶部对流板在国内各种罩式炉中均有设计，可是在生产中绝大部分不使用，其原因是 顶部对流板直径小于钢卷外径，又盖放到钢卷垛顶部，盖上或吊卸十分困难，又不安全。 为了解决上述问题，顶部对流板外径和中间对流板外径可以采用同样的尺寸，同中间对流板同样操作。 曾 对最终冷却台顶部对流板采用过此种改进，解决了上述操作困难问题。 对流板在退火过程中具有加速热交换的作用。 ⑺ 罩式炉用吊具 目前较先进的大型罩式炉在生产过程中主要使用两种吊具，一种是立式吊钳，另一种是对流板吊具（也用于保护罩或冷却罩）。 罩式炉退火程序 图 是罩式退火炉的退火程序 ， 罩式炉退火程序具体过程如下： ⑴ 收料、配料及装料。 收料时要检查与核对来料，如有松卷、中心阻塞等现象要及时处理。 配料时应把工艺同、规格同、内径同、钢种同的放在一炉。 当钢卷规格不同时，按上薄下厚、上窄下宽、上小下大的原则配料。 按配好的料顺序装炉。 ⑵ 扣内罩、密封检查。 扣上内罩，内罩要压紧密封。 然后进行密封检查。 120— 200罩式炉，先关闭保护气体出口阀，打开进口阀，充气 80s，关闭进口阀， 30s 后若压降不超过 200Pa，即认为密封合格，否则认定不合格，进行处理。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 16 5123467891 0m3/h,℃时 间控 制 温 度底 部 温 度卷 心 温 度煤 气 温 度保 护 气 流 量 图 罩式炉退火程序 1装料。 2密封检查。 3预吹洗。 4吹洗。 5高温加热。 6加热退火。 7空冷。 8冷却。 9快速冷却。 10一次冷却 ⑶ 冷吹。 密封检查合格，打开保护气。