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罩式回火炉


关键词:

金属材 料加热到适当的温度,保持一定的时间,然后缓 慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有:再结晶退火,去应力退火,球化退火,完全退火等。退火的目的:主要是 降低金属材料的硬度,提高塑性,以利切 削加工或压力加工,减少残余应力,提高组 织和成分的均匀化,或为后 道热处理作好组织准备等。

RZ-钟罩式 电炉每套退火炉有2个炉台、2个内罩,一个加热罩。一个冷却罩,一只炉 台在加热升温和保温时,另一只炉台处于冷却,卸料过程,同 一只加热罩交替加热2只炉台可以节省能耗,并实现连续生产。

一、罩式炉 退火工艺流程的简要介绍

罩式炉 主要设备包括退火炉台、加热罩、内罩、冷却罩、阀站等。炉台是 整个罩式炉的基础设备,炉底安 装有利于对热对流循环的电机和叶轮,内罩放 置炉料进行退火,加热罩 内电阻丝分两区均匀分布,加热时罩在内罩外部,加热完 成后换上冷却罩。阀站由公辅管道、控制阀门和仪表组成,用于提供氢气、氮气、水等各 种介质的输入与输出及压力和流量的控制。

工艺过程如下:将炉料 装好后扣上内罩并用液压锁紧,内罩与 炉台连接法兰内的冷却循环系统开始工作,内罩锁紧后,确认氢气阀、内罩、炉台、循环风机、排气管路密封性良好,然后抽真空,炉压降到-90kPa;开始自动氮气吹扫,替换内罩内空气,使炉内氧含量减少到1%以下,充入保护气体氢气,同时将 加热罩吊装到炉台上,按照设 定的退火曲线开始加热和保温,炉料在全氢气下退火,在保温 阶段结束前自动对炉台内罩进行一次泄露检测。当检测 安全后就可吊走加热罩,随即将 冷却罩吊到炉台上,启动冷却风机,内罩温度t冷却到(t℃=(273+t)K)时开始自动水冷,直至炉 料达到出炉温度,进行氮气吹扫,用氮气换掉内罩氢气,置换完毕后,循环风机停止工作,吊走冷却罩,松开内罩,进行炉料出炉,准备下一周期的生产。退火工艺如图:

 

二、系统配置

罩式退 火炉的退火工艺流程复杂,逻辑互锁众多,采用S7-300PLC作为控制器,可满足控制要求。一套PLC用于控制两个炉台。PLC主站包 括电源模块和通信模块。炉台现 场阀站配置四个数字量输入/输出模块,用来处理气体阀门、开关等 各种开关量的动作。两个模 拟量输入模块主要完成炉压和气体流量等各种模拟信号的采集。变频器 控制炉台循环风机。PLC主站通过CPU上的DP接口建立Profibus现场控制网络,连接炉 台风机变频器和现场从站。触摸屏为MCGS的TFT液晶屏,通过Ethernet接入以太网,能够满足使用要求。

该退火车间总共12台炉台,由六个PLC分别控制。通过光 电交换机将所有PLC和上位 机组成工业以太网,实现多个PLC之间以及PLC与上位 机需进行实时通信和数据交换,保证数据实时、高效的传输。上位机 由两台工业控制计算机组成,分别用 作工程师站和操作站,并配有UPS和打印机。上位机 作为网络通信的管理层,安装有工业组态软件,对生产 过程进行集中监控。

每套控 制系统配置一台具有智能PID功能的XMA-5000系列温控仪表,XMA-5000仪表本 身具有通信功能,通信接口遵守RS485标准,多个XMA-5000仪表通过RS485通讯转 换器连接上位机的串行口。XMA-5000仪表作为系统下位机,根据上 位机给定的工艺参数,进行现 场炉温的测量和调节。当网络出现故障时,XMA-5000仪表也 可以脱离上位机单独完成任务。

XMA-5000仪表通 过周期性过零触发方式调节加热功率。内罩内装有双输入K型热电偶,一路送温控表,用于温度的闭环控制,一路送上位机,用于温 度曲线记录和超温报警。XMA-5000仪表具有PID参数自整定功能,温度曲线设置完成后,启动仪表,开启自整定。自整定参数除了PID外还包 括输出限幅参数和抗超调拟制参数。仪表输出控制量为4-20mA,实时调 节晶闸管调整器的输出功率。 

    该系统 采用集中管理和分散控制的控制思想,顺序控制、数据采集、故障处理由PLC完成,温度控制由智能仪表XMA-5000完成,上位机 负责整个退火过程的监控及组态管理。系统的 控制任务是分散的,但是各 个测控单元的信息是开放的,可以相互交换数据,共同配 合完成整个系统的控制过程。

 

三、上位机 控制系统及专业组态软件

上位机 主要由两台工控机和打印机等外围设备组成。采用专 业的上位机组态软件,实现人机操作界面,包含现场整体状况、报警提示记录、数据的显示和记录、操作命 令的执行等功能。

在实际 生产中由于产品规格和工艺要求不同,退火工 艺中退火曲线常常需要频繁的更改参数,传统的 手工操作仪表的参数的设置和修改方面很繁琐,上位机 组态软件的应用,可实现 通过计算机键盘快速直接设置系统参数修改参数或者工艺曲线的修改。同时组 态软件可实现炉群集中监控和每一个加热炉单独监控,可实时 显示每个加热设备的工作状态及各项实时数据。系统出现故障时,控制柜 发出蜂鸣报警提示的同时,上位机 计算机界面同时显示报警提示,并提供 故障查询和提示相应处理解决措施的功能。在管理 方面该热处理自动化软件具有管理人员权限设置功能,根据不 同层次管理人员和操作人员的使用需求,可设置 多个用户登录权限,高级别 的用户可拥有更多的操作和查看的权限,同理一 线操作人员拥有有限的操作权限,以保证生产的安全。

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