冷轧处理线

冷轧处理线（精选7篇）

冷轧处理线 篇1

0 引言

冷轧处理线中,冷轧钢卷工艺流程一般是开卷、工艺段处理,最后再卷成钢卷。在整个过程中,带钢从机组一处运行到另一处时需保持一定的稳定张力才能顺利通过生产线。

实现张力控制的方法可分为转矩变量调节和速度变量调节。前者通过控制电机的输出转矩来间接控制负载的张力。后者通过把附加速度强加于两个通过带钢相连的传动点(组)中的一个,使之产生速度给定偏差,即让一个传动点的速度给定大于另一个,由于速度给定不同,因此运行时相应传动点的速度调节器就会按照各自给定的速度值进行调节,两点间的带钢就有互相拉拽的趋势,产生两点间的带钢张力。本文所描述的张力控制就是通过速度变量调节实现的。

1 通过速度变量调节张力的张力控制分析

通过速度变量调节张力的张力控制图如图1所示。张力控制的核心是张力调节器,它输出技术速度VTech。同时,张力控制产生技术张力TTech,它等于张力设定值减去相邻张力段的张力设定值。TTech通过计算转换成TQADD,PRE,然后加上摩擦补偿和转动惯量补偿叠加到传动装置的速度调节器之后。这种控制方法可平稳地渡过控制的过渡阶段。

1.1 控制的优点

通过速度变量调节张力的张力控制有以下优点。

(1)在无法精确地获得包角损失和摩擦转矩的情况下,张力测量装置可通过补偿消除这些不利因素的影响。

(2)通过调节器产生VTech,可很好地消除相邻段张力的影响,而通过转矩变量调节张力的效果较差。

(3)带有张力检测元件的直接张力控制可获得非常高的控制精度。

1.2 控制的缺点

通过速度变量调节张力的张力控制有以下缺点。

(1)该张力控制需要张力检测元件,故比不需要张力检测元件的通过转矩变量调节张力的张力控制工程成本高。

(2)由于该张力控制需要张力检测元件参与控制,因此为了保证检测元件测量精确,需要经常对张力检测元件进行校准(标定)。

(3)如果张力检测元件出现故障,且在张力控制的软件中又没有张力检测值的切换处理(通常可切换到通过电机电流计算出的张力或第二个张力检测元件检测值),那么机组的正常生产将受到严重影响。

(4)在本张力控制的张力段中,只有张力检测元件处的张力是准确可控的,在其它地方,张力会随着摩擦力和包角导致的张力损失而不同。这在工程实践中需充分考虑和进行适当的处理。

1.3 原理分析

胡克定律:

σ=ε×E

式中,σ为屈服力,N/m2;ε为变形量,%;E为杨氏模量,N/m2,钢(20℃)为2×1011 N/m2,钢(800℃)为7×1010 N/m2,铝(20℃)为7×1010 N/m2。

在极限情况下,有:

σRE=εLIM×E

式中,σRE为临界屈服力,N/m2,多数钢种的临界屈服力为150～450N/mm2;εLIM为在不产生永久变形情况下的变形量,%。

带钢张力与形变曲线如图2所示。只要带钢的张力小于带钢的临界屈服力,带钢张力和变形量便呈线性关系。其关系可表达为:

或

从物理学可知带钢的变形量(延伸率)也可表达为:

式中,VTcch为技术速度;VL为线速度。

通过式(1)、式(2)可得:

即:

由式(3)可知,技术速度和张力设定值呈线性关系。

通过以上分析可知技术速度可以实现控制,但实际计算得到的技术速度值很小。如:TSET为30kN,截面积为1 000mm2,VL为4m/s,E为200.000N/mm2时,计算得技术速度为0.000 6m/s。

1.4 控制功能描述

1.4.1 数据传送

处理线的基础自动化控制系统一般由PLC和HMI构成。由于处理线工艺复杂导致PLC程序架构较庞大,因此为了减轻PLC的单个CPU负荷,一般把程序按功能分配到多个CPU中去完成。实现带钢传送的程序一般分为线协调(LCO)和速度斜坡发生器(MRG)两部分,而张力控制(TCON)属于速度斜坡发生器部分,因此张力控制和线协调有大量数据要交换。通常,线协调发给张力控制的数据是与张力相关的控制字和张力设定值,而张力控制接收到数据后便进行相应的张力调节,并将相关的状态字和结果值发回线协调。

1.4.2 张力设定

从线协调传来的张力设定有绝对张力和相对张力两种,由控制字的一位信号来区分。

若为相对张力,则张力控制的设定值为:

若为绝对张力,则张力控制的设定值为:

张力控制的设定值设定逻辑如图3所示。

1.4.3 张力给定斜坡发生器

为保证调节过程的平滑性,在张力投入时要求张力按一定的斜坡递增,而在撤掉或减小张力时则要求张力按一定的斜坡递减。这个过程由张力给定斜坡发生器实现,同时为了保证生产安全,该发生器还需具有最大值、最小值限幅功能。张力给定斜坡发生器工作原理如图4所示。

1.4.4 张力实际值采集

张力控制过程中,张力实际值既可直接来自张力检测元件,也可通过执行电机的电流计算得到。该张力控制设计了4种张力实际值采集源,也预留了仿真通道。所有采集到的张力实际值都要经过一个一阶滤波器环节。张力实际值采集控制框图(部分)如图5所示。

1.4.5 相邻区域张力设定处理

理想情况下,张力段和张力段间的张力是互不影响的,但工程实践中却往往互相影响。如,碳钢连退机组工业中,工业炉分为多个张力段,而各张力段间又没有有效的设备将其隔开,因此导致各段张力间互相影响。为此,提出了相邻区域张力设定处理方法,即将本张力段张力设定值减去相邻段的张力设定值得到的差值通过适配处理产生TQTech,再加上摩擦和转动惯量的补偿附加到传动的速度调节器之后形成预控,同时进行张力级联。

张力级联是将多个互相影响的张力段的张力调节器输出叠加到本张力调节器的输出,因此,通常将需叠加的张力调节器的输出进行系数化,即给输出乘上一个系数。张力级联的叠加控制框图如图6所示。

1.4.6 张力初始投入

带钢从无张力状态到有张力控制状态时,一般要求张力不能变化太快,而是渐进地增加的。虽然在张力给定后有斜坡发生器来缓解张力的梯度变化,但张力的变化有时仍不能满足要求。为此通过速度变量调节张力的张力控制设置了一个张力控制的启动环节:张力投入最初时刻,设置一个VTech,Start值,一旦带钢绷紧便取消该值,投入正常张力设定值进行正常的张力控制。张力初始值投入的控制图如图7所示。

1.4.7 张力调节器

一旦张力控制投入,张力调节器便被激活,使张力实际值在张力设定值附近小幅波动,直至设定值。张力调节器的核心是一个PI调节器,为了使调节更加精确,设置了比例常数KP、积分常数Tn可随某变量作线性调整的通道。当比例常数KP、积分常数Tn与某变量存在一定线性关系时可切换到该通道,否则可不用切换便直接设置比例常数和积分常数。张力调节器的最大值限幅(HiLim)和有最小值限幅(LoLim)输出的设置仍采用类似设置比例常数KP和积分常数T1可调整通道的方法。本张力调节器核心虽然是一个PI调节器,但它也可通过Enabe_P_Action(激活P调节)和Enabe_I_Action(激活I调节)参数设置变成一个单纯的P调节器或I调节器。张力调节器的控制框图如图8所示。

2 速度变量调节张力的张力控制应用范围

通过速度变量调节张力的张力控制有以下应用范围。

(1)工业炉段的张力一般分为多段,且每段的张力互相影响,同时控制精度要求较高,因此工业炉段的张力控制使用该张力控制较合适。

(2)很难通过计算获得张力实际值的(如处理线的活套,由于转动惯量、摩擦、包角导致的张力损失难以计算,因此很难算出张力实际值)适合采用该张力调节。

3 结束语

在冷轧处理线中,通过速度变量调节张力的张力控制已应用于武钢三冷轧碳钢连退机组和热镀锌机组,取得满意的效果。

参考文献

[1]周国盈.带钢卷取设备[M].北京:冶金工业出版社,1982

[2]孙一康.带钢冷连轧计算机控制[M].北京:冶金工业出版社,2002

冷轧酸洗线工艺管道施工管理 篇2

关键词：酸洗线,管道,施工管理

1 酸洗线及其工艺管道

酸洗线在钢铁企业冷轧生产中起着关键作用, 它主要是借助化学的作用, 把从热连轧厂来的带钢钢卷表面氧化铁皮及污垢去掉, 得到表面清洁的带钢。氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附着在金属表面上的金属氧化物, 利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物, 以便对钢板进行进一步轧制。

酸洗用酸包括:硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸和混酸 (硝酸+氢氟酸) 等。酸液循环工艺为:新酸由新酸储罐送到循环罐进行配酸, 酸液通过专用泵分别送至酸洗槽进行酸洗, 酸液通过管道始终在罐、槽、泵、阀门、热交换器等工艺设备之间循环工作。因此在酸洗线项目工程施工时, 对于连接工艺设备输送酸液的管道的施工管理就非常重要。

2 酸洗线工艺管道及其特点

目前在冷轧酸洗线广泛采用的耐腐蚀非金属管道是各种塑料管道和耐腐蚀衬里管道, 包括:

1) PVC管 (聚氯乙烯管) , 有耐腐蚀性、机械加工和力学性能;不宜于输送可燃、剧毒和含有固体的流体;热稳定性和耐光性差。

2) CPVC管 (氯化聚氯乙烯管) , 具有耐热、耐候、耐化学介质腐蚀、阻燃、阻烟及无色无味无嗅等优越的理化性能。

3) PPH管道 (改性聚丙烯管) , 具有极好的耐化学腐蚀性, 耐磨损, 绝缘性好, 耐高温, 无毒性, 质量轻, 便于运输与安装, 这是一种比PP管 (聚丙烯管) 耐高温、抗腐蚀、抗老化优的产品, 是金属防腐材料理想的替代品。

4) RPM管 (玻璃钢夹砂管) , 以其独具的强耐腐蚀性能、内表面光滑、输送能耗低、使用寿命长、运输安装方便、维护成本低及综合造价低等诸多优势广泛应用。

5) PE管 (聚乙烯管) , 对硫酸、低浓度盐酸、碱类、大多数无机盐类液体都耐腐蚀, 不耐浓硝酸、氯气等物质的腐蚀。

6) 钢衬PTFE管 (钢衬聚四氟乙烯道) , 具有优异的耐温性能和耐腐蚀性能, 是硝酸、硫酸、氢氟酸、王水、混酸等强腐蚀性介质理想的输送管道, 且适用于高温下强烈腐蚀性气体和液体。它既有钢管的机械性能, 又有聚四氟塑料的高耐腐蚀, 缓结垢, 不易生长微生物的特点。

这些管道的物理、化学性质各异, 选用时, 除应满足设计要求外, 还应考虑被输送介质的种类、温度、腐蚀程度、工作压力等因素。

3 管道工程施工管理

3.1 合同内容

1) 管道供货合同。

由于该类管道工程输送介质的特殊性和管道材质原因, 管道安装需要管道供货厂家紧密配合。因而需要在管道招标、合同签订时, 在招标文件和合同中明确管道供货厂家的职责和现场服务内容。

2) 管道工程施工合同。

由于管道材质的特殊性, 必须理解工程量清单综合单价中工程所含工作内容, 以及合同中特殊约定, 如管道“假件”制作和管道预装工程量费用的处理。

3.2 施工前准备工作

1) 认真阅读图纸, 了解管线的介质种类、工作参数和流程。做好施工组织设计的编制, 明确施工范围和质量标准, 并制订合理的施工周期。

2) 针对酸洗线工艺管道使用管材品种繁多这一难题, 必须提前与管道供货厂家技术人员密切配合, 在仔细核对后对每个管件都标识出唯一编号。

3) 设备核对。阀门等设备要认真核对, 确保设备与图纸一一对应。特别是要测量阀门厚度、法兰厚度、螺栓孔距及碟阀内外径等数据, 以防止出现螺栓长度不合适、蝶阀打不开等问题。

4) 材料验收。按照管件的唯一编号对到货管件进行一一验收。检查有无合格证;对钢衬管道使用电火花检测, 内衬不得有脱层、松套、裂纹、气泡、针孔等缺陷;对各种材质的塑料管要求管壁平洁光滑、色泽均匀、焊缝密实。

5) 管道堆放。管材堆放场地应平整, 底部用枕木或草袋垫铺, 以防止管材受污损。管材堆放采用井字型叠法或单根依次排放法, 堆码高度在1 m以下时可采用单根依次排放法或井字型叠法, 超过1 m时采用井字型叠法, 但堆码高度不宜超过2 m, 而且要用楔子、桩和缆绳等加固。堆放场地要远离火源和蒸汽管。

3.3 施工过程中的管理

1) 管道安装原则:管道安装顺序本着分片区、分系统, 先大直径后小直径, 先下层后上层, 先难后易。

2) 管道在安装前应对设备管口、预埋件、预留孔洞、钢结构等涉及管道安装的内容进行复核。

3) 管道搬运时要避免碰撞, 尤其钢衬聚四氟管道要特别保护法兰的衬里密封面。吊装管道时要保护管端法兰的衬里不受损坏, 法兰面要用塑料或木质管堵封口存放。

4) 安装前要将管内及法兰面杂物清除干净, 必要时要用铁丝绑扎布团, 拖拉干净;钢衬四氟管安装前应检查衬胶层是否完好, 并保持管内清洁。

5) 安装时, 同管道供货厂家现场技术人员共同核对管 (件) 编号, 按图“对号入座”。

6) 法兰连接处两法兰要保持平行, 偏差不超过法兰外径的1.5‰, 且不大于2 mm, 紧固螺栓用力对称均匀, 紧固次序采用十字法。密封垫圈加工制作尺寸准确、宽度均匀, 边上整齐无毛边。

7) 安装过程中出现间隙过大 (最大25 mm) , 可使用四氟调整垫调节。调整垫由钢衬管厂家提供, 外形尺寸同密封垫圈。

8) 管道与金属管件、阀门等连接必须使用专用管件, 不得在塑料管上套丝。

9) 钢衬聚四氟管道预装。为了确保安装质量, 应在管道加衬前进行预装。预装过程中不准对管道施焊、局部加热、扭曲和敲打。预装时, 各法兰面之间需预先留出衬里层和垫片的厚度, 并按图纸进行编号和标记。预装完成后, 拆卸管件送工厂进行衬里加工, 检查合格后再运回现场正式安装。

10) 钢衬聚四氟管道安装时可能出现设备供应成品管道与设计图纸不符的情况, 需要在管道安装时制作相当数量的钢制“假件”进行临时代替, 以后等待新的钢衬管道进场或将“假件”返厂进行内衬后再行安装。

11) 为减少钢衬聚四氟管道安装过程中的误差, 安装工序可采用:酸泵、热交换器、过滤器等设备由机械专业粗找后, 管道专业安装, 再交机械专业精找后灌浆。这样可以在不影响设备正常运行的前提下减少管道的安装误差, 加快安装进度、提高安装质量。

12) 当天施工结束后要将管道法兰封口, 保证衬里不被损坏, 管内不能进入杂物。

13) 阀门安装前, 要仔细检查阀门是否有损伤, 特别是密封面要保证完好无损;按设计文件核对其型号, 并按介质流向确定其安装方向。当阀门与管道以法兰或螺纹方式连接时, 阀门应在关闭状态下安装。组装好阀门后, 要手动操作开启关闭阀门几次, 检查阀门是否转动良好, 无任何阻挡损坏等问题。

14) 支、吊架安装。管道安装时必须按不同管径和要求设置卡或支、吊架, 位置应准确, 埋设应平整。管卡与管道紧密, 但不得损伤管道表面。立管和横管支、吊架或管卡的间距, 应符合规范要求。管道安装使用临时支架时, 不得与正式支架位置冲突, 并有明显标记。在管道安装完毕后应予拆除。

15) 水压试验。钢衬聚四氟管道, PPH, CPVC等管道全部安装完毕后, 均需进行水压试验及水冲洗工作, 在高点设排气阀, 低点排水使用管道泄酸阀门, 试压过程要缓慢分级进行, 注意观察压力变化;试压完毕即进行水冲洗, 观察出水口水质合格后结束。

16) 施工现场安全要求。塑料管件使用热熔或电熔焊接机具时, 应核对电源和电压, 遵守电器工具安全操作规程, 注意防潮和保持机具清洁。操作现场不得有明火, 不得存放易燃液体。

4 结语

酸洗工艺管道工程具有综合性强、复杂性高、技术性强的特点。实践表明, 要想做好管道工程的施工管理, 不仅要掌握管道的特点和安装技术, 还要了解其使用场所的生产工艺特点、工艺布置及环境等条件。希望本文的简要介绍, 能够为相关人员提供借鉴。

参考文献

[1]赵启辉, 左寿华, 刘志伟.工业常用塑料管道设计手册[M].北京:中国标准出版社, 2008.

[2]赵晓宁.半连续式酸洗生产线[J].轧钢, 1999 (1) :39-40.

[3]GB 50235-1997, 工业金属管道工程施工及验收规范[S].

冷轧处理线 篇3

关键词：虚拟化,工业以太网,工程师站,VMware

1 课题来源

1.1 研究背景及问题需求

邯钢冷轧厂目前拥有8条主要产线:酸洗冷轧联合机组、平整机组、脱硅酸再生机组、罩式退火机组、热镀锌机组、彩涂机组、剪切包装机组及其它辅助设备, 生产规模大、品种规格多, 工艺技术装备水平高, 因此带来不同现场总线不同厂家设备导致的工控平台异构的问题。在这样的背景下, 开发各产线的二级生产运维系统的必要性突显。

1.2 异构产线运维虚拟化网络平台

邯钢冷轧厂过程控制系统由过程计算机及基础自动化系统两级组成。技术和工艺过程的自动化既要支持生产管理, 也要支持生产操作, 各条产线无论从设备接口还是数据传输通道等方面差异很大。本课题计划通过搭建异构产线运维虚拟化网络平台, 使各种服务器、操作站、打印机、网络交换机等设备及网络一起构成机组的基于虚拟平台的过程控制计算机系统。通过虚拟化的网络平台实现从机组入口段开始, 到出口段为止, 其中的过程控制计算机等设备根据生产要求进行配置。使L1 (基础自动化系统) 与L2 (过程控制计算机系统) 级系统的计算机设备 (PLC、HMI、过程计算机、外设终端等) 实际上都连接在同一个局域网上, 经网络设备彼此相互连接, 使网络结构简单、高效实用。

1.3 异构产线生产运维管理系统

开发面向各条产线的二级运维管理系统, 实现生产运行支持, 质量保证, 生产数据收集与处理, 过程数据显示 (其中包括:过程状态、设定计算结果, 设定值与实际值等) 及支持技术人员通过完整的工艺参数档案文件做技术改进等。

异构产线生产运维管理系统面向L2 (过程控制计算机系统) 中各产线。其中运维管控主要包含各产线的工艺规程预计算和再计算、生产策略、工艺规程后计算和自适应、虚拟计算、各种工艺模型控制、生产节奏控制;物料跟踪系统协调输入数据和生产过程中产生的全部数据, 如计算值和测量值。使这些值与钢板相对应, 并显示在操作控制终端上。这样操作人员即可随时知道当前材料处置情况。如果需要, 操作人员可在操作控制终端上, 通过键盘干预和修改物料跟踪系统信息。生产数据保存及分析将预计算的全部设定值、测量值、后计算值和报表数据等, 保存在数据库中。

2 课题意义及目标

随着生产规模的发展及管理水平的不断提高, 传统的以车间为单位的生产管理模式已不能满足生产需要, 要求各个部门、车间、基层与上层要有机的结合起来, 从而更好的发挥团队的协作作用。这就要求车间级管理要与工厂级管理在工厂信息网络的基础上结合起来。可将工厂信息网络分为三个层次, 包括:现场设备级、车间控制级和工厂管理级, 现场总线属于现场设备级各设备间的通信网络, 在虚拟机的基础上便可实现工厂级扁平管理。

3 技术路线和实验方案

改进前罩式炉的硬件结构包括1台二级服务器, 3台Provider (负责从44台PLC采集数据存储到服务器中) , HMI, 工程师站, 模型机以及一级的44台PLC。

罩式炉机器运行十年, 服务器和和计算机都有很大程度的老化, 由于服务器和provider的负荷较大, 2013年和2014年频繁出现故障, 2014年6月份服务器频繁死机, 经检查分析是SCSI卡出现故障, 需要更换服务器, 罩式炉的两台旧服务器都不稳定, 我在库房找到了一台无法使用的服务器, 因为这台服务器只能安装windows2003系统, 酸轧的软件只能安装在windows2000中, 我将这台服务器安装了windows2003, 并将罩式炉中的库进行了升级, 成功将罩式炉服务器移植到windows2003中。更新前后硬件情况如表1:

新服务器的性能只利用了30%-40%, 频繁出现故障的provider的备件还没有到, 大形势不好的情况下如何更有效的利用现有的资源呢?于是我想将这台新的服务器分成4台机器, 即将3台Provider也集成到这台服务器中。至此, 用一台高性能服务器替换了4台机器, 提高了稳定性和可维护性, 并节约了成本。目前服务器已经运行了半年多, 还未出现任何故障。

参考文献

[1]彭其春, 赵金涛.武钢冷轧板表面“黑线”缺陷分析[J].中国冶金, 2010 (01) .

[2]田成峰, 谷国刚.冷轧板表面线状缺陷分析与探讨[J].中国重型装备, 2010 (01) .

[3]彭其春, 田俊, 尹会芳, 张学辉, 彭胜堂, 徐静波.冷轧板表面线状缺陷成因分析与探讨[J].武汉科技大学学报, 2009 (01) .

冷轧处理线 篇4

重钢冷轧厂推拉式酸洗线是2003年从美国EBF工厂引进的。该生产线既没有安装卷取张力检测装置, 也没有在程序设计中考虑引入张力调节手段, 所以其张力大小是通过在张力辊直流传动装置里设置固定值来实现, 一旦手动设定好就不能通过PLC远程调整。张力不能自动调整使规格不同的钢卷都用同样的力卷取, 造成收卷有时很紧难以开卷, 有时很松需要重卷;张力不恒定, 使得带钢收卷松紧不一, 影响可逆轧制时两边卷取电机张力的平衡和速度的匹配, 也使得带钢容易跑偏, 造成传动装置堵转跳闸, 影响生产的顺利进行。

2 酸洗线卷取段的工艺流程

重钢冷轧酸洗线在张力机至卷取机段, 张力机系统共有4个压辊 (如图1) , 只有1#张力机下压辊由电机驱动, 其余都是从动辊。带钢在进入1#张力机前, 先将2#张力辊抬高, 带钢从1#张力机下压辊的上表面经过2#张力辊的下表面再经3#张力辊上表面出来, 等带钢经过3#张力辊到被卷取机夹紧后, 再将2#张力辊降下, 并用液压缸将2#张力辊锁住, 以防带钢在输送中将其顶起。1#张力机在穿带时正向旋转 (向卷取机方向) 为带钢提供向前的动力, 穿带结束后带钢处于全线输送状态时, 1#张力机以反向旋转的趋势来阻止带钢向前运行 (实际被带钢拖着正向旋转) , 从而为卷取电机拖动带钢收紧提供反向张力。

3 影响卷取张力控制的因素分析

张力辊和卷取机电机都采用A l l e nBradley公司的AB 1395直流传动装置驱动, 该装置和Allen-Bradley公司的PLC5/60L处理器经过AB1203通讯模块进行通讯, 使用装置的B口调节板通讯线。在原来的设计中, 张力大小不能远程自动调节的原因有两个:一是在PLC程序编写中, 全线输送时1#张力辊采用的上位机给定是一个反向速度给定值, 而实际张力辊系统是被卷取机和带钢拖着正向运行, 1#张力辊传动装置在装置面板上手动设置为带编码器反馈的速度闭环工作模式, 这就意味着装置的实际反馈速度始终达不到装置的给定速度, 则装置输出电流从全线送钢一开始就达到反向电流限幅值, 这个电流值就转换为张力辊电机的张力。二是1#张力辊电机传动装置的正负方向电流限幅值、工作模式等关键参数是在装置面板上手动就地设定, 没有经过通讯由操作人员在P L C和H M I画面上设定后传给装置, 只有速度给定P154和逻辑控制字P150是由PLC经过P301和P300传到装置里去的。

通过分析AB 1395手册发现存在4个“速度指针”P163到P166, 它们与P303到P306一一对应, 其值可以修改, 指向任意参数号, 因此可以作为PLC经过B口调节板通讯来改变电流限幅值参数和工作模式参数的中间桥梁。 (如图2)

4 改造方案的实施

方案总体思路:1#张力辊传动装置由带编码器反馈的“速度闭环控制”模式改为“外部转矩给定控制”与“速度闭环控制”相结合, 分不同时间窗口进行切换的复合控制。 (如图3) 。

将每个钢卷的酸洗过程分为三个阶段:

(1) 穿带阶段。张力辊采用“速度闭环控制”模式, 其速度给定值由PLC设定。

(2) 起机、全线输送和甩尾阶段。张力辊切换到“外部转矩给定控制”模式, 其转矩给定值由P L C设定, 下传至传动装置, 驱动电机运行。

(3) 停机、全线停车和单动卷取机收尾阶段。张力辊切换回“速度闭环控制”模式, 其速度给定值由PLC来设定。

作为PLC的动作机构, 张力辊电机传动装置的职能是通过现场总线和通讯模块, 接收来自P L C的逻辑控制命令和速度、转矩给定, 电流限幅和工作模式选择, 并将装置自身的逻辑状态和实际状况反馈给PLC。这个过程的参数设定和参数含义分三部分: (如表1)

速度环参数。装置手动设定, PLC不能更改 (如表1) 。

电流环参数。装置手动设定, PLC不能更改 (如表2) 。

通讯连接, 功能配置和PLC给定参数。功能配置和内部参数之间的连接在装置里手动设定, P L C不能更改。由通讯传送PLC设定值给装置的环节由PLC直接控制和修改, 装置反馈给PLC的实际信息只能看不能改 (如表3) 。

值得注意的是参数P625, 它是传动工

作模式切换的关键, 根据定义有6种模式供选择:

0==在所有条件下都是零转矩给定。

1==采用速度环计算的结果作为转矩环的输入。

2==采用外部转矩给定作为转矩环的输入

3==1和2之间取最小值。

4==1和2之间取最大值。

5==1和2两者之和为值。

全线输送时要控制张力辊转矩可以将PLC计算的转矩值作为外部转矩输入, 并选择“模式2”, 使1#张力辊传动装置一直处于转矩控制模式。但如果生产中出现断带, 处在转矩给定模式下的电机在轻载时仍保持较大的转矩输出, 将出现“飞车”事故, 故不能选择“模式2”。

“模式3”由于张力辊是被卷取机拖着正转, 反向速度给定进入速度环会使装置达到最大反向电流限幅, 此时张力辊接收的外部转矩给定为正, 肯定比反向电流限幅值大, 比较的结果张力辊输出还是达到反向电流限幅值, 外部转矩给定实际没起作用。此模式也不能用。

“模式4”由于张力辊的速度反馈正值始终大于速度给定负值, 外部转矩输入必大于速度调节器输出, 系统可由转矩控制。当断带发生, 带钢张力瞬间消失, 反向速度给定下电机也反向旋转, 系统进入速度环控制, 可以避免断带时“飞车”发生。所以在全线运行时选择“模式4”。

5 结语

通过改造方案的实施, 做到了无论在单卷带钢卷取还是针对不同规格带钢卷取时, 在1阶段和3阶段张力辊接收PLC速度给定正值, 正向旋转送钢;在2阶段操作人员在组态画面上变换工作模式由1到4, 同时设定转矩给定值和电流正负限幅值, 实现张力随时可调、始终稳定和电机处于电流限幅保护之下。

张力历史趋势如图4。黄线代表张力辊传动装置工作模式, 1000表示“模式1”, 4000表示“模式4”, 绿线为张力给定值, 红线为张力实际值。 (如图4)

从图4上看出, 方案较好地解决了张力控制恒定和可调的问题, 降低了酸洗线生产成本, 提高了酸洗线产量、质量以及系统的稳定性和可靠性。

摘要：酸洗在冷轧工艺中主要是清除带钢表面氧化铁, 为轧机提供合格坯料。推拉式酸洗线卷取张力根据工艺需求, 对于规格各异的钢卷要求可以调整张力的大小, 在每卷卷取中又要保持张力的恒定。本文通过对重钢冷轧厂酸洗线工艺及控制程序和电气传动的分析, 提出一种通过修改传动装置参数, 配合PLC程序和HMI画面, 实现由上位机经过通讯远程调整张力辊电机电流的办法, 来控制张力辊电机电磁转矩变化, 达到控制卷取张力的目的。该张力控制方案经现场调试、生产实施后很大程度提高了酸洗线张力控制的自动化水平, 并对酸洗线二期的自动化方案设计具有借鉴意义。

关键词：酸洗线,带钢卷取,张力控制,电气传动,PLC (逻辑可编程控制器)

参考文献

[1] Allen-Bradley1395 Node Adapter Board User Manual 1999.10.

[2] Allen-Bradley1395 Digltal DC Drive Manual.2005.5.

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[5] 杨长能.电力拖动基础[M].重庆:重庆大学出版社, 1989.

冷轧后处理机组张力辊设计计算 篇5

连续生产线的带钢必须在张力之下运行,张力的最基本作用是保证带钢的正常运行,使带钢尽可能沿着生产线的中心线运行而不致因走偏而造成边部刮伤甚至断带;同时,纠偏辊也只有在张力足够的情况下才能起到纠偏作用。机组各段张力值的建立,是依靠在机组适当位置设置的夹送辊和张力辊实现的。带钢包绕在张力辊上,在其包绕接触处(包角处)产生摩擦力,正是这个摩擦力,使出口张力与入口张力按某种规律变化,借此改变张力值,对整条机组实现张力控制,因此张力辊是后处理机组连续运行的重要设备组成单元[1]。如何正确地获得精确的张力值及张力变化规律,更好地控制张力,使整个机组的张力得到合理的匹配,对提高产品质量,降低机组的能耗有着重要的意义,因此张力辊的设计对机组的正常连续运行显得尤为重要。本文从张力辊几何参数和材质确定、张力计算、传动功率计算、力矩校核等方面阐述后处理线张力辊的设计计算。

2 张力辊几何参数及材质确定

张力辊几何参数和材质确定主要是辊径和辊身长度的确定以及表面材质的选定。为了防止带钢产生永久变形,张力辊辊径确定以带钢包绕在张力辊上不产生塑性弯曲变形为原则,即是以带钢绕过张力辊的弯矩小于等于带钢弹性极限弯矩为准则计算辊径[1,2,3]。由此,得出张力辊辊径计算公式:

式中D为张力辊辊径,m;E为带钢弹性模量,MPa;hmax为带钢最大厚度,m;σs为带钢屈服极限,MPa。式(1)表明,张力辊辊径取决于带钢的弹性模量、屈服极限和最大厚度。但实际中并不是辊径越大越好,设计时应根据产品方案综合考虑各种因素选择合适的辊径。

辊身长度根据带钢宽度确定,通常是带钢宽度加上200~300mm。

张力辊表面包覆材质通常为聚氨酯橡胶,以增加辊子与带钢之间的摩擦力,同时可以避免带钢表面产生擦伤、印痕。

3 张力辊设计计算

3.1 张力放大系数计算

带钢包绕在张力辊上,在包绕接触处产生摩擦力,使张力辊入口、出口张力按某种规律变化,以此改变机组张力值[1]。若张力辊处于“电动”状态,即出口张力T出小于入口张力T入,如图1所示,根据欧拉公式可得:

其中:μ为辊子与带钢之间的摩擦系数,其随辊面材质取值不同而不同,钢辊取值为0.15~0.18,包胶辊取值为0.18~0.28[1,2,3,4],α为带钢在辊子上的包角,由于带钢具有一定的刚性,张力辊出口和入口处的带钢往往不是完全紧贴在辊面上,因此实际包角α′小于理论包角α,实际计算中一般取α′为(0.8~0.9)[1,2,3,4]。后处理机组中,我们一般取值μ为0.18,α′为0.85α。

则每经过一个张力辊,张力放大系数可表示为:

3.2 张力辊组辊数确定

张力辊组辊数是根据出口张力和入口张力的最大比值确定的,即根据张力递增倍数的最大值kmax确定张力辊组辊数。

其中T出i和T入i表示第i种工况下的出口张力和入口张力,m为总工况数。

若1

若k

若k2

以此类推,若kn-1

3.3 张力辊组功率分配与张力计算

在张力放大系数以及张力辊辊数已经确定的前提下,如何合理分配张力辊组内各辊的功率十分重要。通常采用下面的两种分配方案[4]:

(1)根据每个张力辊所能承载的最大张力递增倍数进行分配,即按照张力放大系数k进行分配。

(2)根据最大张力递增倍数kmax对每个张力辊进行均分,即每个张力辊的张力放大倍数均小于等于k。

方案(1)可以为系统提供较大的张力放大倍数,为生产操作提供便利,但由于每个张力辊所承载的张力放大系数较大,会使系统较早出现打滑现象,提前进行辊面重磨,缩短辊子寿命;方案(2)中每个张力辊所承载的张力放大系数较小,可以减缓系统打滑的时间,延长辊子寿命。因此,设计中我们一般采用第二种方案进行张力辊功率分配。

确定了张力分配方案和每辊的张力放大系数后,可以逐次计算出每辊之间的张力值。

3.4 张力辊组功率计算、力矩校核

张力辊所需的传动功率主要由3个方面组成:(1)张力放大所需功率W1,(2)轴承摩擦损耗功率W2,(3)带钢弯曲变形损耗功率W3。

若张力辊出口和入口的张力差为△T(N),转动角速度为ω(rad/s),直径为D(m),张力辊所受合力为T合(N),带钢运行速度为v(m/s),带钢宽度和厚度分别为b(m)和h(m),带钢的屈服极限为σs(MPa),张力辊轴承处的摩擦系数为f,传动系统效率为η。计算推导所需的各功率可表达为:

则张力辊所需要的传动功率W(W)为各功率损耗之和,即:

其中,张力辊所受合力T合为带钢张力、张力辊自重的合力,实际计算中,通常以张力辊出口张力和入口张力的数值和简化代替。

下面以两辊张力辊为例,分析张力辊组功率计算。图2所示为两辊张力辊示意图,张力辊处于“电动”工作状态,入口张力T3大于出口张力T1,1#辊和2#辊之间的张力值为T2。

根据式(5)可得,1#张力辊的张力放大所需功率W11、轴承摩擦损耗功率W12、带钢弯曲变形损耗功率W13分别为:

则1#张力辊所需的传动功率为:

同理,2#张力辊的张力放大所需功率W21、轴承摩擦损耗功率W22、带钢弯曲变形损耗功率W23分别为:

则2#张力辊所需的传动功率为:

根据计算的传动功率W1、W2选取合适的标准电机功率P1、P2,使其满足P1>W1,P2>W2。

选定好张力辊电机功率后,需要进行力矩校核。若电机输出转速分别为n1、n2,传动系统减速比为i,则可得电机所能为张力辊提供的正常工作力矩M1、M2分别为:

张力辊需要的工作力矩为克服出口、入口张力差需要的力矩MT、克服轴承摩擦需要的力矩Mf、克服带钢弯曲变形需要的力矩MM之和,其分别可由下式计算得出:

若M1>MT1+Mf1+MM1,M2>MT2+Mf2+MM2,则所选电机功率满足要求,否则需要加大电机功率直至满足要求为止。同理,可以设计计算出“发电”状态下的张力辊功率。

4 设计计算实例

已知:某镀锌线产品规格为带钢宽度b=1250mm,带钢厚度h=1.6mm,弹性模量E=2.1×105MPa,屈服极限σs=800MPa,其2#张力辊出口张力T1和入口张力T3分别为10690N和32620N,机组最大运行速度为3m/s,辊面衬层材质为聚氨酯橡胶,传动系统减速比i=18,效率η取值为0.9,轴承摩擦系数f取值为0.002。

根据式(1)可得D>420mm即可,但根据工艺综合考虑,辊径D选择为650mm。包胶辊摩擦系数取值为0.18,辊子理论包角α1、α2均为232°,则根据式(3)可得每个张力辊的放大系数k为2.07。

,由于2.07<3.05<2.072,因此选用两辊两传动张力辊,每个辊子的实际放大系数k实为1.7468。计算可得T1、T2、T3分别为10690N、18674N、32620N。

根据式(10)~(13)计算可得:W1=54kW,W2=33kW,则选取标准电机功率P1、P2分别为55kW、37kW,额定输出转速为1500r/min,根据式(14)、(15)可得电机能为张力辊提供的力矩M1、M2分别为5672N·m和3816N·m。

根据式(16)计算得到张力辊需要的工作力矩分别为:4992N·m、3040N·m,小于电机的额定输出力矩,因此选型合理,满足生产要求。

5 结语

本文从张力辊几何参数和材质确定、张力计算、传动功率计算、力矩校核等方面阐述后处理线张力辊的设计计算,结合实例验证了设计计算方法的有效性和实用性,对后处理机组中获得精确的张力值以及张力变化规律,合理匹配张力值,提高产品质量和节能降耗有着重要意义。

摘要：从张力辊几何参数和材质确定、张力计算、传动功率计算、力矩校核等方面阐述后处理线张力辊设计计算,对后处理机组中获得精确的张力值以及张力变化规律,合理匹配张力值,提高产品质量和节能降耗有着重要意义。

关键词：张力辊,后处理机组,设计计算,功率分配

参考文献

[1]周国盈.带钢精整设备[M].北京:机械工业出版社,1982.

[2]潘卫东,柳如敏.二次冷轧机组张力辊设计计算[J].江苏冶金,2007,3(35):59-61.

[3]符可惠.拉弯矫直机组张力辊的设计计算[J].有色金属加工,2007,4(36):49-50.

冷轧酸碱混合废水的处理方法研究 篇6

冷轧酸碱混合废水成分波动大,用于冷轧板表面处理的钝化液正在向无铬涂料方向发展[3]。无铬涂料冲洗废水中的COD有时高达20 000 mg/L,经过前处理后进入曝气调节池。这些变化导致传统酸碱废水处理系统不能有效地将COD控制在100 mg/L以下。因此,改进传统酸碱废水处理工艺,降低出水COD已成当前需要解决的新问题。本文通过筛选氧化剂、改变反应条件、生物法三项试验,拟在传统工艺的基础上衔接再处理方法,降低外排水COD。

1 实验方法

1.1 废水来源与检测指标

实验用水取自钢厂废水处理系统的沉淀池;p H酸度计(S-25型),上海精密科学仪器有限公司。

1.2 试验设计

(1)化学氧化法

首先对次氯酸钠、双氧水、活性溴+氯、LN-达伟(氯类)、固体二氧化氯五种常用氧化剂进行反应时间、用量、p H三项单因素试验,选出COD去除率最高的氧化剂。测试各因素的影响程度及适用范围,每因素选3个水平,以COD去除率为考察指标,采用L9(34)正交表试验,对结果进行极差分析,确定所选氧化剂使用的最佳工况条件。

(2)SBR生化法

采用直接评价法中的模型试验法[4],对水样进行曝气时间(A)、p H值(B)、进水COD浓度(C)、温度(D)四项单因素试验,确定各因素的影响范围。选用L9(34)正交表进行正交试验,确定最佳工况条件。

2 结果与讨论

2.1 化学氧化法试验结果

2.1.1 氧化剂的筛选

取500 m L的烧杯5个,各自加入300 m L的水样。向每个水样中分别加入等质量的不同氧化剂,搅拌10 min,曝气反应40 min后,取上清液测定COD。结果表明,在相同的试验条件下,次氯酸钠、达伟氧化剂、活性溴+氯的氧化效果好于其余氧化剂。故对这三种氧化剂进行影响因素的试验,见图2~图4。

由图2可见,用次氯酸钠作氧化剂处理冷轧废水,在反应时间100 min时,COD去除率最高,为90%。其余两种氧化剂在各个时间条件下都低于次氯酸钠的氧化效果。由图3可见,随着p H值的增大,3种氧化剂对COD去除率的变化都比较平稳,但次氯酸钠的氧化效果好于另两种氧化剂,COD去除率最高达到了70%。由图4可见,当加药的浓度从2 g/L变化到12 g/L时,3种氧化剂的氧化效果都有先增加后减小的趋势,而次氯酸钠的趋势更明显一些,且去除率最高达到92%,远高于另两种的最大去除率。综合考虑三种因素的影响,选择次氯酸钠作氧化剂比较合适。

2.1.2 正交试验

根据以上氧化剂的筛选及单因素试验结果,制定L9(34)正交试验表。由正交表知氧化剂投加量、p H值、曝气时间三项因素的极差R分别为0.49、0.31、0.20。这说明氧化剂投加量对COD去除效果的影响最大,曝气反应时间的影响最小。对3个水平处理结果的分析表明,原水浓度为345 mg/L时,氧化剂投加量为5 g/L、p H值为5、反应时间为40 min,COD去除效果最优。

2.1.3 结果分析

次氯酸钠是一种强氧化剂,在常温下能引起一系列反应并产生次氯酸[5]。次氯酸有很强的氧化性,p H对次氯酸的产生有很大的影响,酸性越强,氧化能力越强,但在强酸性介质中,生成的次氯酸分解也快,因此酸性不能太大,而碱性条件则不利于HCl O的生成,以至废水的处理效果变差。因此本试验的最佳处理p H值为5。

氧化反应一般反应速度较快,通常可以在几十分钟内完成。对冷轧酸碱混合废水的氧化在0.5~2 h内即可完成,延长反应时间,并不能增加Na Cl O对COD的去除率,这与次氯酸盐氧化处理有机废水的资料报道是一致的。

在单因素试验中增加氧化剂的量,会使去除效果变好,但增加到一定程度时,COD的去除率反而略有下降,经反复试验分析,确认是因为溶液中含有大量Cl-的缘故,Cl-的浓度过高,在测定COD时产生干扰,Cl-也和K2Cr2O7反应生成的Cr3+,在用硫酸亚铁铵滴定时会消耗Cl2使测定的COD偏高,虽然COD测定方法中也指出可以用硫酸汞掩蔽Cl-的干扰,但这只是对少量的Cl-而言,如果Cl-的量超过一定的程度,试验证明是掩蔽不了的,测量含高Cl-废水COD时,如何掩蔽Cl-的干扰是值得进一步研究的课题。

2.2 SBR生化法实验结果

2.2.1 单因素测试

对温度、p H值、反应时间、浓度四项单因素结果,见图5~图8。

从图5可见当温度逐渐升高,COD值先下降后升高,最后出现出水浓度大于进水浓度。当温度上升过高,达到47℃,COD值急剧增大。与COD变化曲线相反,去除率在20℃时达到最大值。而COD去除率在温度为36℃和47℃时已经成负值。因此,最佳的处理温度为20℃左右。

由图6可知,水样酸性越强,处理效果越差。略偏碱性时处理效果逐渐变好,其中p H=8时,COD值最小,系统处理效果最佳。但在p H=10时COD值又显著增大,因此在后面的单因素试验中p H值取8。

图7中显示,水样采用SBR法处理后,COD值在停留时间为4 h时最大,其值为200 mg/L。当停留时间逐渐增加到5 h、6 h、7 h时,COD值迅速下降并趋于平稳,当停留时间延长至8 h时,COD值达到最小值42 mg/L,当停留时间继续延长至9 h、10 h时,COD值变化不大,在43 mg/L左右。通过试验初步确定SBR法处理的停留时间为8 h左右。

图8中表示,当加入的水样体积为80 m L时,COD值最小,为87 mg/L,且达到排放标准。当水样体积逐渐增大时,COD值也随之有所增大,但增加的比较平稳,都在100 mg/L左右,而开始加入的水样体积很少,即20 m L时,其处理效果很小。通过计算确定进水COD浓度为348 mg/L。

通过以上单因素试验分析图及分析得出温度、p H值、曝气时间、进水COD浓度分别大致为20℃、8、8 h、348 mg/L。

2.2.2 正交试验

影响SBR处理工艺效果的因素较多,为了考察SBR工艺的曝气时间(以A表示,下同)、p H值(B)、进水COD浓度(C)和温度(D)对试验结果的影响,采用正交试验方法,对四个因素进行优化,设计因素水平表。以COD去除率为考察对象,对处理结果作极差分析,R值变化规律为:D>C>B>A。因此,D为主要影响因素,B和C为较重要因素,A为最次要因素。由此可得到间歇活性污泥法最佳处理条件为:水样浓度为348 mg/L时,p H值为8、温度为22℃、在活性污泥中曝气氧化9 h。

2.2.3 结果分析

在SBR工艺中,微生物在废水生化处理系统中发挥主要作用,p H和温度则是影响微生物活力的重要因素。微生物通常都有其生长的最适p H和温度,只有在此条件下,它才能发挥最大活力,有效降解废水中的有机物。曝气时间对于COD的降解效果有直接作用。这是因为随着曝气作用的进行,活性污泥吸附越完全、水中有机物被降解的越彻底,在进入下一个周期时吸附和降解有机物的能力也越强,但曝气时间的增大会提高能耗。

3 结论

(1)采用氧化法处理冷轧酸碱混合废水,经氧化剂的筛选试验得出:次氯酸钠为最好的氧化剂。

(2)通过正交试验确定次氯酸钠氧化剂使用的最佳工况条件,正交试验结果表明:以COD去除率为考察对象,较好工况组合为氧化剂投加量为5 g/L、p H值为5、反应时间为40 min。

(3)SBR生物法处理冷轧酸碱混合废水,各因素对COD去除率影响作用:温度﹥浓度﹥p H﹥曝气时间。最佳工艺条件:水样浓度348 mg/L,p H为8,温度22℃,曝气时间9 h。

摘要：为了寻找冷轧酸碱混合废水处理的好方法,现对混凝-氧化工艺和混凝-间歇性活性污泥(SBR)工艺进行研究。在混凝-氧化工艺中,采用单因素和正交试验法研究水样,确定其最佳工况条件为:投药量5%,pH值5,反应时间40 min。在SBR法中,用正交试验法研究水样,确定其最佳工况条件为:pH值8,温度22℃,曝气时间9 h。

冷轧带钢热处理工艺的研究与实践 篇7

退火目的在于目的在于避免退火后的钢板在冲压时产生塑性失稳和提高钢板的质量 (平整度和表面状况) 。平整轧机有单机架可逆式和双机架两种, 平整压缩率为0.5~4%。双机架平整轧机效率高, 压缩率大, 可同时兼作二次冷轧用, 进一步轧薄钢板;如与五机架连轧机配合, 可生产0.10~0.15mm的带卷。消除冷轧加工硬化, 使钢板再结晶软化, 具有良好的塑性。

平整的目的冷轧带钢经过再结晶退火, 消除了加工, 硬化组织但却使力学性能和加工性能变坏, 这时带钢的应力应变曲线具有明显的屈服台阶, 而平整能消除屈服平台, 提高加工性能。

不经加热在常温下的钢经轧制, 垃圾, 挤压, 等工艺, 产生不能恢复原形状的尺寸的变形。说明钢所受的加工压力大于钢的弹性变形, 这一过程叫钢的冷塑性变形。

1.1 组织结构的变化

钢在轧制时, 尺寸和外形的变化是内部晶粒变形的总和, 在轧制过程中, 各个晶粒顺着轧制方面伸长压扁破碎形成纤维装, 变型结构很大时, 在破碎和拉长的晶粒内部出现了许多及细小的碎块, 通常称这种结构为亚结构, 这种晶粒称为亚晶粒。

1.2 内部应力

在金属材料的冷塑性变形中, 各种因素导致变形部均匀, 使变形是所施加的能量中有10%~15%的比例以弹性能的形式保留在金属内部。其具体形式就是金属中的弹性畸变和内应力。

1.3 冷塑性变形与变形组织

在冷塑性变形中, 随着变形程度的增大, 各晶粒的取向大致趋于一致, 这种由于变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织, 叫变形结构。例:带钢经压下率20%左右的冷轧厚晶粒组织被延伸和硬化, 抗拉强度高达680mpa以上, 而产品标准要求260~350mpa, 这样的带钢几乎不能进行任何进一步加工形成, 与产品要求完全不符, 为此必须适当调整晶粒的结构以恢复所需的塑性。得到标准要求的力学性能和良好的成型性。

1.4 冷轧后带钢组织性能变化

冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制。在冷轧中, 金属的晶粒被破碎且不能产生再结晶回复, 导致金属产生加工硬化。由于加工硬化, 使金属变形抗力增大, 轧制压力升高, 金属的塑性降低, 容易生产脆断。当钢种一定时, 加工硬化超过一定程度之后, 须经热处理 (再结晶退火或固溶处理) , 恢复其塑性, 降低变形抗力, 以利于继续轧制。

2 再结晶退火工艺的选择

2.1 退火工艺可以分为间歇式退火与连续退火两种工艺

间歇式退火炉不受带钢宽度, 厚度和品种的限制, 生产灵活, 应用范围广泛, 设备增建容易。间歇式退火炉的缺点退火生产周期长, 温度均匀性差, 消耗高, 生产率低。

连续式退火炉的优点是使用于单品种、大批量生产, 退火周期短, 生产率高, 温度均匀性好, 表面质量好。连续式退火炉的缺点技术复杂, 一次投资费用高。带钢厚度受限制。板厚大于1.2mm时, 回转滚直径太大, 设备显得笨重。

连续退火线上冷轧带卷在进口段进行脱脂, 在连续退火的第一段进行退火, 随后采用气体或水等进行冷却, 在退火第二段进行时效处理, 然后进行在线平整, 检查等, 设备布置紧凑, 占地面积小, 生产周期短, 但产品规格范围覆盖面不宜太宽, 产量不宜太低。

2.2 总成本

所谓总成本包含工艺设备新建的投资费用再加上生产运行费用。对于全氢罩式退火工艺途径来说, 其投资、消耗与维修费用与连续退火线相比都要低, 只有人员较多和材料损失比较高。此外, 对于连续退火线而言, 还应累加冶炼深冲钢种所需的附加费用 (用于真空脱气、微合金化等) 以及较昂贵的酸洗费用 (用于清除热轧卷取温度较高而形成的红色氧化铁皮) 。所以, 从有关的资料评价估计全氢罩式退火炉的总成本比连续退火机组低。

2.3 品种性能

全氢罩式退火通常生产的品种有CQ、DQ和DDQ, 生产EDDQ、S EDDQ、HSLA等品种难度很大, 适合小批量、多品种生产。连续退火品种有CQ、DQ、DDQ、EDDQ、S EDDQ、HSLA、HSS等, 生产厚规格 (大于2.5mm) 产品有困难, 规格范围太宽将增加控制难度, 适合大批量、少品种生产。

全氢罩式退火一般生产软质钢板, 生产的低合金结构高强钢 (HSLA) 强度级别和深冲等级均受到限制, 不适宜作高强度原板。连续退火以带钢状态进行连续处理, 传热条件好, 带钢温度均匀, 同时还可通过炉内张力及纠偏装置控制和改善带钢平直度, 板形优良。

2.4 灵活性

全氢罩式退火炉体积小, 分批处理, 自成系统, 炉台数量可随品种和产量变化随时增减, 十分灵活。连续退火炉穿带一次要用上千米钢带, 改换品种要一定的调整时间和一定量的过度钢带, 适合大批量生产, 小批量生产不合算。

2.5 生产效率

全氢罩式退火属间歇式生产, 为了充分保证带钢性能均匀, 生产周期比较长 (退火周期一般40~6Oh) , 生产效率低。连续退火属连续生产, 带钢速度快 (退火工艺段一般40Ore/rain左右, 最高达80Ore/rain以上) 。生产周期短 (退火周期一般5~l Omin) , 生产效率很高。

2.6 产品开发

全氢罩式退火为避免钢卷层间粘结, 退火温度一般不超过72O℃, 成卷长时间保温后冷却速度不可能太快, 生产产品有相当局限性。而在连续退火中, 退火温度处于双相区 (α+γ) , 可达850℃, 短时间保温后冷却速度自由度大, 大大扩大品种范围。

3 退火能力计算

以年产114万吨为例;CQ=33%DQ=37%DDQ=30%

CQ、一般级别、普通商用级别;DQ、冲压级别;DDQ、深冲级别

3.1 炉台生产能力计算

3.2 加热罩数目计算

3.3 冷却罩数目计算

4 退火工艺

工艺流程制定:钢卷准备→装炉、扣内罩→密封测试→予吹扫→扣加热罩、点火→氢气吹扫、加热、保温→冷却→后吹扫→出炉→二次冷却。

4.1 主要工艺过程

4.1.1 钢卷准备

来自轧后库的卧卷经运输链进入罩式炉退火跨, 从翻钢机翻成立卷, 停放在平板运输链上准备, 钢卷从吊车吊送到平板运输车上在由平板运输车送到指定炉台前准备装炉。

4.1.2 装炉

通过吊车把钢卷堆垛在炉台上, 钢卷堆垛结束后, 指挥吊车扣上内罩。

4.1.3 密封测试

接通内罩冷却水;启动液压夹紧装置;启动封闭试验。

4.1.4 扣加热罩点火

预吹扫过程中扣上加热罩, 接上电源接头, 氢气烧嘴接头及通讯接头。助燃风机自动吹扫加热罩空间, 至吹扫最低吹扫时间5分钟。保护气氛氧含量小于社顶值后, 打开各炉台前煤气阀。启动点火装置。

4.1.5 氢气吹扫加热保温热密封试验

4.1.6 冷却

根据退火工艺制度, 确定是否采用加热罩冷却以及冷却时间。移走加热罩, 进行辐射冷却, 冷却时间依据退火工艺制度。

4.1.7 二次冷却

为确保平整机组钢卷生产所需要的温度, 钢卷将按一定堆垛顺序装在二次冷却台上继续对钢卷进行二次冷却。

5 结语

冷轧带钢经过以上各个工艺流程退火处理, 可以满足不同层次的要求, 对于以后其深加工有很大的技术优势。连续的退火后的带钢能生产深冲等级钢板和高强钢, 可以满足新型高技术工行业的需求, 比如汽车、家电等行业对冷轧板的要求, 应用前景广泛。

参考文献

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