專利名稱：退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)及其閉環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)及其閉環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
在連退機(jī)組中，退火爐對帶鋼進(jìn)行熱處理，水淬槽對帶鋼進(jìn)行冷卻處理。其中，退火爐包括預(yù)熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、OAS段(時(shí)效段)、和終冷段。退火爐的主要功能就是對帶鋼進(jìn)行熱處理，讓帶鋼發(fā)生晶粒轉(zhuǎn)變，通過保溫和冷卻控制，得到需要晶粒結(jié)構(gòu)。帶鋼在退火爐內(nèi)進(jìn)行熱處理的時(shí)候，表面的氧化膜被還原成活性鐵，在爐內(nèi)冊^保護(hù)氣體的保護(hù)下，帶鋼表面不會發(fā)生氧化反應(yīng)。但是，一旦退火爐內(nèi)的NHx保護(hù)氣體的氣氛發(fā)生了變化，即混入了氧氣，則帶鋼因與氧氣發(fā)生反應(yīng)而被氧化，從而在帶鋼表面形成氧化色，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須對連續(xù)退火爐內(nèi)的氣氛進(jìn)行控制。目前，大多數(shù)連續(xù)退火機(jī)組在對帶鋼進(jìn)行處理時(shí)，一般使用露點(diǎn)檢測以來檢測退火爐的爐膛內(nèi)的氣氛，并采用人工調(diào)整的方式。但是，這種方法有局限性，當(dāng)爐膛內(nèi)保護(hù)氣體的氣氛發(fā)生變化時(shí)，一是不能進(jìn)行及時(shí)、有效地調(diào)整，造成爐膛內(nèi)的帶鋼被氧化，影響產(chǎn)品質(zhì)量；二是無法及時(shí)控制NHx保護(hù)氣體的電磁控制閥，因此當(dāng)爐膛內(nèi)的氣氛達(dá)到要求后，依舊向爐膛內(nèi)流入大量的NHx保護(hù)氣體，造成NHx保護(hù)氣體的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種當(dāng)爐膛內(nèi)的氣氛發(fā)生變化時(shí)，能夠及時(shí)、有效地調(diào)整用于控制退火爐的爐膛氣氛的閉環(huán)控制系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種當(dāng)爐膛內(nèi)保護(hù)氣體的氣氛發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)控制爐膛內(nèi)的NHx保護(hù)氣體的用于控制退火爐的爐膛氣氛的閉環(huán)控制系統(tǒng)及其方法。根據(jù)本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，具備露點(diǎn)檢測儀，設(shè)置在退火爐的爐膛內(nèi)，檢測退火爐爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將檢測到的露點(diǎn)溫度反饋給控制器；控制器，判斷露點(diǎn)溫度是否在設(shè)定值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向控制閥發(fā)出指令；控制閥，根據(jù)接收到的指令來調(diào)整其開口度。優(yōu)選地，所述控制閥是電磁控制閥。根據(jù)本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于整個(gè)退火爐、水淬槽、以及帶鋼均處于密封狀態(tài)，采用退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，即控制器，保護(hù)氣體控制閥，以及設(shè)置在退火爐各個(gè)爐室的露點(diǎn)檢測儀，并采用如下步驟進(jìn)行退火爐爐膛保護(hù)氣氛的閉環(huán)控制1)、設(shè)定滿足工藝要求的爐膛保護(hù)氣體的露點(diǎn)溫度范圍值、保護(hù)氣體控制閥的原始開口度；2)、露點(diǎn)檢測儀檢測退火爐爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將露點(diǎn)溫度反饋至控制器；3)、控制器判斷露點(diǎn)溫度是否在其設(shè)定值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出指令；4)、保護(hù)氣體控制閥根據(jù)接收到的控制器的指令來實(shí)時(shí)調(diào)整其開口度。優(yōu)選地，當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀檢測到的露點(diǎn)溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出保持其開口度指令，保護(hù)氣體控制閥不動作；當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀檢測到的露點(diǎn)溫度超出設(shè)定值范圍時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出增加開口度指令，保護(hù)氣體控制閥開口度加大，增加通入爐膛的保護(hù)氣體量，調(diào)節(jié)爐膛的保護(hù)氣氛；當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀檢測到的露點(diǎn)溫度由超出設(shè)定值范圍到被調(diào)節(jié)到設(shè)定值范圍內(nèi)后，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出減小開口度指令，保護(hù)氣體控制閥開口度減小，減少通入爐膛的保護(hù)氣體量，恢復(fù)到原始開口度。優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體控制閥的開口度是指當(dāng)前保護(hù)氣體的流量，當(dāng)當(dāng)前保護(hù)氣體的流量等于原始流量時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)送保持原始開口度的指令，反之，當(dāng)保護(hù)氣體的流量大于原始流量時(shí)，控制器向控制閥發(fā)送恢復(fù)到原始開口度的指令。 優(yōu)選地，保護(hù)氣體包含體積為5 7 %的純氫氣和體積為93 95 %的純氮?dú)?。本發(fā)明的用于控制退火爐的爐膛氣氛的閉環(huán)控制系統(tǒng)及其方法根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際情況，可快速地調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的保護(hù)氣體的氣氛，保證爐膛氣氛的穩(wěn)定性，減少帶鋼產(chǎn)生氧 化色的量，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和退火機(jī)組成材率。而且本發(fā)明通過控制器的實(shí)時(shí)控制，可以及時(shí)調(diào)整NHx保護(hù)氣體流入爐膛的量，降低NHx保護(hù)氣體的消耗，節(jié)約能源。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚，其中圖I是示出本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)。圖2是示出本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法的流程圖。圖3是示出基于判斷結(jié)果來向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出相關(guān)指令的流程圖。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)說明本發(fā)明之前，解釋一個(gè)本領(lǐng)域的專門用語。露點(diǎn)當(dāng)氣體被等壓冷卻時(shí)，氣體中水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度。本發(fā)明中以露點(diǎn)溫度控制爐膛內(nèi)的保護(hù)氣體氣氛的原理如下。當(dāng)氣體中氧化氣體(例如氧氣等)含量升高時(shí)，露點(diǎn)溫度相應(yīng)升高；當(dāng)還原氣體(例如氫氣等)含量升高時(shí)，露點(diǎn)溫度相應(yīng)降低。因此可通過檢測退火爐內(nèi)氣體的露點(diǎn)來知曉爐內(nèi)氣體成分的變化，從而通過調(diào)節(jié)注入于退火爐內(nèi)的NHx保護(hù)氣體流量來實(shí)現(xiàn)對退火爐內(nèi)氣體成分的調(diào)節(jié)。當(dāng)露點(diǎn)升高時(shí)增加NHx保護(hù)氣體的注入量，用以降低退火爐內(nèi)氣體中氧化氣體的含量，避免帶鋼發(fā)生氧化；反之，當(dāng)露點(diǎn)降低時(shí)，減少NHx保護(hù)氣體的注入量，避免NHx保護(hù)氣體的浪費(fèi)。并且，在連退機(jī)組的退火工藝中，為了防止帶鋼表面被氧化，連退機(jī)組的退火爐100和水淬槽均處于密封狀態(tài)，而且退火爐和水淬槽內(nèi)的氣體主要是NHx保護(hù)氣體和少量水蒸氣。通常，NHx保護(hù)氣體包括5 7% (體積)的純氫氣和93 95% (體積)的純氮?dú)?，其中氫氣和氮?dú)獾募兌却笥?9. 995，而且NHx保護(hù)氣體均是干燥氣體，而爐膛內(nèi)的水蒸氣主要是由于氫氣還原帶鋼表面的氧化物是所產(chǎn)生的。爐膛內(nèi)氧氣主要是因?yàn)闋t膛內(nèi)與大氣的氧氣分壓差較大，導(dǎo)致大氣中的氧氣滲透到退火爐內(nèi)，其氧氣的含量很低，但是為了防止帶鋼被氧化，尤其在加熱段和均熱段，爐膛內(nèi)的溫度較高(例如，700攝氏度)，此時(shí)更需要控制爐膛內(nèi)的保護(hù)氣體的氣氛。以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖I是示出本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)。參照圖I可知，根據(jù)本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)具備露點(diǎn)檢測儀110，設(shè)置在退火爐100的爐膛內(nèi)，檢測退火爐100的爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將檢測到的露點(diǎn)溫度反饋給控制器；控制器200，判斷露點(diǎn)溫度T是否在露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)出指令；保護(hù)氣體控制閥300，根據(jù)接收到的指令來調(diào)整開口度。其中，所述保護(hù)氣體控制閥300可以是電磁控制閥，但是不限于此，只要是能使氣體順暢地流通的閥門都可以。并且，退火爐100可包括預(yù)熱段、加熱段一區(qū)、二區(qū)、均熱段、緩冷段、快冷段、時(shí)效段一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、終冷段，在這些退火爐100的功能段中分別設(shè)置露點(diǎn)檢測儀110，將檢 測到的露點(diǎn)溫度反饋給控制器200。本發(fā)明中，在這樣的退火爐內(nèi)以一個(gè)功能段為基本單元，每個(gè)功能段的爐膛內(nèi)設(shè)置一個(gè)露點(diǎn)檢測儀，即加熱段一區(qū)、二區(qū)中僅設(shè)置一個(gè)露點(diǎn)檢測儀即可。而且，每個(gè)功能段之間都有隔斷壁，隔斷壁中形成僅使帶鋼通過的通路，因該通路大小較小，使得退火爐中的各個(gè)功能段之間的氣氛不盡相同。所以，各個(gè)功能段中需要分別設(shè)置一個(gè)可檢測該爐膛內(nèi)部的露點(diǎn)溫度的露點(diǎn)檢測儀。在本發(fā)明的實(shí)施例中，每個(gè)功能段僅設(shè)置一個(gè)露點(diǎn)檢測儀，但是根據(jù)實(shí)際情況，尤其如時(shí)效段具備一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)等多個(gè)區(qū)域時(shí)，可以在時(shí)效段中設(shè)置多個(gè)露點(diǎn)檢測儀，同時(shí)在控制器200中取多個(gè)露點(diǎn)溫度的平均值即可。圖2是示出本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法的流程圖。為了便于說明，以退火爐的加熱段為例來說明用于控制退火爐的爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法。但是，閉環(huán)控制方法也同樣適用于退火爐的其余功能段和水淬槽。本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法包括在步驟S100，在控制器200中設(shè)定滿足工藝要求的、爐膛保護(hù)氣體的露點(diǎn)溫度范圍值和保護(hù)氣體控制閥的原始開口度；在步驟S200，當(dāng)露點(diǎn)檢測儀110檢測到爐膛內(nèi)部的露點(diǎn)溫度T之后，將該露點(diǎn)溫度T反饋給控制器200 ;在步驟S300，控制器200判斷露點(diǎn)溫度T是否在露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)(即設(shè)定值范圍內(nèi))，并根據(jù)判斷結(jié)果向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)出指令；在步驟S400，保護(hù)氣體控制閥300根據(jù)所接收到的指令來調(diào)整其開口度。具體地，在步驟SlOO中，在控制器200中預(yù)先設(shè)定滿足退火工藝所需要的爐膛保護(hù)氣體的露點(diǎn)溫度范圍值，同時(shí)在保護(hù)氣體控制閥300中設(shè)定滿足退火工藝所需的原始開口度，并且將與原始開口度對應(yīng)的NHx保護(hù)氣體的原始流量值反饋并存儲于控制器200中。以下，具體說明步驟S300。(向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出相關(guān)指令的處理S300)圖3是示出基于判斷結(jié)果來向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出相關(guān)指令的流程圖。參照圖3，首先在控制器200中判斷所述由露點(diǎn)檢測儀110檢測露點(diǎn)溫度T是否在設(shè)定的露點(diǎn)溫度范圍值內(nèi)(S310)。當(dāng)判斷結(jié)果，其露點(diǎn)溫度T超出露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí)(S310中的“否”)，則表示當(dāng)前爐膛內(nèi)的氧氣滲透量較多，因此控制器200需要向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)送加大控制閥的開口度的指令(S320)，此時(shí)保護(hù)氣體控制閥300根據(jù)所接收到的指令開加大其開口度，同時(shí)將當(dāng)前的大于原始流量值的NHx保護(hù)氣體的流量反饋并存儲于控制器200中。例如，保護(hù)氣體控制閥300原始開口度(NHx保護(hù)氣體流量)可設(shè)置為2450Nm3/h，并在接收到加大開口度指令時(shí)，開口度(以NHx保護(hù)氣體流量為計(jì))一般增加5% 10%。反之，當(dāng)判斷結(jié)果，露點(diǎn)溫度T在露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí)(S310中的“是”)，表示當(dāng)前爐膛內(nèi)的氧氣滲透量處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，控制器200讀取當(dāng)前保護(hù)氣體控制閥300的冊^保護(hù)氣體的流量(S330)，并且比較當(dāng)前的NHx保護(hù)氣體的流量和原始流量(S340)。若NHx保護(hù)氣體的流量等于NHx保護(hù)氣體的原始流量時(shí)(S340中的“是”)，則控制器200向控制閥300發(fā)送保持原始開口度的指令(S350);反之，當(dāng)NHx保護(hù)氣體的流量大于NHx保護(hù)氣體的原始流量時(shí)(S340中的“否”)，則控制器200向控制閥300發(fā)送恢復(fù)到原始開口度的指令(S360)。由此可知，在步驟S400中，保護(hù)氣體控制器300的動作共有三種。分別是，當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀110檢測到露點(diǎn)溫度T在設(shè)定的露點(diǎn)溫度范圍值內(nèi)時(shí)，控制器200向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)出保持其開口度指令，保護(hù)氣體控制閥不動作；且當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀110檢測到露點(diǎn)溫度T超出設(shè)定的露點(diǎn)溫度范圍值，控制器200向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)出增加開 口度指令，保護(hù)氣體控制閥300開口度加大，增加通入爐膛的保護(hù)氣體量，調(diào)節(jié)爐膛的保護(hù)氣氛；且當(dāng)所述露點(diǎn)檢測儀110檢測到露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定值范圍內(nèi)后，控制器200向保護(hù)氣體控制閥300發(fā)出減小開口度指令，保護(hù)氣體控制閥開口度減小，減少通入爐膛的保護(hù)氣體量，恢復(fù)到原始開口度。雖然以退火爐的加熱段為例來說明了用于控制退火爐的爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，但是該閉環(huán)控制方法同樣適用于退火爐的其他功能段，而且也適用于控制水淬槽內(nèi)部的保護(hù)氣體的氣氛。并且，所述保護(hù)氣體控制閥300的開口度是以當(dāng)前保護(hù)氣體的流量的度量的。當(dāng)當(dāng)前保護(hù)氣體的流量等于原始流量時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)送保持原始開口度的指令，反之，當(dāng)保護(hù)氣體的流量大于原始流量時(shí)，控制器向控制閥發(fā)送恢復(fù)到原始開口度的指令。并且在本發(fā)明中，所述保護(hù)氣體控制閥可使用電磁控制閥。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于具備 露點(diǎn)檢測儀，設(shè)置在退火爐的爐膛內(nèi)，檢測退火爐爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將檢測到的露點(diǎn)溫度反饋給控制器； 控制器，判斷露點(diǎn)溫度是否在設(shè)定值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向控制閥發(fā)出指令； 控制閥，根據(jù)接收到的指令來調(diào)整其開口度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥是電磁控制閥。
3.—種退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于整個(gè)退火爐、水淬槽、以及帶鋼均處于密封狀態(tài)，采用退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，即控制器，保護(hù)氣體控制閥，以及設(shè)置在退火爐各個(gè)爐室的露點(diǎn)檢測儀，并采用如下步驟進(jìn)行退火爐爐膛保護(hù)氣氛的閉環(huán)控制 1)、設(shè)定滿足工藝要求的爐膛保護(hù)氣體的露點(diǎn)溫度范圍值、保護(hù)氣體控制閥的原始開口度； 2)、露點(diǎn)檢測儀檢測退火爐爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將露點(diǎn)溫度反饋至控制器； 3)、控制器判斷露點(diǎn)溫度是否在其設(shè)定值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出指令； 4)、保護(hù)氣體控制閥根據(jù)接收到的控制器的指令來實(shí)時(shí)調(diào)整其開口度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述露點(diǎn)檢測儀檢測到的露點(diǎn)溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出保持其開口度指令，保護(hù)氣體控制閥不動作； 所述露點(diǎn)檢測儀檢測到的露點(diǎn)溫度超出設(shè)定值范圍時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出增加開口度指令，保護(hù)氣體控制閥開口度加大，增加通入爐膛的保護(hù)氣體量，調(diào)節(jié)爐膛的保護(hù)氣氛； 所述露點(diǎn)檢測儀檢測到露點(diǎn)溫度由超出設(shè)定值范圍到被調(diào)節(jié)到設(shè)定值范圍內(nèi)后，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出減小開口度指令，保護(hù)氣體控制閥開口度減小，減少通入爐膛的保護(hù)氣體量，恢復(fù)到原始開口度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于， 所述保護(hù)氣體控制閥的開口度是指當(dāng)前保護(hù)氣體的流量，當(dāng)當(dāng)前保護(hù)氣體的流量等于原始流量時(shí)，控制器向保護(hù)氣體控制閥發(fā)送保持原始開口度的指令，反之，當(dāng)保護(hù)氣體的流量大于原始流量時(shí)，控制器向控制閥發(fā)送恢復(fù)到原始開口度的指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于，保護(hù)氣體包含體積為5 7%的純氫氣和體積為93 95%的純氮?dú)狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體控制閥是電磁控制閥。
全文摘要
本發(fā)明的退火爐爐膛氣氛的閉環(huán)控制方法，其特征在于整個(gè)退火爐、水淬槽、以及帶鋼均處于密封狀態(tài)，采用退火爐爐膛氣氛控制系統(tǒng)，即控制器，保護(hù)氣體控制閥，以及設(shè)置在退火爐各個(gè)爐室的露點(diǎn)檢測儀，并采用如下步驟進(jìn)行退火爐爐膛保護(hù)氣氛的閉環(huán)控制1)設(shè)定滿足工藝要求的爐膛保護(hù)氣體的露點(diǎn)溫度范圍值、保護(hù)氣體控制閥的原始開口度；2)露點(diǎn)檢測儀檢測退火爐爐膛內(nèi)的露點(diǎn)溫度，并將露點(diǎn)溫度反饋至控制器；3)控制器判斷露點(diǎn)溫度是否在其設(shè)定值范圍內(nèi)，并根據(jù)判斷結(jié)果向保護(hù)氣體控制閥發(fā)出指令；4)保護(hù)氣體控制閥根據(jù)接收到的控制器的指令來實(shí)時(shí)調(diào)整其開口度。
文檔編號C21D1/767GK102876864SQ20121036098
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者王文凡 申請人:攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司