CN113774207B - 一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法 - Google Patents

一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法，属于冶金自动化技术领域。该方法通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值及氧含量值，由操作人员在人机交互界面输入适合生产范围的炉压上、下限值，氧含量上、下限值，并选中需要控制保护性气氛的气体阀组，当启用气氛自动控制时，程序根据当前炉况及实时采集的炉膛压力值与氧含量，与输入的限制值对比，通过不同对比结果对保护性气氛气体阀开闭状态进行控制，进而实现对辐射管炉内保护性气氛的控制，该方法解决了辐射管炉内保护性气氛分布不均的问题，减少了炉内保护性气氛的浪费，同时减少了装出钢动作时对气体阀门的使用，并且提高了产品质量。

Description

一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法
技术领域
本发明涉及冶金自动化技术领域，特别是指一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法。
背景技术
钢的热处理工艺一般是指钢板经过加热、保温、冷却等工艺步骤，改变钢的内部组织结构，使钢的性能更好。而钢在加热过程中，为了防止被氧化，一般在辐射管热处理炉内通入保护性气氛，如氮气、氩气，而考虑到经济性，一般热处理工序中多以氮气作为保护性气氛。
辐射管热处理炉炉内氮气阀的一般分区布置在炉顶和炉底，朝炉中部吹散氮气，在实际生产中，经验丰富的操作人员会根据炉内压力，选择开启氮气阀的数量，而绝大多数都是开启固定数量的氮气阀保持不变，导致炉内保护性气氛分布不均，同时无论装钢还是出钢，为防止炉门开启造成大量空气涌入炉内，所有氮气阀都会全部自动开启，从而造成了能源的严重浪费，并且由于保护性气氛分布不均，炉内氧气含量控制精度变差，从而产品质量也有进一步提升的空间。
基于此，本发明设计了一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法。
该方法包括步骤如下：
S1：通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值以及炉膛氧含量值；
S2：将全炉气体阀的分布，按钢板装炉方向平均分为两部分，靠近装炉炉门方向的气体阀划分为入炉侧气体阀，靠近出炉炉门方向的气体阀划分为出炉侧气体阀；
S3：判断热处理炉是否处于装钢或者出钢状态，当为装钢状态时，入炉侧气体阀全部开启，当为出钢状态时，出炉侧气体阀全部开启；
S4：判断入炉侧或出炉侧氧含量是否在设定范围内，
S41：如果氧含量＞所输入氧含量上限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中(一般靠近炉门的气体阀不选，只选加热段气体阀)，由靠近炉体中部位置的气体阀向靠近入炉侧或出炉侧的气体阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S42：如果氧含量＜所输入氧含量下限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S5：判断入炉侧或出炉侧炉压是否在设定范围内，
S51：如果炉压＞所输入炉压上限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S52：如果炉压＜所输入炉压下限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近炉体中部位置的氮气阀向靠近入炉侧或出炉侧的氮气阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S6：如果热处理炉此时不在装钢或出钢状态，并且此时入炉侧和出炉侧氧含量及炉压处于所设定的范围内，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，每组之中循环开启，每个气体阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间。
其中，上述气体阀包括氮气阀、氩气阀。
上述N为1～10。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，解决了辐射管炉内保护性气氛分布不均的问题，减少了炉内保护性气氛的浪费，同时减少了装出钢动作时对气体阀门的使用，并且提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明实施例中控制流程图；
图2为本发明实施例中氮气阀平面布置图；
图3为本发明实施例中人机交互界面操作示意图。
其中：1-入炉侧测氧仪表；2-入炉侧压力仪表；3-氮气阀；4-入炉侧。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法。
该方法包括步骤如下：
S1：通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值以及炉膛氧含量值；
S2：将全炉气体阀的分布划分为入炉侧和出炉侧；
S3：判断热处理炉是否处于装钢或者出钢状态，当为装钢状态时，入炉侧气体阀全部开启，当为出钢状态时，出炉侧气体阀全部开启；
S4：判断入炉侧或出炉侧氧含量是否在设定范围内，
S41：如果氧含量＞所输入氧含量上限值，则在选中控制的气体阀中，由靠近炉体中部位置的气体阀向靠近入炉侧或出炉侧的气体阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S42：如果氧含量＜所输入氧含量下限值，则在选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S5：判断入炉侧或出炉侧炉压是否在设定范围内，
S51：如果炉压＞所输入炉压上限值，则在选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S52：如果炉压＜所输入炉压下限值，则在选中控制的气体阀中，由靠近炉体中部位置的氮气阀向靠近入炉侧或出炉侧的氮气阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S6：如果热处理炉此时不在装钢或出钢状态，并且此时入炉侧和出炉侧氧含量及炉压处于所设定的范围内，则在选中控制的气体阀中，每组之中循环开启，每个气体阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间。
下面以保护性气氛为氮气为例进行说明。
如图1所示，首先，将全炉氮气阀的分布划分为入炉侧和出炉侧；通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值以及炉膛氧含量值；在HMI画面中的入炉侧和出炉侧分别设定氮气自动控制按钮、循环间隔时间输入框、氧含量上限输入框、氧含量下限输入框、炉压上限输入框、炉压下限输入框、每组需要循环氮气阀选中按钮(一组氮气阀为炉膛上下分布的一对或多对氮气阀)；
其次，实际应用中，在HMI画面输入要控制的氧含量范围，即输入氧含量上限值与氧含量下限值，在画面输入要控制的炉压范围，即输入炉压上限值与炉压下限值，在画面中输入循环间隔时间，并选中需要控制的氮气阀。
具体的，如图2所示，将全炉氮气阀的分布划分为入炉侧4和出炉侧，设置入炉侧测氧仪表1和入炉侧压力仪表2，其中1Zone1为1区1号氮气阀3，1Zone2为1区2号氮气阀，2Zone1为2区1号氮气阀。1个热处理炉可能有很多区，此处假设有2N个区，则将1区1号氮气阀(1Zone1)至N区2号氮气阀(NZone2)划分为入炉侧氮气阀，将N+1区1号氮气阀(N+1Zone1)至2N区2号氮气阀(2NZone2)划分为出炉侧氮气阀；
通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值以及炉膛氧含量值；
如图3所示，在HMI画面中的入炉侧和出炉侧分别设定氮气自动控制按钮、循环间隔时间输入框、氧含量上限输入框、氧含量下限输入框、炉压上限输入框、炉压下限输入框、每组需要循环氮气阀选中按钮(一组氮气阀为炉膛上下分布的一对或多对氮气阀),以图3为例一组氮气阀为炉膛上下分布的一对氮气阀。即在图3中，1Znoe选择按钮即代表1区1号氮气阀(1Zone1)与1区2号氮气阀(1Zone2)被选择；
实际应用中，在画面输入要控制的氧含量范围，即输入氧含量上限值与氧含量下限值，在画面输入要控制的炉压范围，即输入炉压上限值与炉压下限值，在画面中输入循环间隔时间，并选中需要控制的氮气阀组；
当选中氮气自动控制按钮时，热处理炉炉膛氮气具体控制方法步骤如下：
S1、判断热处理炉是否处于装钢或者出钢状态，当为装钢状态时，入炉侧氮气阀全部开启，当为出钢状态时，出炉侧氮气阀全部开启；
S2、判断入炉侧(出炉侧)氧含量是否在设定范围内，如果氧含量大于所输入氧含量上限值，则在选中控制的氮气阀中，由靠近炉体中部位置的氮气阀向靠近入炉侧(出炉侧)的氮气阀一个一个按间隔时间开启，其中开启间隔为N秒；
如果氧含量小于所输入氧含量下限值，则在选中控制的氮气阀中，由靠近入炉侧(出炉侧)的氮气阀向靠近炉体中部位置的氮气阀一个一个按间隔时间关闭，其中关闭间隔为N秒；
S3、判断入炉侧(出炉侧)炉压是否在设定范围内，如果炉压大于所输入炉压上限值，则在选中控制的氮气阀中，由靠近入炉侧(出炉侧)的氮气阀向靠近炉体中部位置的氮气阀一个一个按间隔时间关闭，其中关闭间隔为N秒；
如果炉压小于所输入炉压下限值，则在选中控制的氮气阀中，由靠近炉体中部位置的氮气阀向靠近入炉侧(出炉侧)的氮气阀一个一个按间隔时间开启，其中开启间隔为N秒；
S4、如果热处理炉此时没有装钢(出钢)状态，并且此时入炉侧(出炉侧)氧含量及炉压处于所设定的范围内，则在选中控制的氮气阀中，每组之中循环开启，每个阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间。
即当图3选中1Zone选择与2Zone选择时，如果热处理炉此时没有装钢(出钢)状态，并且此时入炉侧氧含量及炉压处于所设定的范围内，
那么1区1号氮气阀(1Zone1)与1区2号氮气阀(1Zone2)循环开启，每个阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间，2区1号氮气阀(1Zone1)与2区2号氮气阀(1Zone2)循环开启，每个阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间。
该方法已成功应用于某板卷厂辐射管热处理炉中的氮气阀控制，在减少氮气浪费的同时，又提升了产品的质量，并且炉压和含氧量可由画面进行调整，操作方便受到了用户的好评。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1：通过PLC控制系统采集入炉侧、出炉侧炉膛压力值以及炉膛氧含量值；
S2：将全炉气体阀的分布，按钢板装炉方向平均分为两部分，靠近装炉炉门方向的气体阀划分为入炉侧气体阀，靠近出炉炉门方向的气体阀划分为出炉侧气体阀；
S3：判断热处理炉是否处于装钢或者出钢状态，当为装钢状态时，入炉侧气体阀全部开启，当为出钢状态时，出炉侧气体阀全部开启；
S4：判断入炉侧或出炉侧氧含量是否在设定范围内，
S41：如果氧含量＞所输入氧含量上限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近炉体中部位置的气体阀向靠近入炉侧或出炉侧的气体阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S42：如果氧含量＜所输入氧含量下限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S5：判断入炉侧或出炉侧炉压是否在设定范围内，
S51：如果炉压＞所输入炉压上限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近入炉侧或出炉侧的气体阀向靠近炉体中部位置的气体阀按间隔时间依次关闭，其中关闭间隔时间为N秒；
S52：如果炉压＜所输入炉压下限值，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，由靠近炉体中部位置的氮气阀向靠近入炉侧或出炉侧的氮气阀按间隔时间依次开启，其中开启间隔时间为N秒；
S6：如果热处理炉此时不在装钢或出钢状态，并且此时入炉侧和出炉侧氧含量及炉压处于所设定的范围内，则在HMI画面按生产经验由人工选中控制的气体阀中，每组之中循环开启，每个气体阀的开启时间为HMI画面中所输入的循环时间。
2.根据权利要求1所述的辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法，其特征在于：所述气体阀包括氮气阀、氩气阀。
3.根据权利要求1所述的辐射管热处理炉炉内保护性气氛控制的方法，其特征在于：所述N为1～10。
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