连续退火机组培训教材

连续退火机组培训教材
到目前为止，世界上共有冷轧板连续退火机组49条（包括在建机组），其中NSC（日本新日铁）提供了17条连续退火线（含镀锡板退火线为29条），机组最大宽度为1880mm，JFE（川崎）共提供了31条连续退火机组，机组最大宽度为1900mm。

连续退火机组一般由入口段设备、清洗段、入口活套塔、退火炉段、出口活套塔、出口段设备组成。

1.入口段设备包括：钢卷运输步进梁、带回转台的梭车、钢带去除设备、钢卷测宽装置、钢卷运输小车、钢卷对中设备、钢套桶更换设备、钢套桶运输小车、开卷机、穿带导板台、夹送矫直辊、下切剪、板头废料输出设备、焊机、1#张力辊组、转向辊。

2.清洗段设备包括：喷淋水洗段、1#刷洗辊、碱洗清洗段、2#刷洗辊、过滤系统、电解清洗段、刷洗辊、热水漂洗段、干燥设备。

3.入口活套塔设备包括：2#张力辊组、入活套转向辊、纠偏辊、活套塔、出活套转向辊、纠偏辊、3#张力辊组。

4.退火炉段设备按照工艺分为：预热段设备、加热段设备、保温段设备、缓冷段设备、快冷段设备、过时效段设备、最终冷却段、淬水冷却段。

包括张力辊、纠偏辊、转向辊、辐射管、炉壳、干燥器。

5.出口活套塔设备包括：4#张力辊组、入活套转向辊、纠偏辊、活套塔、出活套转向辊、纠偏辊、5#张力辊组。

6.出口段设备包括：平整机、6#张力辊组、切边剪、去毛刺装置、宽度测量装置、厚度测量装置、检查台、涂油机、飞剪、废料输出装
置、7#张力辊组、转向夹送辊、导板台、卷曲机、助卷器、边部对中系统、卸料小车、钢卷称重装置、步进梁钢卷运输系统、钢带打捆机、标签粘贴设备。

连续退火机组各段设备的功能描述如下：
1.入口段设备：将不满足工艺要求的来料切除后，将满足工艺要求的原料钢卷按顺序头尾焊接在一起，为机组的连续生产准备
2.清洗段设备：使用化学脱脂、机械刷洗和电解清洗的方法，去除冷轧带钢表面残存的轧制油及其他表面污迹。

3.入口活套塔：正常情况下活套中有带钢，保证当入口段停车换钢卷和焊接时，退火炉工艺段的全速生产。

4.连续退火炉：将冷轧后加工硬化的带钢进行再结晶退火处理，改善组织结构，调节机械性能。

5.出口活套塔：正常情况下活套是空的，保证当出口段停车进行分卷、平整机换辊、换剪刃、切废边及取样时，保证退火炉工艺段的全速生产。

6.出口段设备：平整机组可以改善材料机械性能，扩大材料塑性变形范围；消除材料屈服平台，防止在冲压加工时出现不均匀变形；改善板形，获得良好的带钢平直度；赋予带钢表面合适的粗糙度。

切边剪按照设定的宽度对钢板进行纵向剪切，保证钢板的宽度要求。

涂油机按照设定要求对钢板上下表面进行涂油，保证钢板在长期放置情况下不生锈。

飞剪在带钢卷取至规定重量时进行分卷切除焊缝、头部及尾部的尺寸超差部分及有缺陷的部分，并切取试样。

连续退火机组的产品结构非常丰富，凡是能在罩式退火炉实现钢卷批处理的品种在连续退火炉上均可以实现，并且由于连续退火炉的炉温可高到900℃，使一些再结晶温度高、无法在罩式退火炉实现组织转变的钢种，如TRIP钢、可以在连续退火机组获得良好的组织和性能。

下表列出了连退机组的品种及产品应用范围。

连续退火机组按照以下加热周期来处理带钢：
下面的曲线为不同钢质的退火曲线：
连续退火机组在电气方面，自动化系统较为完善，包括工艺计算机、基础自动化系统、技术测量设备、人机对话界面、诊断、故障查询和监测、数据通信等部分。

分为3级、2级、1级、0级。

3级生产控制的责任是为所有生产设备准备生产顺序计划，并且调整当前的系统状态、订单跟踪、质量控制、库存管理运输控制以及中心数据和消耗品的管理。

生产顺序计划在每一次更新后都可以由2级使用。

2级提供与钢卷有关的生产结果的数据和工艺事件给3级。

2级工艺计算机控制和指导连续退火处理线的带钢生产。

工艺计算机能够精确地计算生产线的张力、速度、轧制力等设定点。

工艺计算机
从基础自动化接受实际工艺数据，并且经由HMI系统显示材料的跟踪和设备的状态信息。

工艺计算机记录质量和消耗数据并且产生由下游的用户所要求的记录和报告。

所有生产的结果都可以从数据存储设备中获得，并且向生产管理级报告。

1级基础自动化结合了0级1级的功能。

这些功能设备包括SIMATIC 可编程逻辑控制器、远程I/O设备、智能测量设备、具有SIMOVERT 主传动变频器的传动系统、现场仪器仪表、探头和执行器等。

过程自动化系统（二级）是生产控制系统（三级）与基本自动化系统（一级）之间的接口。

技术功能：利用钢卷初始数据、表格、算术计算来计算如下各项设定值：延伸率、速度、生产线张力、焊机、涂油机、切断机、打捆机、标签打印机等。

材料处理：组织生产控制系统（PCS）的生产顺序、生产控制系统的钢卷初始数据、管理钢卷识别号。

数据管理：测量值记录、轧辊数据处理、生产线停车，停产、自动或手动启动记录和报表。

外部通信：用通信协议TCP/IP和接插流程序通过以太网总线与生产控制系统，功能自动化，基本自动化和过程目视通信。

其他：数据库数据管理，包括记录相关质量测量值、服务功能，如通行字规则，手迹文件夹和批量文件夹，监视和试验通信连接。

基础自动化级向所有控制系统提供顺序控制的运行方式。

这个基础自动化级既包括闭环和开环传动控制，又包括工艺和仪器的功能。

所有重要的生产线的状态信息、质量和消耗数据等由这个基础自动化系统收集，并且报告给工艺计算机。

这个基础自动化协调包括：
·生产线速度主控级，功能是传动协调控制、自动减速、带钢点的定位控制等。

·在整个生产线上的带钢的头部和尾部跟踪。

·技术控制，如张力控制等。

·仪器和连续退火处理线控制，具有控制和显示温度、压力、高度、电导率等。

·生产线的自动顺序控制和上述要求的辅助控制，确保生产线的正常运行。

·到外部系统的接口控制，如测厚仪、调偏装置、测宽仪等。

基础自动化系统的主要任务是：与工艺相关的传动装置控制，技术工艺功能和仪表，参考值和实际值的处理，从入口到出口带卷移送机的自动顺序控制，带钢段的物料跟踪，作为张力、伸长率，等等的技术工艺设定值控制，过程目视显示
人机界面：正常的连续退火处理线的控制功能是从生产线的入口段和出口段的主操作台上执行的。

这些控制包括工艺计算机系统、带钢的运输仪器和辅助系统的控制。

其中包括起动、正常运行和诊断步骤等。

通过HMI（人机接口）接收过程（2级）计算机和操作员输入的输入数据。

过程信息、生产线状态信息和各种实测值均在HMI的屏幕上，以符号、数值、棒条和图形的形式显示出来。

故障控制（诊断）和监测
设备运行的一个重要性能是操作员在发生故障之后快速地将生产线
返回到正常运行状态的能力。

SIEMENS公司的故障控制（诊断）和监测系统结合了mimic图形显示和清楚的文字说明，以及以事件为基础的事故报告。

这样就允许在发生故障后快速地恢复正常，并做进一步的深入分析。

连续退火机组的入口段设备、出口段设备采用双拆卷、双卷曲形式，与酸洗——轧机联合机组的设备相类似，连退机组的入口活套塔与出口活套塔与镀锌线的入口活套塔、出口活套塔相类似，在此不做过多描述，再此仅对连续退火炉段设备进行详细描述。

鞍钢2030连退机组退火炉为立式连续退火炉，它适合于处理CQ 、DQ-ULC（IF）、HSS、BH、DP和TRIP材料。

具有以下主要特点：
- 预热段利用加热段排出的废气中的热将带钢升温。

- 预热段出口的带钢温度120~150℃，同时大大降低了加热段第一个导辊上的热，有利于延长辊的使用寿命和带钢跟踪。

- 热气氛气体吹到带钢上，把带钢加热，使带钢表面干净。

-加热段和均热段具有完全的辐射管加热能力。

结合连续退火炉前的电解清洗段，保证在连续瞬间操作中带钢表面没有氧化物。

- 在退火炉停止和瞬间操作期间，辐射管加热段适度的炉温保证对薄带钢没有任何不利影响。

- 利用清度内部隔热和均匀退火原理实现最大的操作灵活性。

- 冷却段分为两部分：缓冷段能将带钢冷却到700℃以下，速冷段的冷却速度能达到20~100K/s，并将有均匀过度温度的带钢送到过时
效段。

- 过时效段能使带钢温度保持2分钟。

- 喷气终冷段
- 水冷段包括淬火槽、挤干机和干燥器。

1.预热段
1.1 功能
预热段用来回收退火炉排出废气中的热、预热带钢。

另外，用来将热气氛气吹到带钢表面，使带钢进入淬火段退火前表面干净和除掉氧。

1.2说明
带钢通过双密封辊组件直立地进入预热段。

该段在保护气氛下有带有横向槽的强力通风装置，使热气氛气体均匀地撞击带钢。

4个循环风机经侧出口把气氛气体从封闭壳抽出，使它们经4个废气HN x热交换器循环后进入强力通风装置。

该预热段具有以下优点：
- 余热直接回收到带钢上
- 带钢升温到120/150℃不会引起腐蚀，即使在退火线停止时也不腐蚀。

- 入口和加热段设置有缓冲器。

- 因为减少了带钢表面的氧化，所以减少H2需要量和减少加热段气氛气中的H2含量。

- 减少了加热段前面辊上冷带钢引起的热冲击。

1.3 结构
预热段先由6mm（侧面）和5mm（其它部分）厚低碳钢板做成面板，并用型钢和角钢加固。

这些面板在现场通过连续焊接组装起来，构成完整的气密性壳体。

壳体壁面和顶面内衬陶瓷纤维和用不锈钢板保护，底面铺设耐火砖。

强力通风装置与外部的连接采用耐热补偿器。

手工调节的风挡安装在强力通风装置的入口，用来平衡调试时的流量。

2 加热和均热段
2.1 功能
加热和均热段用来将带钢加热到退火温度并在该温度下保持对实现钢再结晶所需的一段时间。

加热和均热段还能控制加热模型，利用加热模型，使炉内达到要求的温度条件，这样在处理薄带钢时不会产生热翘曲。

2.2 说明
带钢经预热段出口处的水平隧道进入加热段。

加热和均热段由3个独立的室组成，它们用底部水平隧道连接在一起。

利用烧煤气的W形辐射管加热带钢，辐射管交错地布置在带钢两侧。

这些管设置有蓄热式燃烧器，适合于将来自废气径向管的燃烧空气预热到450℃。

该燃烧器是推拉式的，利用燃烧空气风机给燃烧器供气。

废气由排风机经烧嘴引出。

燃烧器具有以下优点：
- 由于增加了空气预热，减少燃料用量
- 减少NO x散发。

燃烧器分为14个控制区，利用每个区的各个燃烧空气风机和煤气控制阀14个控制区彼此独立工作。

主废气集气器保持负压。

顶部主平台上提供有2台离心风机，利用这2台风机把每个室的废气排到加热段前面的厂房外自持烟囱里。

启用热回收时，只有一台风机随时工作，第二台备用。

当热回收旁通时，两台风机都工作，利用稀释空气将废气冷却到300℃。

每个燃烧器设置有一个自动操作的预混合式辅助烧嘴。

辅助烧嘴设有火花点燃器和电离杆，经各自的HT变压器和电子控制系统监视火焰。

在主煤气管道和辅助煤气供气管道上，每个燃烧器还设有自动断流
阀，在出现火焰事故时能独立的切断气源，对其它烧嘴不会引起任何干扰。

2.3 结构
加热和均热段先由6mm（侧面）和5mm（其它部分）厚低碳钢板做成面板，并用型钢和角钢加固。

这些面板在现场通过连续焊接组装起来，构成完整的气密性壳体。

壳体壁面和顶面内衬陶瓷纤维并用不锈钢板保护，底面铺设耐火砖。

辐射管的直段用离心铸耐热钢管制作而成，弯曲段用静态铸管做成。

辐射管支撑在耐热钢铸造支架上，支架焊接到外客板上。

燃烧器的壳体是铸铁的，其蓄热器是用耐热钢铸件做成的。

热空气经带有膨胀节的不锈钢管从蓄热器馈入燃烧器。

加热段的前面有一个立式集气室，每个水平面上的废气单独收集并收集到立式集气室里。

每个水平面上，管道都设防爆板。

从立式集气室开始，预热段的热交换器、再到预热回收系统的交换器，最后到排风机都设管道。

排风机安装在顶部主平台上，经水平烟道它把废气排到外烟囱里。

烟囱是自支持结构的，其底部支撑段用低碳钢制作而成，排气管到上段用不锈钢板做成。

2.4 控制和操作
2.4.1 点火
每个烧嘴设置有自动操作的预混合式辅助烧嘴。

辅助烧嘴设有火花点燃器和电离杆，经各自的HT变压器和电子控制系统监视火焰。

在主煤气管道和辅助煤气供气管道上，每个燃烧器还设有自动断流阀，在出现火焰事故时能独立的切断气源，对其它烧嘴不会引起任何干扰。

每个烧嘴由各自的电子控制箱监控，电子控制箱完成全部点火程序、火焰监视和操作状态反馈。

电子控制箱按区域分成组，机旁电气柜经自动-手动机旁选择按钮或远程控制开/关与炉子的控制系统连接。

烧嘴点火在操作室里由退火炉的控制系统自动执行或在炉子周围钢结构上的机旁辅助控制柜手动执行。

2.4.2 温度控制
在带钢经过加热和均热段过程中，根据设在每个区中间的热电偶测量的加热室内温度控制带钢退火。

操作方式主要有两种：
- 手动方式：操作员选择加热室区的温度
- 自动方式：加热室的温度和煤气流量由数学模型根据带卷尺寸、退火线的速度和带钢目标温度自动计算和设定。

在这两种操作方式下，按操作员的选择可以采用出口高温计的有限校正。

2.4.3 燃烧控制
燃烧器是推拉式的，燃烧空气经燃烧空气风机供给燃烧器，同时废气用排风机经燃烧器排出。

按每个区煤气供给的煤气控制阀和废气控制器中的负压，燃烧器分成
14个独立控制区。

利用加热室的两个热电偶监控与温度设定点有关的燃烧器控制区。

自动控制方式时温度设定点由数学模型确定，手动方式时由操作员设定。

正常操作条件下，采用两个热电偶的平均值。

事故条件下，只用一个热电偶。

每个区所要求的煤气流量通过控制阀与燃烧空气风机配合操作进行调节，以便达到最佳燃烧比。

为了保证瞬间燃烧混合物的氧化，如果要求的量减少，煤气供给量减少；如果要求量增加，空气升压。

如果燃烧器火焰出事故，根据各个控制箱发出的信号，断开来自受影响烧嘴的辅助和主煤气。

事故情况由报警系统通知操作员，燃烧控制系统调整空气流量和考虑其它烧嘴的流量。

2.4.4 安全
控制系统也管理安全逻辑控制。

- 过加热
退火炉在以下温度极限下工作：
条件
最高操作温度925℃
辐射管的设计温度980℃
报警线950℃每个区设有一个调节热电偶和一个附加热电偶，用来监视过加热。

如果其中任意一个发生过加热，该区的煤气阀和燃烧空气调节器减
少供气量，使温度保持在规定极限之内。

- 煤气压力
每个线路的煤气管都配置与自动安全控制阀连接的压力开关，该当煤气超过压力（压力调节器偏离）或压力降低（管线泄漏）时，安全控制阀切断燃烧煤气流量。

- 火焰控制
所有烧嘴都设置火焰电离监视系统，如果燃烧发生故障，该监视系统断开辅助和主煤气。

3. 缓冷和速冷段
3.1 功能
该段用来固定钢的金属结构。

3.2 说明
缓冷和快冷冷却系统经专门设计，可以达到高速冷却，它引入了以下
特点：
——喷嘴外形能使气体流度均匀分布，带钢上的压力稳定，边缘上的气体扩散面大。

——气体循环和分布回路与带钢对称
——入口处的张紧辊能增加冷却段带钢张力，确保了带钢稳定性——该段入口和出口处的导辊安装或密封辊，减少了进入隧道中的冷气流量。

——强力通风装置之间的导辊可避免划伤带钢。

缓冷段由2个区组成，每个区设有一对朝向带钢的强力通风装置。

速冷段由3个区组成，每个区设有一对朝向带钢的强力通风装置。

强力通风装置到带钢的距离通过远程控制用齿轮电动机调节，以增加冷却能力。

强力通风系统设有横向槽缝，经槽缝向带钢两面吹强烈的冷气氛气体，将带钢冷却下来。

为防止带钢经速冷段时出现波动，设置导辊组，引导带钢正准的通过通道线。

利用气密性离心风机使冷却气体经侧出口和水冷器循环。

安装在入口管道上与水冷却器相通的断流缓冲器在不采用冷却时能隔离整个区域。

为预防带钢宽度方向上出现不同冷却，强力通风装置分为5个水平段，1个中心段，2个在两端。

两端设有百叶窗式风档，控制气体吹在边缘。

风档由远程控制操作站操作，保采用手动和自动两种操作方
式。

利用气缸提供4个位置，相应是关、1/3开、2/3开或完全开。

两个气缸调节位置见上图。

由于冷却速度高，鼓气力量强，所以要求速冷段的带钢张力大。

为加速起动和防止操作过程中在偏转辊两端冷却，出入口和上辊设置电加热元件，主要设在辊开口的周围。

3.3 结构
缓冷和速冷段封在一个罩里，该罩用5mm厚低碳钢面板制作而成，并用型钢和角钢加固，然后在现场采用外部气密焊缝将面板组装起来。

冷却室内衬陶瓷纤维附面，并用AISI304不锈钢板保护，防止气氛气体循环引起腐蚀。

冷却强力通风装置是耐热钢结构的，设有横向槽缝。

缓冷时，受钢辐射影响的面由25mm陶瓷纤维盖住。

强力通风装置附设有焊到罩体上的不锈钢支架。

循环管道由低碳钢结构构成，与焊接法兰连接在一起，确保它们的气密性。

循环风机是气密性结构，在穿过风机外壳的轴上设有机械密封。

水冷器由气密性的钢板外壳组成，内含铜——镍管或钢管，这些管上设铝翅。

利用焊接法兰将水管与循环管道连接起来。

当强力通风装置不用时，为了保护它，冷却区与管道系统连接，最大限度地减少由操作区来的冷气氛气，实现断流区。

当该冷却流量低于10%的正常流量时，冷却段继续连接，不提供断流系统。

入口隧道中的电加热器沿冷却室的侧墙布置，正弦式80Ni20Cr加热电阻丝用保温垫圈密封在瓷环里，用气密性连接器供电，连接器穿过冷却段的罩。

加热管侧安装，防止加热电阻丝损坏。

3.4 控制和操作
根据带钢质量流、带钢目标温度和正在操的区域数，调节由离心风机循环的气体流量，以此来控制缓冷和速冷过程。

循环风机由变速电动机传动。

手工方式下，压力设定值由操作员设定，自动方式下，根据要求的参数分析，由退火炉控制系统数学模型自动发生。

自动方式下，还能根据带钢目标温度自动调节与出口高温计读数有
关的压力设定值。

边缘风档的动作既可以从退火炉控制系统由操作员控制也可以作为带钢宽度函数自动控制。

风挡设有开、1/3开、2/3开、闭四种位置。

根据隧道中热电偶读数和根据热电偶数与数学模型或操作员提供的设定点关系，从中心控制系统由可控硅控制装置自动使出口和入口隧道的电加热区工作。

4. 过时效段
4.1 功能
过时效段的功能是除去钢粒中的碳，并在400~450范围内使带钢温度保持2分钟，将碳移到粒子的周边。

对于HSQ钢质，温度减小到300。

4.2 说明
过时效段由有立式通道构成的室组成，通道长度使带钢在45m/min下走行2分钟。

每个室采取电加热，以补偿热损失和保持温度。

4.3 结构
过时效段是由6mm（在侧面）和5mm（其它部分）厚低碳钢板做的面板加工制作而成，并用型钢和角钢加固，然后在现场再采用连续焊接方法将面板组装起来构成完整的气密性罩。

各室炉顶和炉壁内衬陶瓷纤维，炉底铺耐火砖。

电加热元件为正弦形的80Cr-20Ni带，沿各室的侧壁设置。

在过时效室，加热元件支承在耐砖墙上，耐火砖支在外壳上，并用耐热管保护。

4.4 控制
根据每个区中间的热电偶和在自动方式下数字模型给出的温度设定点和手动方式下操作员给出的设定点从中央控制室调节电加热的热输入。

5. 终冷段
5.1功能
将带钢从过老化温度冷却至进入水淬火罐可接受温度。

5.2 说明
终冷段由设有高喷射冷却器的通道组成。

通过气氛气在带钢两个表面的撞击，将温度降下来。

喷射冷却器按2个通道5个区被分开，每个通道设1台风机和两个水冷器。

气氛气经两个出口由冷却器抽出，并用一台气密性风机通过水冷器使其温度降低，然后再用强力通风装置的一个气密性风机鼓风。

该强力通风装置对着带钢，距带钢125mm。

强力通风装置分为3个水平区，1个在中间，两侧各一个，每侧设有气动风档，这样就可以调节带钢上的冲击强度。

每个通道中间安装有导辊，防止经强力通风装置的喷嘴干扰和擦伤带钢。

在出口带钢经立式溜槽从退火炉进入水淬槽，水槽用双密封系统密封端头，防止水淬箱中的蒸汽渗入炉内。

5.3 结构
终冷段被包在气密性外壳里，外壳由6mm厚的低碳钢面板制作而成，
外面用形钢及角钢加强，然后用外气密性焊接而成。

因为这个段永久性地用于冷却，所以不设内保温。

喷射冷却器的强力通风装置由低碳钢板制作，并设有加强肋和预制好的横向槽。

强力通风装置、冷却器和风机之间的外管道都由低碳钢制造和用焊接法兰连接，实现系统的气密性。

出口密封系统由2个双密封辊系统组成，防止因蒸汽从水槽渗入而污染炉子。

5.4 控制和操作
通过调节冷却器内强力通风装置的压力来控制冷却。

风机带有变速电动机，其速度是可调的。

终冷段出口的高温计能使强力通风装置的压力实现闭环控制。

边缘风档从操作站采用远程控制。

6. 水淬槽和干燥器
6.1功能
水淬槽的功能是将带钢冷却到平整机要求的接近但不大于40℃。

6.2说明
终冷段后，水在闭环循环的充满冷软水的水淬槽中冷却，从200℃降到40℃。

由于生产率高，水淬系统由2个水槽组成。

每个水槽的材质是不锈钢，底辊直径1200mm，与退火线速度同步。

带钢在直径200mm的高级转向辊上由第一个槽到期第二个槽。

通过溢流，水从第二个水槽循环到期第一个，实现有效的逆流式热交换系统。

水淬槽的出口，软水经2台水——水热交换器用2台泵（其中一台。