技术方案书 技术方案书 辊底式矩形方管退火炉 武汉嘉华炉业有限公司 Wuhan Jiahua Furnace Co.,Ltd Tel: 027-1 Fax:027二0一二年六月 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 一、辊底式退火炉退火工艺过程简述： 待退火的矩形方管通过行车吊装到上料辊道上，上料辊道通过变频控制以一定 的速度把方管传送到炉内(方管道炉门前时需要打开炉门，炉门升起的高度够方 管通过即可);方管在炉内按照退火工艺要求以一定的速度向前传动，方管先经过 退火区域后在到达冷却区；经冷却区冷却后，打开炉门出料(炉门或者不关闭也 可，高度预留方管高度);待方管完全传动到处料辊道上，整个退火工艺完成。本 辊底炉主要由上料辊道(包括变频传动系统)、炉体钢结构、炉体耐火材料、炉内 辊道(包括变频传动系统)、出料辊道(包括变频传动系统)、电气控制管理系统、等 主要部分所组成。 二、 辊底式炉设计基本条件和基本技术参数： 按照矩形方管规格：100×100×5mm×12000 mm来设计、单重理论计算：188.4 kg/ 根、每次退火根数：10根、总重1884 kg。 辊轴间距按照最短6000 mm的矩形方管 来设计，退火炉有效工作尺寸按照12000mm长度来设计。 (1) 辊底炉炉膛有效工作尺寸： 炉膛有效退火长度：18000 mm 炉膛有效冷却长度：12000 mm 炉膛有效工作长度：30000 mm 有效工作炉膛宽度：1500 mm 有效工作炉膛高度：500 mm (辊轴上平面到上电阻丝下平面垂直高度) (2) 炉内辊面标高：+1000 mm (水平面到辊轴中心线 mm长的方管设计) 耐热钢辊轴数量：16根 辊身材质：1Cr18Ni9Ti 辊轴规格：180×1900×25 mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 炉内辊轴传动形式：单台电机单独变频传动(因为辊轴间距太大，不考虑链 条传动) 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：16台 炉内电机总功率：24KW 1 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 变频器功率：30KW(日本三菱或西门子) 变频器数量：1 台 传动速度：0～50m/min 连续变频可调 (3) 上料辊道系统： 辊轴间距：2000 mm 辊轴数量：8根 辊道长度：14000 mm 辊轴材质：45#钢 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：8台 炉内电机总功率：12KW 变频器功率：15KW(日本三菱或西门子) 变频器数量：1台 传动速度：0～50m/min 连续变频可调 辊轴规格：180×1900×20 mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 (4) 出料辊道系统： 辊轴间距：2000 mm 辊轴数量：8根 辊道长度：14000 mm 辊轴材质：45#钢 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：8台 炉内电机总功率：12KW 变频器功率：15KW(日本三菱或西门子) 变频器数量：1台 传动速度：0～50m/min 连续变频可调 辊轴规格：180×1900×20mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 (5) 辊底炉加热方式：上下布置螺旋电阻丝电阻加热，用宜兴摩根产高铝瓷管 做支撑。 2 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 (6) 使用电源要求： 中国制式，供电电压380V±10%,220V±10%, 供电频率50Hz±1。 (7) 额定工作时候的温度：700℃ (8) 额定加热功率：675KW (9) 加热控温区数：5区 加热区数具体分布如下： 135KW一区 135KW二区 135KW三区 135KW 四区 135KW 五区 (8)加热元件选用及材质：牌号为 OCr21ALNb,高温合金螺旋电阻丝，此种电阻丝 长时间工作在1100℃高温状态下，不容易产生脆断等现象，常规使用的寿命而且比较长。 此电阻产品选用上海电工合金厂优质系列新产品。 (9)热电偶的选型： K-500mm, 上仪产品，长期工作时候的温度1100℃。 (11)5区温度控制仪表： 选用日本岛电FP-93 系列产品，可编程40段温度曲线，在烘炉及以后加热升温 过程中，设定好工艺曲线后，全自动升温，常规使用的寿命10年以上。 一次设定后不需 要进行更改，如加热工艺不同，温度曲线可重新设定。此温控仪表带有485 通讯 接口、记忆功能、超温报警等现代化功能，并且分为4组PID 设定温度曲线段温度曲线。按照设定好的温度曲线)智能一体化功率调整器： 采用北京希曼顿智能一体化功率调整器，此功率调整器3种指示等显示：黄灯 待机、红灯停止工作、绿等工作中功能。此功率调整器有限制电流功能，当外界 电压不稳定或加热元件有短路和电控柜内有短路现象出现时，超过可控硅允许通 过的最大电流时，自动切断输出电流。这样的好处是，可以有效的预防大电流在短时间 内通过击穿可控硅，引起更换可控硅的损失。另外限流功能和快速熔断器相结合 的做法，更好的保证了可控硅。最大限度上保证了整个加热系统的可靠运行。武 汉嘉华炉业有限公司在电加热系统上有着丰富的设计经验，另外在电控加热系统 3 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 的二次回路上设计保险功能，为保护柜内低压元器件不受到损坏，在加热炉现 场的加热元件有断路或短路现象出现时，二次保险装置快速熔断。以上三相功能 相结合，使电加热系统损失降到了最低。 (13)控制模式： PID 可编程自动升温控制。 (14)加热炉炉衬模式： 炉顶：全高纯耐火纤维结构 炉墙：高纯耐火纤维毯+耐火支撑砖结构+保温砖复合式结构 炉底：耐火砖+保温砖结构 此种耐火结构，不但结构牢靠，节约能源的效果也显而易见，充分的把升温速率和在连 续工作状态下蓄热量的需要，都达到了最佳。 三、 的设计的具体方案书： (1)上料辊道系统： 辊底炉的上料辊道大多数都用在矩形方管的上料功能，其主要由上料钢结构型钢、 45#钢辊轴、轴承及轴承座、变频调速电机传动系统、矩形方管防跑偏系统等组成。 辊轴间距：2000 mm 辊轴数量：8根 辊道长度：14000 mm 辊轴材质：45#钢 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：8台 炉内电机总功率：12KW 变频器功率：15KW(日本三菱或西门子) 变频器数量：1台 传动速度：0～50m/min连续变频可调(实现退火工艺需求，速度连续可调) 辊轴规格：180×1900×20mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 上料辊道每根辊轴上都设有防止矩形方管跑偏装置，在加上安装的精度达到技术 要求可以轻松又有效的防止物料跑偏。 (2)炉内辊道系统： 辊底炉的炉内辊道大多数都用在矩形方管在炉内实现退火工艺及传动功能，其主要 4 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 由支撑辊轴电机及辊轴钢结构型钢、耐热钢辊轴、耐热钢轴承及轴承座、变频调 速电机传动系统、矩形方管防跑偏系统等组成。 炉内辊面标高：+1000mm (水平面到辊轴中心线 mm长的方管设计) 耐热钢辊轴数量：16根 辊身材质：1Cr18Ni9Ti, 可长期工作时候的温度900℃。 辊轴规格：180×1900×25 mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 炉内辊轴传动形式：单台电机单独变频传动(因为辊轴间距太大，不考虑链 条传动) 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：16台 炉内电机总功率：24KW 变频器功率：30KW(日本三菱或西门子) 变频器数量：1台 传动速度：0～50m/min连续变频可调 炉内棍辊轴安装固定方式： 炉内辊身材质为1Cr18Ni9Ti, 规格为φ180×壁厚25mm, 炉内辊与轴头连接处 采用隔热材料，保证轴头温度≤80℃;采用无水冷离心浇铸空腹炉辊。有效的提 高了炉子的热效率，减少了坯料热损失，节约了能耗，并且炉辊避免了复杂的水 冷系统，节约了水资源。 炉辊与炉体之间的密封采用高铝纤维圈填充，有效的防止炉内热量外溢，并确 保辊棒轴头温度≤80℃,保证了辊棒轴承的常规使用的寿命、节省了能耗。 炉内辊的安装与两侧炉壳上的固定板螺栓连接，设计与炉内辊棒平面标高相同， 保证了辊道在高温运行下平稳、可靠，并具有安装简易便捷、维修方便等优点。 辊棒放置采用在传动端的轴承处定位、非传动端为自由式的结构，这种结构消除 了炉内辊因受热膨胀而发生变形的情况。 辊轴轴承均采用二硫化钼高温润滑脂。 (5) 出料辊道系统： 辊底炉的出料辊道大多数都用在矩形方管的出料功能，其主要由出料钢结构型钢、 5 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 45#钢辊轴、轴承及轴承座、变频调速电机传动系统、矩形方管防跑偏系统等组成。 辊轴间距：2000 mm 辊轴数量：8根 辊道长度：14000 mm 辊轴材质：45#钢 变频调速电机功率：1.5KW/台 变频调速电机数量：8台 炉内电机总功率：12KW 变频器功率：15KW (日本三菱或西门子) 变频器数量：1台 传动速度：0～50m/min 连续变频可调 辊轴规格：180×1900×20mm (直径×辊身长×壁厚)空腹离心浇注。 出料辊道每根辊轴上都设有防止矩形方管跑偏装置，在加上安装的精度达到技术 要求可以轻松又有效的防止物料跑偏。 (4)炉体钢结构： 辊底炉体钢结构主要由各种型钢及钢板按照图纸要求和焊接工艺技术要求焊接而 成。 (6) 炉衬耐火材料： 辊底炉的炉顶采用硅酸铝纤维折叠模块整体吊装而成，折叠块的压缩容重为 230Kg/m3, 锚固件采用耐热钢1Cr18Ni9Ti。 每块折叠块之间采用耐火纤维毯铺设， 耐火纤维毯的压缩容重为128Kg/m3。 整体制作的顺序如下：在炉顶的钢结构钢板 上用不锈钢焊条焊接锚固件，在把制作成块的折叠块套入锚固件螺栓上去，再用 套筒扳手把耐热钢螺栓和螺母上紧即可。每块之间铺设纤维毯。硅酸铝纤维折叠 模块的热点是：蓄热量好、抗热震性能好、热导率低、升温快等特点。耐火保温 层的厚度为350 mm。 辊底炉的炉墙的结构为硅酸铝纤维毯+耐火砖+保温砖的复合式结构，安装时 主要注意辊轴砖和瓷管砖的中心间距。炉墙耐火保温层的厚度为350mm。 辊底炉底主要由耐火粘土砖+轻质保温砖的复合式结构加兑耐火泥和胶水砌筑 而成，砌筑时按照工业炉耐火材料砌筑标准执行。炉底采用此结构非常合理，因 6 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 为炉底需要承受侧面两墙体和炉顶的重量，另外此种结构可以把大量的热量蓄热 到顶层的粘土中去，热量不容易散失，保护住了炉内的热量。当冷装的坯料进入 炉膛内部时，不需要太多的热量补充，节省了电能。难能可贵的是我们这台是连 续工作中的加热炉，炉底这种结构和炉墙及炉顶的全纤维结构相结合，不但升温 快而且热量不容易散失，大大的节约了电能。 (7)电加热控制管理系统： 电气控制： 炉体电气部分有自动空气开关、快速熔断器、三相移相调压器、日本岛电 FP93 系列温度控制器及相应电母排等组成。主要实现各温区炉温工艺的设定和温度控 制、记录、报警、手动/自动切换等功能。炉门打开、关闭时采用晶闸管电压调整 器的软启动和软关断实现，确保安全生产。 (3)控制回路： 由电参数传感器、电流、电压指示仪表、温度控制仪表、无纸温度记录、超温 报警等组成，主要实现主回路供电的分配、电参数、温度参数、自动记录、显示 及报警功能的控制。 (4)控温方式： 炉温的温度智能控制装置由日本岛电FP93 温控表、显示、记录、报警、和执行 五个单元组成。具有精密测量、数字显示、自动调节、自动记录、和超限报警等 功能。日本岛电FP93 温控控制器组成多温区控温系统，实现同步调节功能。提高 了可靠性，减少了错误操作。调节仪表有独立的 PID 自整定功能并由工业控制计 算机设定炉温曲线及监控等参数，实现了自动化、集成化、智能化。 温度智能控制装置主要设备由日本岛电 FP93, 构成炉温的PID 调节系统。该系 统 PID 参数具有自整定、自适应功能，实现了系统的最佳运行。以此来实现了高灵 敏度，高准确度的调节、测量和记录。温度智能控制装置由热电偶、日本岛电FP93 温度控制器、无纸记录仪等仪表构成温度调节、显示、记录系统。报警装置由日 本岛电FP93 温度控制器和报警仪器仪表组成。数字显示可观测炉温的全过程的变 化，记录仪记录全过程的变化曲线。记录与调节系统同一信号，既提高了指示精 度，又保持了一致性，来提升了系统运行的可靠性。 (5)控温原理： 7 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 K 热电偶作为温度感应元件、感应炉温的变化，并产生出对应的热电势。传输到 日本岛电FP93 温度控制器，经过日本岛电FP93 温度控制器进行比例P、 积分I、 微分 D 的运算后发出调节指令。执行单元由三相移相触发电路及晶闸管组成，执 行单元按照调节指令，通过一定规律改变晶闸管的导通角以改变电炉的加热功率， 达到控制调节电炉的目的。日本岛电FP93 温度控制器的模以变送信号传输到无纸 记录仪，由无纸记录仪记录出相应的电炉气温变化的全过程。报警单元由日本岛 电 FP93 温度控制器超温报警点，闪光报警器，可控蜂鸣器、 PLC 等仪表组成，进 行系统监测和超限报警。当炉温超过报警上限时，日本岛电FP93 温度控制器内部 继电器吸合，通过PLC 的软继电器和定时器进行工作，超限时间超过2～5秒时， PLC接通外部电路进行声光报警并由状态指示灯指示报警位置。当三相移相电压调 整器有不正常的情况时，报警原理同温度超温报警相同，指示报警位置，排除一些故障后 并复位。 (6)执行器的保护功能： 为了现的长期可靠运行，功率单元采用标准积木式智能模块结构，采用移相触 发方式实现对电压的无级调节，以便达到控制功率的目的。它输出电压为额定电 压的0～98%,连续可调。 特点具有： 软启动，软关断功能，2～3秒可调。 限流功能：工作电流大于额定电流的105%时自动限流。 恒流功能：信号不变，负载随环境的变化而改变，输出电流恒定不变。 过流保护功能：当工作电流峰值大于额定电流的105%时，截止全部电流输出， 完成自锁。 缺相保护功能：当三相输入电流缺少一相，功率控制器会自动截止。 过热保护功能：当散热器温度超过70℃时，功率控制器将自动截止全部输出， 具有自动超温、声光报警，提醒操作人员检查。 (7)主要仪表的技术功能： O 日本岛电FP93 温度控制器： ·是日本岛电公司的最新产品，双排大 LED 五位显示。超大 LED 显示屏，工作参 数一 目了然。 8 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 ·4组岛电专利的无超调制专家PID 算法，4组独立的输出限幅参数，4组独立的 抗超调抑制系数，以对号入座的方式设到每段曲线上；区域PID 算法， PID 参数可 自动跟随不同温区；带防止加工材料超温的自整定点限制。 ·三组独立的报警继电器：上、下限绝对值和偏差值，内/外偏差值报警，并能进 一步设定报警回差或脱机。 ·双输入的两路参数之间还能够直接进行数学演算，求偏差，最大最小值，平均值； 直流输入平均值运算和线组外部DI 输入，程序的运行、跳步、保持等，复杂的键操作被简化了。13组 DO 输出，可设置定时器。时标输出，可随曲线编程，完成例如开关炉门的辅助控 制。 ·采用红外线USB 接口，仪表参数设置简单。 ·数字通讯接口， RS232C 或 RS485, 多种通讯协议。可配置四川英杰或者是多家 知名厂商的组态软件。 ·模以变送输出：用以现场记录数据。还可配合同步上市的SR23 新型调节器组成 经典的三温区回路。 〇三相移相调压器 ·控制输入信号：4～20mA 输入：接收阻抗12欧姆 · 调节输出分辨率：调相0.2度。三相触发不平衡度：不大于0.3 · 负载方式： PAC35 I50HZ三相380VAC 三角或星形中心不接地， 移相范围0～150度 50HZ 三相380VAC星型中心接地(220V 负载) 移相范围0～175度50HZ 三相380VAC 半控整流桥。移相范围：0～175度 ·脉冲变压器驱动输出：360Uμ S～810μS可变脉宽的双脉冲，触发电流最大110mA (27欧姆负载测试) ·纯阻电流等级：60A、90A、120A、180A、250A、300A 散热元件： B160、B227、 B301、B361、B401 配置。 ·三色状态灯： RUN 绿色运行灯； ALM 红色报警灯； STOP 黄色闪烁的待机灯。 · 外部执行开关的缓起动，缓关断：无电压接点输入闭合(0FF): 缓关断，时间 固定10秒； ·开路 (ON): 由内部电位器P3 设定0.2～120秒缓起动时间不接：直接运行 9 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 ·70℃超温保护：无电压常闭接点：超温解除：故障排除后，起停开关复位或重 新上电 · 电源兼同步源：380VAC 50HZ ·判别相位：自动判相R-S-T 三相电压380VAC 隔离电压大于2KV ·相位检测电压范围：出厂标准330～480VAC线电压 ·过流报警和超温保护动作时间：急停不大于一个周期(20ms) ·报警继电器： 一组常开接点(纯阻1A250VAC) 报警类型：散热器超温、过电流。 ·选件一：用户 U1 外部开关(无电压接点)闭合：调压(出厂短路片)开路：两 种调功方式功能由定货时间确定)。 ·选件二： XCT1 型三相电流交换器：0～5A AC 输入，0～5V DC 输出(配合标准电 流，测两相电流，实现电流限制和保护) ·CT 最大电流限制：外部10K 电位器，调整范围20～100%取消：CT 输入端悬空或 R3外部电位器调至最大 ·过电流保护：内部电位器P2 调整.过流设定点：过流值的一半.过流报警动作时间 10ms 报价： 1、 型钢及钢板 15万元 2、上料辊道系统 8万元 3、炉内辊道系统 35万元 4、出料辊道系统 8万元 5、耐火保温材料 10万元 6、电气控制管理系统 15万元 7、工人工资 10万元 8、利润 8万元 9、税收 12万元 总价： 121万元 10 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail: 武汉嘉华炉业有限公司辊底式退火炉技术方案书 武汉嘉华炉业有限公司 11 地址：武汉市黄陂区武湖工业园新华大道3号 电线 传线 E-mail:

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