真空退火爐的簡介_冶金/礦山/地質_工程科技_專業資料。論文題目： 管 材 真 空 退 火 爐 單位名稱：南京寶泰特種材料有限 作 者： 魏 本 祥 2010 年 9 月 21 日 維修電工技師資格考評論文 1 論文題目： 管 材

　　論文題目： 管 材 真 空 退 火 爐 單位名稱：南京寶泰特種材料有限 作 者： 魏 本 祥 2010 年 9 月 21 日 維修電工技師資格考評論文 1 論文題目： 管 材 真 空 退 火 爐 作 者： 魏 本 祥 技 師 職業技能鑒定等級： 單 位 名 稱： 南京寶泰特種材料有限 單 位 地 址： 江寧區高胡路 29# 指 導 老 師： 王 彥 菊 2010 年 9 月 21 日 目錄 2 摘要………………………………………………………………4 關鍵詞……………………………………………………………4 前言………………………………………………………………5 論文正文………………………………………………………5-15 結論………………………………………………………………16 結束語……………………………………………………………16 參考文獻…………………………………………………………18 附錄……………………………………………………………18-19 摘要： 3 采用真空退火對鈦管材進行退火熱處理，是金屬加工領域一項較新的 技術和工藝。針對鈦管材真空退火爐設備的特點和工藝要求，介紹我 （南京寶泰特種材料有限）7/14 米管材真空退火爐和以 PLC 為核心控制 真空系統。該系統投產運行以來，取得了較好的效果，具有一定的運用和 推廣價值。 關鍵詞：真空退火 PID 控制 鈦管材 4 前言： 鈦具有金屬光澤， 有延展性。 密度 4.5 克/立方厘米。 熔點 1660〒10℃。 沸點 3287℃。鈦的主要特點是密度小，機械強度大，容易加工。鈦的塑性 主要依賴于純度。鈦越純，塑性越大。有良好的抗腐蝕性能，不受大氣和海 水的影響。在常溫下，不會被稀鹽酸、稀硫酸、硝酸或稀堿溶液所腐蝕；只 有氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸等才可對它用。 近年來 ,稀有金屬管材特別是鈦管、鋯管等，已廣泛應用于航空航天、航海、核 電、 石油化工等領域 ,而這些行業對管材的質量有著極高的要求 ,真空退火是其 中間和成品生產的重要工藝過程。 在無氧化和無污染狀態下進行消除應力或再結 晶退火 ,以消除加工硬化和恢復塑性。 加熱退火處理的方法很多， 但采用真空退 火對鈦管材進行退火處理， 是稀有金屬加工領域一項較新的技術和工藝。 它以熱 處理清潔、經濟、無污染、無氧化、變形小的特點越來越引起人們的重視。 5 本文以我（南京寶泰特種材料有限）7/14m 管材真空退火爐項目為背 景，結合鈦、鋯等稀有金屬管材真空退火工藝和控制要求，介紹稀有金屬管材真 空退火爐控系統技術特點。 一、管材真空退火爐工藝和設備特點 1.設備概述： RT4-280/450-9 型全纖維雙爐臺罩式電阻爐,系周期作業式爐,專供鈦管、鈦合 金管等真空保護氣氛退火熱處理加熱。 該爐與 PID 智能溫度程序控制系統配套使用， 可自動指示、 控制和記錄該爐爐 溫工作情況。 2．設備特點： 2.1、本設備為兩個固定式爐臺和 14 米一端固定的爐體及一個可移動加熱罩 結構，固定爐臺承載真空馬弗罐，工件在真空馬弗罐內加熱，該爐爐溫均勻性較 高（≤〒10℃） ； 2.2、全纖維節能爐襯，同比復合磚混爐襯可節能 30%以上。 2.3、 移動爐罩設有一端和真空馬弗罐密封固定爐門 【同時配有兩爐罩共用一 個活動爐門】 ，固定爐體設有一端和真空馬弗罐密封固定爐門，另一端為開敞式， 并設有密封裝置，使得和移動爐罩拼合時與爐口密封貼實可靠自然密封。 2.4、 爐臺與爐罩間采用側刀式軟密封， 爐臺側刀在爐罩進入爐內時均插在爐 罩纖維內，使得爐膛與爐外密封絕熱，密封簡潔可靠。 2.5、馬弗罐承重底座上設置輥道槽，槽內放置承重輥，馬弗罐熱脹冷縮時可 以自由進退。 2.6、 在爐臺端部設有強冷風機及管道，可根據需要加快馬弗罐加熱工藝結 6 束后的冷卻速度，提高該爐的利用率。 2.7、 高精度智能溫度程序控制系統， 采用日本富士高精度 PID 智能程序控溫 儀表, 升溫、保溫程序可自行設定，可自動程序控制每區爐溫工作情況；溫度記 錄采用中長圖有紙記錄儀， 可同步記錄該爐每區爐溫工作情況， 該型式具有直觀、 方便和先進性； 2.8、 爐底與爐頂均對應設置測溫控溫點， 把爐膛溫度均衡性控制在允許范圍 內，減少馬弗罐加熱及冷卻過程中的變形量，延長馬弗罐使用壽命，方便操作。 2.9、本設備自動化程度高、工作運行安全可靠、壽命長、操作維修方便； 3、主要技術參數： 3.1、爐膛工作區尺寸（室一） ： 爐膛工作區尺寸（室二） ： 3.2、爐膛額定溫度： 3.3、爐溫均勻度： 3.4、控溫精度: 3.5、加熱功率 : 3.6、額定電壓： 3.7、控溫區數： 3.8、空爐升溫時間： 3.9、滿載升溫速度： 3.10、爐體表面溫升: 950℃ ≤〒10℃ 〒1℃ 280Kw/520Kw（0～120%無級可調） AC380V 50Hz 3N 7000〓900〓830mm 10〓900〓830mm 520/6 區;280/3 區 ≤2.5h（爐膛升溫和降溫可調控） 程序設定無級可控 ≤40℃ 4．該設備制造、驗收符合以下標準和規定： 1、JB2251《電阻爐基本技術條件》 2、GB1006《熱電設備基本技術條件》 3、JB/T7629-94《耐火纖維爐襯的設計合安全規范》4、 7 4、GB9452-2003《熱處理爐有效加熱區測定方法》 5、SJ31426-1994《臺車式熱處理爐完好要求和檢查評定方法》 5、主要結構形式： 該爐主要由爐罩、爐罩驅動機構、節能型全纖維耐火爐襯、高溫高輻射電熱 元件、軟密封鎖緊機構、爐臺、爐臺導電電極箱、智能 PID 溫度程序控制系統等 主要部分組成。 5.1．爐罩殼體： 主要采用優質國標型鋼骨架及鋼板焊接而成，保證了爐子的密封性能及足夠 的剛強度，且所有焊縫均勻平滑，無氣孔、夾雜、未熔合等缺陷，爐殼外觀平直、 美觀。爐殼外電熱元件引出棒集中分布，并外設防護罩。 5.2．爐罩驅動機構： 爐罩驅動采用自行走方式，由電機減速機傳動（8m/min） ； 車輪共 5 排，3 排主動輪 2 排從動輪，車輪材質 ZG55,車軸材質 45#鍛制 并調質； 裝配軸承采用大載荷雙滾柱軸承，鋼制軸承座； 5.3．節能型全纖維耐火爐襯： 爐襯側墻部分全部采用優質硅酸鋁針刺耐火纖維折疊模塊（耐火度大于 1050℃）錨固而成。 該結構型式爐襯是在目前大中型節能爐窯中應用為廣泛的一 種，它將高溫陶瓷耐火纖維折疊成風琴狀，同時預埋金屬錨固件，并給予一定壓 縮量制成纖維模塊，安裝成型后,模塊間相互擠壓形成一個無縫隙的整體隔熱爐 襯。 該型式爐襯由于采用具有優良隔熱保溫性能的全纖維材料結構，因此具有優 良的節電性能，結構上熱震穩定性好,耐急冷急熱。 該結構型式爐襯低密度（240Kg/m3）低熱容量，相對輕質隔熱耐火磚爐襯輕 75℅以上，熱容僅為輕質隔熱耐火磚爐襯的 1/9，大大減少了該爐襯蓄熱量，意 8 味著爐襯吸收熱量少，同功率爐升溫快,節能顯著等優點，爐體外表溫升≤40℃。 該結構型式爐襯低導熱率， 600℃是導熱系數≤0.25W/m.k, 僅為輕質隔熱耐火 在 磚爐襯的 1/8。 整臺爐子的砌筑嚴格按照國家筑爐標準執行，并優于國家標準。 5.4．高溫高輻射率電熱元件： 5.4.1、采用高溫高輻射率電熱合金扁帶（材質：0Cr25Al5） ，低表面負荷 (≤ 1.6w/cm2)長壽命設計。 5.4.2、將電阻帶往復繞制，利用專用高溫白剛玉瓷螺釘錨固懸掛于爐膛內表 面，合理布置在爐膛的四周及爐底。 5.4.3、電熱元件分布,按爐膛前中后共分 6 個控溫區分布在爐膛內，并局部 集中引出，外設防護罩。 5.4.4、該電加熱元件具有良好的抗氧化性能、耐高溫、高表面負載，配以合 理的元件結構參數設計。該電熱元件安裝方式牢固,耐用可靠,維護方便, 電熱元件維修時，均可直接在看得見摸得到的位置進行整形、焊接、更 換。 5.5．爐門： 爐門主要由優質型鋼鋼板焊接而成，爐門內裝有高溫硅酸鋁針刺纖維折疊 模塊，爐門密封良好，確保爐子在生產過程中始終處于密閉狀態，杜絕高溫爐氣 的外逸，保證了爐溫均勻性并增強節能效果。 5.6.兩高強度爐臺： 5.6.1、爐臺車架橫梁及縱梁均采用優質型鋼和厚鋼板側護板組合焊接而 成，車體膨脹伸縮縫設計合理，使車體在使用中具有極小的熱形變，能更好的滿 足長工件的熱處理加熱。 9 5.6.2、爐臺表面采用優質高溫重質耐火磚砌筑，高溫強度高，承載量大， 車底采用高強度輕質保溫磚砌筑，確保爐底外溫度工作時不超過 50℃。 5.6.3、爐臺和移動爐體進出都設有雙保險限位機構和與爐門的連鎖機構， 確保安全操作。移動爐體進出靈活，定位準確，檢查檢修方便。 5.6.4、 爐臺上設置馬弗罐承重底座， 底座上設有輥道槽， 槽內放置承重輥， 馬弗罐熱脹冷縮時可以自由進退。 5.6.5、 在爐臺端部設有強冷風機及管道， 可根據需要加快馬弗罐加熱工藝 結束后的冷卻速度，提高該爐的利用率。 5.7. 爐臺導電電極箱： 爐臺上的加熱元件的加熱電源是由門口部的電極箱供給的，電極箱由定插和 動插刀等組成，插刀和插頭均采用銅材，插頭安裝板材質為聚二苯醚層壓玻璃布 板，安裝連接簡單可靠；保證了爐罩供電方式接觸的準確性和可靠性。 5.8．爐臺側刀式軟密封： 爐臺與爐體間采用耐熱鋼側刀式軟密封，爐臺側刀在爐罩進入爐臺時均插 在爐體纖維內，使得爐膛與爐外密封絕熱，該型式密封簡潔可靠，密封效果好。 5.9. PID 智能溫度程序控制系統： 5.9.1、本控制系統是為該爐配套設計，控制柜為連立一體式，前、后開門， 前面配線正面下部設有防塵通風窗，頂部設有防塵排氣裝置。 5.9.2、主要功能： 控制部分的主回路和控制回路分開， 均配有空氣開關和斷路器作為操作單元， 既有利于調試及維修又能對系統的短路和過載進行可靠的保護。整個控制系統具 有升溫設定、鎖定、故障報警、溫度記錄等功能。 溫度控制采用引進智能型專家 PID 自整定程序控制調節方式，可控制固態可 控集成調功模塊的連續輸出，將爐溫控制在理想狀態，控制精度高(〒1℃)，爐溫 均勻性好。同時在一定范圍內可手動設定功率大小，協調各區間功率比例，擴展 10 該爐使用功能，減小熱慣性。該多區段爐可以通過此功能調節，能實現各區間接 近同步升溫保溫降溫，限度的滿足產品在爐內的熱處理工藝的溫度均衡性， 減少了熱不均形變。 控制系統具有熱處理過程的溫度顯示和溫度曲線記錄功能。六點溫度記錄儀 可同步記錄該爐溫工作情況。該爐按爐膛前后共分 6 個控溫區分布在爐膛內，合 理設置測溫點位置，可避免真空罐因受熱不均勻而產生大幅度變形。控制系統各 區均具有超溫斷偶聲光報警、自動切斷加熱電源等安全自動保護功能。 每臺控制柜上均設有電壓指示表和三相電流指示表。 5.9.3、系統主要配置： 組合柜體 (2 臺) PID 智能溫度程序控制儀(6 只) 功率智能控制器 (6 只) 可控硅調功模塊(A): （6 套） 高溫熱電偶(K 分度芯) （6 支） 六點溫度記錄儀 其它儀表電器電路 ： （定制） (日本〃富士) (希曼頓) (希曼頓) （浦光） （1 臺） （大華） (國產名優) 5.9.10、安全保證系統： 為保證設備的安全使用， 控制系統具有各種聯鎖保護功能和聲、 光報警裝置。 報警功能：當爐溫偏差超過設定值時發出報警，同時停止加熱，防止過熱損 害爐體及加熱元件。可控硅調功模塊上設有溫度監測點，具有超溫、過流保護、 故障報警等以保證設備及操作人員人身安全。特氟龍噴涂 6、設備安全措施： 所有的帶電接頭均設有安全防護罩，并設有安全警示標記。 11 7、節能措施： 爐襯為節能全纖維結構，模塊化裝配，爐襯設計較大的厚度（350mm 以上） ， 選用高絕熱性能材料，是提高設備保溫性能和降低熱損失的有效措施。本套設備 上所選用優質高溫耐火纖維針刺毯折疊模塊絕熱性能優，設計的爐襯厚度大于一 般設備的爐襯，性能高于國家標準。 二、PLC 系統控制及電器原理圖 1、PLC 系統 1.1. 系統采用西門子可編程序控制器(簡稱 PLC)控制真空泵、閥門等， PLC 控制重要操作步驟除了在內部進行軟件互鎖外，在 PLC 的輸出外部還 設有硬件的互鎖。 1.2.控制系統組成原理圖 電 源 及 保 護 編 PG/PC 程 器 S7-200PLC 按 鈕 轉 換 CPU224CN 開 關 指 P P I 電 纜 示 真 空 泵 控 制 電 磁 閥 控 制 工 作 燈 指 1.3.系統的硬件設計與實現 選用西門子的 S7-200 系列（CPU224CN 型）PLC 作為控制中心。該系列 PLC 具有數字輸入、輸出功能，有豐富的功能指令，14 個 24VDC 輸入，10 個繼電器 輸出端子 EM223 模塊：擴展數字量模塊，8 個 24VDC 輸入端子，8 個輸出端子， 總共 22 個輸入端子，18 個輸出端子，能滿足整個系統的控制要求。 12 示 西門子的 S7-200 系列 PLC 采用 STEP7 4.0 編程語言在 PC 機上編程，后 下載固化到 CPU 中。確保了程序的易操作和可靠性。 流程圖如下： 電 源 關 閉 9 # 啟 動 水 閥 溫 控 儀 設 置 泵 啟 動 旋 片 裝 管 材 爐 啟 動 滑 閥 打 開 1 # 、 3 # 泵 關 閉 爐 門 啟 動 羅 茨 泵 閥 打 開 8 # 開 8 # 、 關 7 # 開 4 # 、 關 3 # 關 旋 片 開 始 抽 真 空 啟 動 擴 散 泵 開 始 退 流 程 圖 13 火 泵 閥 閥 閥 泵 三、真空系統： 本爐配備兩套真空系統， 每套線 滑閥泵， 一臺 ZJB1200 羅茨泵，一臺 KT800 擴散泵，一臺 2X-70 旋片泵，冷卻泵及氣動高真空擋板 閥門等組成，如下圖所示。 150滑閥泵 100線羅茨泵 爐 膽 線線#） 四、電器原理圖、元器件明細表 PLC 程序圖 14 1 QF3 (250A) L4 L5 L6 PV2 2 3 4 5 6 7 8 QF1 L1 (250A) L1 L2 L3 PA2 QF2 (250A) X1 L4 X2 X3 QF4 (250A) X4 X5 X6 A L5 L6 D L2 A A A U v w A D L3 PA1 A U v w v FU2 (200A) ZD1 ZD2 ZD3 PV1 v FU3 (200A) FU4 (200A) FU1 (200A) ZD4 C 0 0 111 010 011 111 030 031 020 021 P T1 AH Z D 220V 2 100 2 101 P T1 AH Z D 220V 111 P T3 AH Z D 220V 0 2 100 P T4 AH Z D 220V 2 101 C KM4 (250A) + - ZAC3 + - 220V KM1 (250A) + - ZAC1 + - 220V + - ZAC2 + - 220V KM2 (250A) KM3 (250A) 040 041 + - ZAC4 + - 220V 0 111 15 0 032 033 6 0 10 012 013 022 023 WK2 WK1 SSR1 ~ ~ ~ ~ ~ ~ + - SSR2 FS2 2 0 WK3 + - SSR3 ~ ~ ~ + - SSR4 ~ ~ ~ + - FS1 2 0 FS3 2 0 FS4 2 0 B WK4 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 042 043 18 + + + ZD1 ZD2 - - ZD3 - + 15 0 0 B PE PE PE PE ZD4 - 溫 溫 度 度 控 制 1 區 9 0 K W 控 制 2 區 9 0 K W 溫 度 控 制 3 區 9 0 K W 溫 度 控 制 4 區 8 0 K W A 南京寶泰特種材料有限 簽 字 日 期 職 設 校 審 審 責 計 核 核 定 1-4區溫度控制 A 線 主回路電氣原理圖 電氣原理圖 第 1張 共 7張 1 2 3 8 1 QF5 L1 (250A) L7 L8 L9 PV3 2 3 4 5 6 7 8 QF10 L7 QF6 (250A) X7 X8 X9 A L2 L3 D L8 L9 PA3 U v w A A D v FU5 (200A) ZD5 QF11 QF12 QF13 QF14 FU6 (200A) ZD6 C 0 50 0 51 P T5 AH Z D 220V 0 2 22 2 108 P T6 AH Z D 220V 2 109 C KM6 (250A) + - ZAC5 + - 220V KM10 KM11 KM12 KM13 KM14 KM15 KM5 (250A) 0 60 0 61 + - ZAC6 + - 220V 2 22 20 0 052 053 WK5 SSR5 ~ ~ ~ + - SSR6 ~ ~ ~ + - FS5 2 0 FS6 2 0 B WK6 ~ ~ ~ ~ ~ ~ FR1 FR2 0 62 0 63 25 + M1 M2 M3 M4 ZD5 罩 殼 3 K W × 2 - + 16 M 3 ～ 0 0 B M M M PE 3 ～ PE ZD6 - PE 3 ～ 3 ～ PE PE PE 風 爐 門 7 . 5 K W × 2 機 1 7 . 5 K W 溫 2 7 . 5 K W 度 控 制 5 區 8 0 K W 溫 度 控 制 6 區 8 0 K W 風 機 A 南京寶泰特種材料有限 簽 字 日 期 職 設 校 審 審 責 計 核 核 定 A 線區溫度控制及 風機與爐罩控制 DS-10-05-2 主回路電氣原理圖 電氣原理圖 第2 張 共 7 張 1 2 8 1 RT4-280/520-9 接線KW/區 R20=1.375Ω W=1.93 D ι=299.96 33圈 33 R內9 2.材料規格：0Cr25AL5, 2×20mm D ι=438.972 87.5×28=2450 87.5 28圈 3.展開長：39.3米 4.重量：11.24Kg/組×6組=67.5Kg 技術說明： 1.P=90KW/區 R20=1.528Ω W=1.75 2.材料規格：0Cr27AL5, 1.8×20mm 3.展開長：39.3米 4.重量：10.1Kg/組×6組=60.6Kg R內6 128 144 188.4 120 408 43圈 28圈 144 144 128 490 43圈 70 210 188.4 28圈 28圈 B 210 188.4 408 120 43圈 B 128 210 270 144 58×43=2500 爐臺（6組） 右側墻 爐臺 爐臺 側墻（6組） 左側墻 左側墻 右側墻 A 爐臺 90KW 3 4 南京寶泰特種材料有限 簽 字 日 期 圖 號 電加熱系統 DS-10-05-2 線 加熱元件分布圖 第 6張 共7 張 70 58 43圈 28圈 210 70 830 C 43圈 28圈 210 C 17 職 設 校 審 審 責 計 核 核 定 A 左側墻 右側墻 90KW 100KW 1 2 8 1 2 3 4 5 6 7 8 RT4-280/520-9 技術說明： W=1.75 接 線 方 法 （ 固 定 區 ） 技術說明： 1.P=90KW/區 R20=1.582Ω D 2.材料規格：0Cr25AL5, 1.8×20mm D 3.展開長：39.3米 4.重量：10.1Kg/組×3組=30.3Kg ι=300.132 73.5×28=2060 1.P=75KW/區 R20=1.834Ω W=1.87 2.材料規格：0Cr27AL5, 2×15mm 3.展開長：39.3米 4.重量：8.43Kg/組×6組=50.6Kg ι=438.8 73.5 33 R 內 9 3 3 圈 2 8 圈 R 內 6 128.4 144 188.4 210 C 圈 2 8 圈 C 70 2 8 圈 4 3 120 408 3 圈 830 4 18 128.4 144 210 3 圈 144 188.4 210 408 120 4 3 圈 4 490 70 2 8 圈 2 8 圈 B 210 128.4 188.4 210 270 B 144 48.8 4 3 圈 2 8 圈 48.8×43=2100 70 爐臺（3組） 爐臺 爐臺 側墻（6組） 左側墻 左側墻 右側墻 右側墻 A 爐臺 75KW 南京寶泰特種材料有限 簽 字 日 期 電加熱系統 DS-10-05-2 A 左側墻 右側墻 線 圖 號 側墻加熱元件（固定區） 75KW 90KW 職 設 校 審 審 責 計 核 核 定 加熱元件分布圖 第 7 張 共 7張 1 2 3 8 1 2 3 4 D 1 聲 光 報 警 溫 度 記 錄 儀 — — 6 區 超 溫 報 警 信 號 1 — — 6 區 超 溫 報 警 指 示 D 2 120 PT2 PT3 PT4 PT5 PT6 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA1—KA6 101 102 103 104 105 110 112 113 111 114 115 PT7 ZD1——ZD6 PT1 C C 100 19 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 HL11 HL12 HL13 HL14 HL15 HL16 HLD 121 B B 0 南京寶泰特種材料有限 職 責 設 計 校 核 審 核 審 定 真 空 退 火 爐 簽 字 日 期 圖 號 電 加 DS-10-05 熱 系 統 A A 控 制 回 路 電 氣 原 理 圖 第 超 4 溫 張 控 制 共 與 7 溫 張 度 記 錄 1 2 3 4 1 2 3 4 鼓 爐 門 控 制 罩 殼 進 退 控 制 D 風 機 1 控 制 鼓 風 機 2 控 制 2 SB12 130 140 SB13 KM11KM11 SB15 KM12 KM12 KM14 KM13 KM16 KM15 143 146 149 135 SB14 SB16 SB17 SB18 SB19 D C C 131 134 136 141 139 144 147 150 20 KM11 132 133 SQ2 0 SQ1 138 SQ3 FR1 HL21 KM12 137 FR2 142 HL22 KM13 KM14 KM15 KM16 145 SQ4 SQ5 148 SQ6 151 B B 南京寶泰特種材料有限 職 責 設 計 校 核 審 核 審 定 真 空 退 火 爐 簽 字 日 期 圖 電 加 熱 DS-10-05 系 統 號 A A 第 5張 風 機 與 共7 張 爐 罩 控 制 1 2 3 4 1 2 3 4 D 電 流 表 電 壓 表 A 75 150 80 75 v D 溫 PA PV 控 儀 44 100 固 定 板 80 22.5 92 100 機 起 動 / 停 止 起 動 / 停 止 起 動 / 停 止 起 動 / 停 止 起 動 / 停 械 泵 羅 茨 泵 增 壓 泵 旋 片 泵 水 泵 止 22.5 80 1 4 閉 打 開 / 關 閉 打 開 / 關 閉 打 開 / 關 # 閥 7 # 閥 閉 打 # 閥 3 # 閥 8 # 閥 C 打 開 / 關 開 C 9 / 關 閉 # 閥 打 開 / 關 閉 2000 21 1250 B B 80 370 800 南京寶泰特種材料有限 X L - 2 1 配 電 柜 注 ： 職 責 6 顆 M 6 螺 固 定 , 可 拆 卸 ； 簽 字 設 計 校 核 審 核 審 定 日 期 圖 號 DS-10-05-1 A 雙 開 門 ； ； 1 . 柜 內 固 定 板 用 A 真 空 系 統 線 . 柜 子 后 面 采 用 3 . 固 定 板 厚 2 m m 開 孔 示 意 圖 第 1 張 共 6 張 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 +24V +0V 24V 0V 24V 0V FU0 1 FU0 2 D 0V 1M (I0.0) 1M (I2.0) Y100 KA1 V1 .0 滑 閥 泵 泵 反 饋 D CPU224 24V (Q0.0) 1L (Q2.0) 1L Y200 .0 水 泵 羅 茨 泵 反 饋 啟 動 24V 1M EM223 SB01 0.0 滑 滑 閥 泵 閥 泵 啟 動 啟 動 / 停 止 X100 0.0 Y101 0.1 .1 KM03 .2 滑 閥 擴 散 泵 反 饋 閥 KM01 KM02 X202 X203 .3 羅 旋 片 泵 反 饋 茨 泵 工 作 指 示 燈 X200 X201 SB02 0.1 羅 1 # 真 空 茨 泵 啟 動 打 開 / 停 止 X101 KA2 V2 KA3 V3 KM04 KA4 V4 2M 擴 散 泵 工 作 指 KA11 V11 .1 Y201 HL1 SB03 0.2 擴 散 泵 羅 茨 泵 啟 動 啟 動 / 停 止 X102 0.2 Y103 0.3 空 閥 開 Y102 泵 工 作 SB04 0.3 旋 片 泵 3 # 真 啟 動 打 / 停 止 X103 示 燈 .2 .3 指 示 燈 Y202 Y203 HL2 HL3 SA01 0.4 1 # 線 # 真 空 閥 擴 散 泵 C 0.5 .4 水 泵 打 開 啟 動 C 2M 反 饋 SA02 Y104 KA5 V5 KA6 V6 KA7 V7 .5 .6 .7 Y107 KA8 V8 KA9 V9 KA10 V10 Y110 Y111 1.1 空 閥 開 X105 Y105 Y106 0.6 泵 動 KM05 X204 SA03 0.6 4 4 # 真 空 閥 # 真 空 閥 打 開 打 開 X106 0.5 2L .4 旋 片 泵 工 作 指 示 燈 SA04 0.7 7 # 真 空 閥 旋 片 打 開 啟 X107 (I1.0) (Q1.0) 3L 0.7 8 7 # 真 空 閥 # 真 空 閥 打 開 打 開 Y204 Y205 .5 水 泵 工 作 指 示 燈 HL4 HL5 .6 .7 22 2M 1.0 1.1 9 # 線 # 真 空 閥 打 開 SA05 X110 SA06 1.0 X111 SB05 1.2 打 開 水 泵 9 # 真 啟 動 / 停 止 X112 B 1.3 打 B 數 字 量 輸 入 模 塊 1.4 99 98 1.5 L1 N 6ES7 214-2BD23-0XB8 6ES7 223-1BH22-0XA8 C P U 模 塊 指 示 燈 西 門 子 西 門 子 按 鈕 自 帶 二 極 管 繼 電 器 配 底 座 EM223 CPU224 HL1-5 V1-11 KA1-11 SA01-SA06 SB01-SB05 8 7 6 5 4 3 2 1 F U 0 1 、 0 2 轉 換 開 關 控 制 按 鈕 1N7 MY4NJ DP DT NP 2-BJ21 NP 2-BW3361 24VDC RT28-32 4A 熔 斷 器 端 子 1 1 11 11 6 5 2 綠 色 序 號 符 號 名 稱 型 號 南京寶泰特種材料有限 簽 字 日 期 真 空 退 火 爐 數 量 備 注 A 線 圖 號 P L C 原 理 圖 A 職 設 校 審 審 責 計 核 核 定 第 3張 共 6 張 電 氣 原 理 圖 1 2 3 4 5 6 7 8 五、7/14 米真空管材退火爐調試內容 1.1．料車推拉機構： 1.1.1、點動減速機電機按鈕，檢查電機轉向是否符合推拉方向要求； 1.1.2、把推拉桿掛上料車，啟動按鈕把料車在全程范圍內跑動幾次，檢查各 連接處、車輪及軸承處有無異常； 1.1.3、.檢查推拉小車前后限位的動作情況是否正常； 23 1.1.4、檢查爐門的開啟和關閉有無卡塞現象； 1.2.冷卻系統： 1.2.1、打開進水閥門，點動水泵電機按鈕開關，看電機轉向是否正確； 1.2.2、 啟動水泵， 檢查主水管路有無滲漏水現象及壓力表壓力指示是否正常； 1.2.3、打開機械泵進水閥門，檢查機械泵進水、回水管路各接頭處有無滲漏 水現象，若有則處理； 1.2.4、按照步驟 3 依次對羅茨泵、擴散泵、水冷擋板、爐門、爐膽水套的冷 卻水管路進行檢查； 1.3.線、 空載的情況下檢查各真空泵及真空閥門的連鎖是否符合要求， 具體如下： ① 機械泵不啟動的情況下，1#閥不能打開； ② 1#閥不打開的情況下，3#閥不能打開； ③ 3#閥或 4#閥打開的情況下，9#放氣閥不能打開； ④ 維持泵不啟動的情況下，8#閥不能打開； ⑤ 1#閥不打開的情況下，羅茨泵不能啟動； ⑥ 擴散泵不啟動，4#閥不能打開； ⑦ 8#閥不關閉，7#閥不能打開； ⑧ 9#閥打開的情況下，機械泵不能啟動； 1.3.2、點動機械泵、羅茨泵、維持泵電機按鈕開關，檢查電機轉向是否符合 要求； 1.3.3、抽真空程序：在爐門關閉和冷卻水打開的情況下，依次打開機械泵、 1#閥、3#閥進行抽線 分鐘后加熱擴散泵，此項工作可 提前 60 分鐘進行） ，打開真空計（此時可對真空管道各焊接處進行檢漏工作，確 24 保各焊縫處無漏氣現象） ，當線 帕以上時，打開羅茨泵，當線#閥，關閉維持泵，打開 4#閥關閉 3#閥，利用 擴散泵進行抽線 帕以上時即可進行退火爐加熱程序。 1.4 抽真空程序： 在爐門關閉、9#閥關閉和冷卻水泵打開的情況下，依次打開滑閥泵（旋緊沖 氣閥） 、1#閥、3#閥進行抽線 分鐘后加熱擴散泵， 此項工作可提前 60 分鐘進行）5 分鐘后打開真空計， ， 當線 帕以上時， 打開羅茨泵，當線#閥，關閉旋片泵，特氟龍噴涂打開 4#閥關閉 3#閥，利用擴散泵進行抽線 帕以上時即可 進行退火爐送電加熱程序。 1.5 關閉線#閥，開啟旋片泵，關閉 7#閥打開 8#閥，關閉擴散泵加熱電源（進行 擴散泵冷卻 3-4 小時） ；關閉羅茨泵，關閉 1#閥，關閉滑閥泵（旋松沖氣閥） 。等 到需要出爐時才打開 9#放氣閥進行放氣， 放完氣后關閉 9#閥打開爐門出爐。 擴散 泵冷卻完后，關閉 8#閥，關閉旋片泵，關閉水泵結束。 結論:管材真空退火爐及 PLC 系統控制已經投入生產運行。實際表明：PLC 控制 系統滿足管材退火的生產工藝要求，退火爐加熱效率高，操作方便，特氟龍噴涂產品質量高 具有清潔、經濟、無污染、無氧化、變形小的特點, 具有一定的運用和推廣價值。 結束語：因 7/14m 管材真空退火爐是我自行設計的臺真空爐，設計思 路和方案不是很完美，如爐門的開、關門可以改成液壓或氣壓控制；PLC 程序可 以設計成半自動、全自動和手動式，以提高工作效率。 25 后感謝領導大力支持和肯定，朱明寶和王彥菊等部門領導的技術指導 以及兄弟部門和班組的配合及協助。 參考文獻: 1.陳亞林. PLC、變頻器和觸摸屏實踐教程南京大學出版社 2008-1-1 2.廖常初. S7-200PLC 編程及應用機械工業 1/1/2008 3.張乃祿.張健化.鈦管材感應退火爐 PLC 控制系統的研制 工業加熱 2006（01） 4.張乃祿.張嘉.大型管材真空退火爐計算機監控系統研制 工業加熱 2009（4） 5.姜學慶.張仲平.真空爐溫度模糊復合控制可編程控制器與自動化 2007（4） 26 6.張乃祿,尹中榮.大型管材真空退火爐計算機監控系統研制.線) 附錄 鈦及鈦合金的去應力退火工藝 合號 加熱溫度/℃ 保溫時間/min TA1, TA2 TA3 ZTA1 TC4 ZTC4 445-595 600-750 480-650 600-800 15 60-240 60 60-240 合金種類 工業純鈦 α+β型 鈦及鈦合金完全退火工藝 合金種類 工業純鈦 α+β型 合金種類 工業純鈦 α+β型 合號 TA1 TA2 TA3 TC4 板材帶材箔材管材 加熱溫度/℃ 保溫時間/min 630-815 520-570 700-870 15-120 15-120 15-120 保溫時間/min 60-120 60-120 空冷或更慢冷 空冷或更慢冷 冷卻方式 空冷或更慢冷 空冷或更慢冷 冷卻方式 棒材線材鍛件鑄件 合號 加熱溫度/℃ TA1 TA2 TA3 TC4 700-850 630-815 PXR-9 溫控儀參數更改記錄 第 參數顯 示符號 TM-1 TM-2 參數 定時器 1 顯示 定時器 2 顯示 1 塊 參 數 出廠值 —— —— 備注 更改 0 0 內容說明 定時器動作時間的時間顯示畫面。 （單位：秒） 27 TM-3 AL1 定時器 3 顯示 報警 1 設定值 設定報警 1 的動作值 （報警動作種類） 可在輸入量程內設定。（1-10 時使用） —— 表 10 3 注1 0 26 第 參數顯 示符號 P I D HYS TC P-n2 P-SL P-SU P-dP ALM1 ALM2 STAT 參數 比例帶 積分時間 微分時間 雙位動作時的滯后范圍 控制輸出 1 的比例周期 輸入種類的設定 量程下限設定 量程上限設定 小數點位置設定 報警種類 1 報警種類 2 斜坡-保溫當前位置 2 塊 內容說明 參 數 出廠值 5.0 240 60.0 1 30/2 根據訂貨時指定 根據訂貨時指定 根據訂貨時指定 根據訂貨時指定 備注 更改 0.7 278 70.2 3 設定范圍：0.0～999.9% 設定“0”時，為雙位動作 設定范圍：0～3200 秒 設定“0”時，無積分動作 設定范圍：0.0～999.9 秒 設定“0”時，無微分動作 設定范圍：0～50%FS 設定控制輸出的比例周期 （設定范圍 0～150 秒） 注2 表1 表2 表2 2 3 0 100 0 輸入種類 輸入量程的下限設定值 （設定范圍-1999～9999） 輸入量程的上限設定值 （設定范圍-1999～9999） 選擇 PV、SV 顯示的小數點位置 （設定范圍 0～2）0：無小數點 報警動作的設定種類 設定范圍（0-34） 顯示此程序的執行情況 此參數僅能顯示不能設置 選擇斜坡-保溫曲線 - 表3 表3 5 OFF PTn SV-1 SV-8 SV-1 SV-8 SV-1 SV-8 斜坡-保溫曲線 目標值 第八目標值 斜坡區時間 第八斜坡區時間 保溫區時間 第八保溫區時間 設定各區的目標值（SV) (設定范圍：0-FS) 設定各區的時間 (設定范圍：0-99 小時 59 分) 設定各區的時間 (設定范圍：0-99 小時 59 分) %FS 根據實 際設定 根據實 際設定 根據實 際設定 0.00 0.00 28
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