在日用鋁制品生產(chǎn)中，退火工序是主要工序之一，鋁板材(片)在經(jīng)過冷軋加工(冷塑性變形)后，強(qiáng)度和硬度隨變形程度的提高而提高，塑性卻隨之下降。產(chǎn)生冷作硬化。已經(jīng)冷作硬化的板材抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度以及表面硬度成倍地提高，同時(shí)其延伸率可塑性也成倍地降低，因此不能直接用來拉伸成型，只有經(jīng)過退火處理，使板材內(nèi)部組織發(fā)生變化，再結(jié)晶以后恢復(fù)原有的塑性指標(biāo)，才能保證拉伸成型的要求。
退火工藝主要是控制好退火溫度，加熱速度(升溫時(shí)間)和保溫時(shí)間，即溫度時(shí)間曲線。上述參數(shù)控制好壞直接影響到片材的加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有鋁制品廠退火爐一般采用無空氣循環(huán)的固定爐底的箱式電阻爐，測溫控制系統(tǒng)所用的測量溫度儀表為熱電偶溫度計(jì)，由熱電偶、連接導(dǎo)線和電器測量儀表組成。電器測量儀表一般用Eu—2型溫度測量記錄儀式或XCT—101型溫度調(diào)節(jié)儀加上時(shí)間繼電器組成溫度控制系統(tǒng)。退火過程對(duì)溫度時(shí)間曲線控制以人工操作為主，不能實(shí)現(xiàn)中間過程直接轉(zhuǎn)換，加之系統(tǒng)元件靈敏度等局限，在退火過程中容易造成爐內(nèi)片材過燒或夾生。
采用TDM—50微機(jī)多回路調(diào)節(jié)器控制鋁板材退火可以實(shí)現(xiàn)對(duì)片材退火過程的升溫、保溫、降溫時(shí)間、溫度和偏差進(jìn)行自動(dòng)檢測與控制。該系統(tǒng)由操作面板上拔盤和按鍵設(shè)置PID控制參數(shù)和對(duì)爐的溫度、時(shí)間進(jìn)行編程，并通過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐分苯域?qū)動(dòng)雙向可控硅功率器件松成一個(gè)完整的溫度控制系統(tǒng)。
1 技術(shù)原理
退火爐微機(jī)控制系統(tǒng)，是采用目前已商品化的工業(yè)智能化儀表TDM—50型微機(jī)多回路可編程序調(diào)節(jié)器與可編程序時(shí)間控制器以及輸出部件構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)(見圖1)。TDM—50可編程序調(diào)節(jié)器所具備的PID控制參數(shù)自動(dòng)整定的功能。斷電信息保護(hù)功能以及10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器等特點(diǎn)，可以滿足退火工藝要求，可依據(jù)退火溫度控制曲線(見圖2)，
編制程序輸入，中間無需人工操作?？刂圃韴D(見圖3)。通電開機(jī)后，首先編制時(shí)間控制器程序即工廠作息時(shí)間和工作周期，其次操作TDM—50調(diào)節(jié)器鍵盤，編制退火溫度控制參數(shù)，在控制過程中，調(diào)節(jié)器不斷采集由熱電偶傳送的現(xiàn)場信號(hào)，通過運(yùn)算、判別、整定，不斷調(diào)節(jié)輸出閥位值，以確保實(shí)際控制符合編制的曲線。
2 該系統(tǒng)主要功能與特點(diǎn)
1.該系統(tǒng)直觀，易操作，退火過程操作人員可只需操作(編程)一次，不需中間人工操作，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.由于采用多路多段溫度可程序控制、對(duì)多個(gè)溫度測試點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)、選擇，探索出退火工藝的最佳曲線。
3.根據(jù)退火工藝曲線(溫度—時(shí)間曲線)，可編出程序輸入，控制系統(tǒng)即按程序過程自動(dòng)操作直至自動(dòng)關(guān)機(jī)。
4.可根據(jù)測定的爐內(nèi)溫度分布狀況，測算出爐內(nèi)各測溫區(qū)的功率所需狀況。
5.控制精度可達(dá)±0.5%。
6.具有巡回檢測、定點(diǎn)顯示、超差報(bào)警、程序診斷、掉電保護(hù)，P、I、D參數(shù)自動(dòng)整定等各種功能。
實(shí)施前后技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
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技術(shù)指標(biāo) |
實(shí)施前 |
實(shí)施后 |
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工作溫度 |
最大可達(dá)5000C |
最大可達(dá)5000C |
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升溫速率 |
5000C/120min內(nèi) |
5000C/120min內(nèi) |
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耗電 |
290kwh/t鋁片 |
240kwh/t鋁片 |
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爐內(nèi)溫度(控制點(diǎn)) |
±500C |
±100C |
由于項(xiàng)目采用微機(jī)技術(shù)控制，避免了項(xiàng)目實(shí)施前，由于人工與系統(tǒng)元件的靈敏度等局限所造成的片材過燒與夾生等質(zhì)量事故，項(xiàng)目投入運(yùn)行前平均每退火t-鋁片耗電量由290kWh降至240kWh，節(jié)電50kWh，鋁片取片率、精鋁制品一等品率各由42%、76%提高至44%，79%各提高2%，3%，按本廠年產(chǎn)1400t成品鋁片、電費(fèi)0.23元/kWh計(jì)算，年節(jié)電7萬kWh，增效益1.61萬元，取片率提高效益按加工費(fèi)1500元/t鋁片算，增效益4.2萬元，一等品率按年產(chǎn)800t精鋁制品算，增效益2.55萬元。以上三項(xiàng)共8.36萬元。
3 該系統(tǒng)與國內(nèi)外已有同類先進(jìn)技術(shù)對(duì)比
1.在先進(jìn)性方面：本項(xiàng)目在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，在侶制品行業(yè)中，尚未有過在退火爐控制系統(tǒng)上應(yīng)用微機(jī)技術(shù)的報(bào)道，至少在省內(nèi)屬于首家。
2.在技術(shù)方面：生產(chǎn)運(yùn)行證實(shí)，完全可以滿足生產(chǎn)工藝要求，項(xiàng)目實(shí)施后的退火爐各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過實(shí)施前的退火爐各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
3.在經(jīng)濟(jì)方面：本項(xiàng)目微機(jī)控制系統(tǒng)總共投資僅2.5萬元，而國內(nèi)專業(yè)電爐廠家，如果在生產(chǎn)的退火爐上予以改裝微機(jī)，則至少需要近10萬元。圖3退火爐控制柜原理圖
4.在實(shí)用方面：本項(xiàng)目成功地把國產(chǎn)微機(jī)引入現(xiàn)有鋁制品生產(chǎn)中，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。投資費(fèi)用少，可以解決行業(yè)中推廣應(yīng)用微機(jī)技術(shù)普遍存在的資金不足的矛盾。
4 該系統(tǒng)應(yīng)用前景
應(yīng)用微機(jī)技術(shù)是鋁制品生產(chǎn)的發(fā)展方向。在國內(nèi)同行業(yè)中，現(xiàn)有退火爐一般以人工操作為主，而在國外先進(jìn)國家，已把微機(jī)技術(shù)普遍應(yīng)用到退火爐上，以滿足退火片材的高質(zhì)量要求，同時(shí)大大降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
該系統(tǒng)從生產(chǎn)技術(shù)上，完全滿足現(xiàn)有退火生產(chǎn)工藝要求，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用上，能為眾多鋁制品廠家所接受，且整機(jī)直觀易于操作，具有較高的推廣價(jià)值，全國有鋁制品廠200多家，年產(chǎn)鋁制品9萬多噸，若普遍使用微機(jī)控制退火，年節(jié)電至少600萬kWh，增效益800萬元。
5 存在問題及其改進(jìn)
由于現(xiàn)有退火爐為無空氣循環(huán)箱式電阻爐，電熱元件功率整體控制，加熱方式無法充分發(fā)揮該微機(jī)系統(tǒng)多路多段巡回檢測可程序控制等優(yōu)越性。若把該微機(jī)系統(tǒng)用在熱風(fēng)循環(huán)電阻爐，重點(diǎn)解決退火過程爐內(nèi)溫度偏差，依據(jù)檢測與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)功率分區(qū)段自動(dòng)控制，該系統(tǒng)的應(yīng)用必會(huì)得到更理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
