金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。

RZ-鐘罩式電爐每套退火爐有2個爐臺、2個內(nèi)罩，一個加熱罩。一個冷卻罩，一只爐臺在加熱升溫和保溫時，另一只爐臺處于冷卻，卸料過程，同 一只加熱罩交替加熱2只爐臺可以節(jié)省能耗，并實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

一、罩式爐退火工藝流程的簡要介紹

罩式爐主要設(shè)備包括退火爐臺、加熱罩、內(nèi)罩、冷卻罩、閥站等。爐臺是整個罩式爐的基礎(chǔ)設(shè)備，爐底安裝有利于對熱對流循環(huán)的電機和葉輪，內(nèi)罩放置爐料進(jìn)行退火，加熱罩內(nèi)電阻絲分兩區(qū)均勻分布，加熱時罩在內(nèi)罩外部，加熱完成后換上冷卻罩。閥站由公輔管道、控制閥門和儀表組成，用于提供氫氣、氮氣、水等各種介質(zhì)的輸入與輸出及壓力和流量的控制。

工藝過程如下：將爐料裝好后扣上內(nèi)罩并用液壓鎖緊，內(nèi)罩與爐臺連接法蘭內(nèi)的冷卻循環(huán)系統(tǒng)開始工作，內(nèi)罩鎖緊后，確認(rèn)氫氣閥、內(nèi)罩、爐臺、循環(huán)風(fēng)機、排氣管路密封性良好，然后抽真空，爐壓降到-90kPa；開始自動氮氣吹掃，替換內(nèi)罩內(nèi)空氣，使?fàn)t內(nèi)氧含量減少到1%以下，充入保護(hù)氣體氫氣，同時將加熱罩吊裝到爐臺上，按照設(shè)定的退火曲線開始加熱和保溫，爐料在全氫氣下退火，在保溫階段結(jié)束前自動對爐臺內(nèi)罩進(jìn)行一次泄露檢測。當(dāng)檢測安全后就可吊走加熱罩，隨即將冷卻罩吊到爐臺上，啟動冷卻風(fēng)機，內(nèi)罩溫度t冷卻到（t℃=（273+t）K）時開始自動水冷，直至爐料達(dá)到出爐溫度，進(jìn)行氮氣吹掃，用氮氣換掉內(nèi)罩氫氣，置換完畢后，循環(huán)風(fēng)機停止工作，吊走冷卻罩，松開內(nèi)罩，進(jìn)行爐料出爐，準(zhǔn)備下一周期的生產(chǎn)。退火工藝如圖：

二、系統(tǒng)配置

罩式退火爐的退火工藝流程復(fù)雜，邏輯互鎖眾多，采用S7-300PLC作為控制器，可滿足控制要求。一套PLC用于控制兩個爐臺。PLC主站包括電源模塊和通信模塊。爐臺現(xiàn)場閥站配置四個數(shù)字量輸入/輸出模塊，用來處理氣體閥門、開關(guān)等各種開關(guān)量的動作。兩個模擬量輸入模塊主要完成爐壓和氣體流量等各種模擬信號的采集。變頻器控制爐臺循環(huán)風(fēng)機。PLC主站通過CPU上的DP接口建立Profibus現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，連接爐臺風(fēng)機變頻器和現(xiàn)場從站。觸摸屏為MCGS的TFT液晶屏，通過Ethernet接入以太網(wǎng)，能夠滿足使用要求。

該退火車間總共12臺爐臺，由六個PLC分別控制。通過光電交換機將所有PLC和上位機組成工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)多個PLC之間以及PLC與上位機需進(jìn)行實時通信和數(shù)據(jù)交換，保證數(shù)據(jù)實時、高效的傳輸。上位機由兩臺工業(yè)控制計算機組成，分別用作工程師站和操作站，并配有UPS和打印機。上位機作為網(wǎng)絡(luò)通信的管理層，安裝有工業(yè)組態(tài)軟件，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)控。

每套控制系統(tǒng)配置一臺具有智能PID功能的XMA-5000系列溫控儀表，XMA-5000儀表本身具有通信功能，通信接口遵守RS485標(biāo)準(zhǔn)，多個XMA-5000儀表通過RS485通訊轉(zhuǎn)換器連接上位機的串行口。XMA-5000儀表作為系統(tǒng)下位機，根據(jù)上位機給定的工藝參數(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場爐溫的測量和調(diào)節(jié)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，XMA-5000儀表也可以脫離上位機單獨完成任務(wù)。

XMA-5000儀表通過周期性過零觸發(fā)方式調(diào)節(jié)加熱功率。內(nèi)罩內(nèi)裝有雙輸入K型熱電偶，一路送溫控表，用于溫度的閉環(huán)控制，一路送上位機，用于溫度曲線記錄和超溫報警。XMA-5000儀表具有PID參數(shù)自整定功能，溫度曲線設(shè)置完成后，啟動儀表，開啟自整定。自整定參數(shù)除了PID外還包括輸出限幅參數(shù)和抗超調(diào)擬制參數(shù)。儀表輸出控制量為4-20mA，實時調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)整器的輸出功率。 

    該系統(tǒng)采用集中管理和分散控制的控制思想，順序控制、數(shù)據(jù)采集、故障處理由PLC完成，溫度控制由智能儀表XMA-5000完成，上位機負(fù)責(zé)整個退火過程的監(jiān)控及組態(tài)管理。系統(tǒng)的控制任務(wù)是分散的，但是各個測控單元的信息是開放的，可以相互交換數(shù)據(jù)，共同配合完成整個系統(tǒng)的控制過程。

三、上位機控制系統(tǒng)及專業(yè)組態(tài)軟件

上位機主要由兩臺工控機和打印機等外圍設(shè)備組成。采用專業(yè)的上位機組態(tài)軟件，實現(xiàn)人機操作界面，包含現(xiàn)場整體狀況、報警提示記錄、數(shù)據(jù)的顯示和記錄、操作命令的執(zhí)行等功能。

在實際生產(chǎn)中由于產(chǎn)品規(guī)格和工藝要求不同，退火工藝中退火曲線常常需要頻繁的更改參數(shù)，傳統(tǒng)的手工操作儀表的參數(shù)的設(shè)置和修改方面很繁瑣，上位機組態(tài)軟件的應(yīng)用，可實現(xiàn)通過計算機鍵盤快速直接設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)修改參數(shù)或者工藝曲線的修改。同時組態(tài)軟件可實現(xiàn)爐群集中監(jiān)控和每一個加熱爐單獨監(jiān)控，可實時顯示每個加熱設(shè)備的工作狀態(tài)及各項實時數(shù)據(jù)。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制柜發(fā)出蜂鳴報警提示的同時，上位機計算機界面同時顯示報警提示，并提供故障查詢和提示相應(yīng)處理解決措施的功能。在管理方面該熱處理自動化軟件具有管理人員權(quán)限設(shè)置功能，根據(jù)不同層次管理人員和操作人員的使用需求，可設(shè)置多個用戶登錄權(quán)限，高級別的用戶可擁有更多的操作和查看的權(quán)限，同理一線操作人員擁有有限的操作權(quán)限，以保證生產(chǎn)的安全。