熱軋棒線材預水冷裝置控制系統的製作方法

2023-05-04 03:41:06

本實用新型屬於熱軋生產技術領域，具體涉及一種熱軋棒線材預水冷裝置控制系統。

背景技術：

在棒線材的熱軋生產中，隨著軋制速度的不斷提高，在高速軋制區軋件產生急驟的溫升，如沒有強制冷卻手段，將會直接影響軋件的冶金質量(晶粒過度長大、碳化物析出、晶界熔化等)，產生塑性惡化甚至造成廢品，因此一般需要在熱軋棒線材生產線上精軋機組之前布置預水冷裝置，通過預水冷裝置控制軋件的精軋開軋溫度從而細化晶粒改善產品性能。

熱軋棒線材預水冷裝置一般包含冷卻水箱以及設在冷卻水箱上下遊的導槽，冷卻水箱內可以設置多組水冷通道，每組水冷通道內一般包含乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴。在熱軋棒線材預水冷裝置中，如何實現水冷通道的轉換、如何實現噴嘴的啟閉、如何實現對流量溫度的檢測和控制是一個系統且複雜的問題，因此，亟需一種結構簡單、功能全面的熱軋棒線材預水冷裝置控制系統。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種熱軋棒線材預水冷裝置控制系統，該系統可以實現溫度閉環控制、流量閉環控制和手動控制，可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和乾燥噴嘴的啟閉，可以判斷是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題，冷卻效果好。

本實用新型所採用的技術方案是：

一種熱軋棒線材預水冷裝置控制系統，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計、PLC控制器和人機界面，供水管路包括供水主路和供水支路，所有水冷通道的冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對應，所有供水支路上均設有氣動球閥，排水管路包括排水主路，供水主路上設有電磁流量計和快速氣動切斷三通閥，供水主路和排水主路上均設有氣動薄膜調節閥，快速氣動切斷三通閥的第一埠與供水主路末端連接、第二埠與排水主路首端連接，所有供水支路均匯至快速氣動切斷三通閥的第三埠，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與快速氣動切斷三通閥、所有的氣動薄膜調節閥和氣動球閥以及所有水冷通道的乾燥噴嘴一一對應，乾燥噴嘴對應的供氣支路上均設有電磁閥，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計、氣動薄膜調節閥、電磁流量計、快速氣動切斷三通閥、氣動球閥和電磁閥分別與PLC控制器連接，PLC控制器與人機界面連接。

進一步地，所述的熱軋棒線材預水冷裝置控制系統還包括設在冷卻水箱上遊的熱金屬檢測器，熱金屬檢測器位於冷卻水箱上遊的兩段導槽之間。

進一步地，在供水主路上，氣動薄膜調節閥的上下遊各設有一個壓力變送器，氣動薄膜調節閥上遊的壓力變送器與低壓報警器連接，氣動薄膜調節閥下遊的壓力變送器與PLC控制器連接。

進一步地，壓力變送器附近設有壓力表。

進一步地，供水主路上的氣動薄膜調節閥設有旁通管路。

進一步地，供氣管路和若干供水支路上設有壓力表。

進一步地，供氣主路上設有氣動三聯件。

進一步地，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設有為所有乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫的降溫噴嘴。

本實用新型的有益效果是：

1.該系統可以實現溫度閉環控制、流量閉環控制和手動控制，溫度閉環控制——高溫計實時輸出軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度為件進入精軋機組的實際溫度，PLC控制器通過實際溫度和設定目標溫度調節供水主路上氣動薄膜調節閥的開口度，從而使軋件的溫度控制在目標值；流量閉環控制——電磁流量計實時輸出冷卻水的實際流量，PLC控制器通過實際流量和設定目標流量調節供水主路上氣動薄膜調節閥的開口度，從而使供水的流量控制在目標值，手動控制——人機界面手動設定各個調節閥的開口度，適用於緊急情況下的人工幹預；高溫計可以檢測軋件在冷卻水箱上、下遊導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上遊導槽上的溫度可作為來料鋼溫分析(記錄和監控軋件的溫度)，如果軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度不穩定，只需查看軋件在冷卻水箱上遊導槽上的溫度是否穩定，即可判斷是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題；當上一根鋼通過預水冷裝置後，安裝在排水主路上的氣動薄膜調節閥(自動)調節開口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時的水壓，防止下一根鋼進行冷卻時，產生較大的衝擊，從而保證了精確的冷卻效果；快速氣動切斷三通閥用於整體控制冷卻噴嘴、清掃噴嘴水和排水管路的快速啟閉，氣動球閥用於控制對應冷卻噴嘴或清掃噴嘴的啟閉，電磁閥用於控制對應乾燥噴嘴的啟閉，本系統可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和乾燥噴嘴的啟閉。

2.熱金屬檢測器用於控制冷卻水箱的啟閉。

3.氣動薄膜調節閥上遊的壓力變送器用於測量壓力，當水壓小於設定壓力(0.55MPa)時報警，氣動薄膜調節閥下遊的壓力變送器用於測量壓力並將壓力值反饋至PLC控制器。

4.壓力變送器附近的壓力表測量的壓力用於校核複查壓力變送器的壓力值。

5.供水主路上的氣動薄膜調節閥的旁通管路用於檢修閥時或緊急情況下的人工幹預。

6.壓力表用於監測各處壓力。

7.氣動三聯件用於提高壓縮空氣的品質，保護各用氣儀表元件。

8.降溫噴嘴為所有乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫，防止過熱變形。

附圖說明

圖1是冷卻水箱內所有噴嘴、供水管路、排水管路和供氣管路的示意圖。

圖中：PI0101、PI0104、PI0129-PI0133為壓力表；PT0102、PT0105為壓力變送器；FCV0103、PCV0106為氣動薄膜調節閥；FET0107為電磁流量計；SV0108為快速氣動切斷三通閥；SV0109-SV0124為氣動球閥；SV0125-SV0128為電磁閥。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

以具有2組水冷通道，每組水冷通道中具有2個乾燥噴嘴、6個冷卻噴嘴、2個清掃噴嘴的熱軋棒線材預水冷裝置為例，設計熱軋棒線材預水冷裝置控制系統。值得說明的是，在實際應用中，水冷通道的組數，乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的個數並不局限，可以隨意選擇搭配。

一種熱軋棒線材預水冷裝置控制系統，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計、PLC控制器和人機界面，如圖1所示，供水管路包括供水主路和供水支路，所有水冷通道的冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對應，所有供水支路上均設有氣動球閥(SV0109-SV0124)，排水管路包括排水主路，供水主路上設有電磁流量計FET0107和快速氣動切斷三通閥SV0108，供水主路和排水主路上均設有氣動薄膜調節閥(FCV0103、PCV0106)，快速氣動切斷三通閥SV0108的第一埠與供水主路末端連接、第二埠與排水主路首端連接，所有供水支路均匯至快速氣動切斷三通閥SV0108的第三埠，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與快速氣動切斷三通閥SV0108、所有的氣動薄膜調節閥(FCV0103、PCV0106)和氣動球閥(SV0109-SV0124)以及所有水冷通道的乾燥噴嘴一一對應，乾燥噴嘴對應的供氣支路上均設有電磁閥(SV0125-SV0128)，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計設在冷卻水箱上、下遊的導槽上，高溫計、氣動薄膜調節閥(FCV0103、PCV0106)、電磁流量計FET0107、快速氣動切斷三通閥SV0108、氣動球閥(SV0109-SV0124)和電磁閥(SV0125-SV0128)分別與PLC控制器連接，PLC控制器與人機界面連接。

該系統可以完成溫度閉環控制、流量閉環控制和手動控制，操作工可以在三種模式下隨意切換，切換時氣動薄膜調節閥FCV0103的開口度隨新的控制模式逐步進行調節、不會發生突變，溫度閉環控制——高溫計實時輸出軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度為件進入精軋機組的實際溫度，PLC控制器通過實際溫度和設定目標溫度調節供水主路上氣動薄膜調節閥FCV0103的開口度(自動地、連續地進行PI調節)，從而使軋件的溫度控制在目標值；流量閉環控制——電磁流量計FET0107實時輸出冷卻水的實際流量，PLC控制器通過實際流量和設定目標流量調節供水主路上氣動薄膜調節閥FCV0103的開口度(自動地、連續地進行PI調節)，從而使供水的流量控制在目標值，手動控制——人機界面手動設定各個調節閥的開口度，適用於緊急情況下的人工幹預。

具體的，溫度閉環控制時，精軋開軋溫度目標值T目，初始水量值Q(單位：m3/h)，系統根據初始流量Q自動調節供水主路上氣動薄膜調節閥FCV0103的開口度，軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度為件進入精軋機組的實際溫度T實，實際溫度T實反饋至PLC控制器，PLC控制器將實際溫度T實與目標溫度T目進行比較，若|T實-T目|≤10℃，則滿足控制精度要求，否則控制系統自動地、連續地進行PI調節，輸出用於控制流量調節迴路，直至達到精度要求為止，為防止由於高溫計檢測出現誤信號而導致調節器產生錯誤輸出，在溫度檢測環節設軟體濾波迴路，對溫度檢測做移動平均濾波。流量閉環控制時，在人機界面上直接對流量進行設定，系統根據實際流量自動調節供水主路上氣動薄膜調節閥FCV0103的開口度，在系統進行初次設定時，可以根據生產經驗先設定一個流量設定值生產，自學習系統會在這種工作模式下保持學習，投入溫度閉環控制時，會在此基礎上調節。預水冷系統投入使用後第一次軋制某個鋼種和規格時，可將系統處於溫度開環、流量閉環控制狀態，操作工依據歷史經驗來設定流量或手動控制調節閥FCV0103開口度，達到基本滿意的控制效果後，再投入溫度閉環控制系統，進一步提高控制精度，該系統會根據生產情況記錄下相應的學習經驗，在以後的生產中，自動調出使用。

高溫計可以檢測軋件在冷卻水箱上、下遊導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上遊導槽上的溫度可作為來料鋼溫分析，記錄和監控軋件的溫度，如果軋件在冷卻水箱下遊導槽上的溫度不穩定，只需查看軋件在冷卻水箱上遊導槽上的溫度是否穩定，即可判斷是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題。

當上一根鋼通過預水冷裝置後，安裝在排水主路上的氣動薄膜調節閥PCV0106(自動)調節開口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時的水壓，防止下一根鋼進行冷卻時，產生較大的衝擊，從而保證了精確的冷卻效果。

快速氣動切斷三通閥SV0108用於整體控制冷卻噴嘴、清掃噴嘴水和排水管路的快速啟閉，氣動球閥(SV0109-SV0124)用於控制對應冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，電磁閥(SV0125-SV0128)用於控制對應乾燥噴嘴的啟閉，本系統可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和乾燥噴嘴的啟閉。

在本實施例中，熱軋棒線材預水冷裝置控制系統還包括設在冷卻水箱上遊的熱金屬檢測器，熱金屬檢測器位於冷卻水箱上遊的兩段導槽之間。熱金屬檢測器用於控制冷卻水箱的啟閉。

如圖1所示，在本實施例中，在供水主路上，氣動薄膜調節閥FCV0103的上下遊各設有一個壓力變送器(PT0102、PT0105)，氣動薄膜調節閥FCV0103上遊的壓力變送器PT0102與低壓報警器連接，氣動薄膜調節閥FCV0103下遊的壓力變送器PT0105與PLC控制器連接。氣動薄膜調節閥FCV0103上遊的壓力變送器PT0102用於測量壓力，當水壓小於設定壓力(0.55MPa)時報警，氣動薄膜調節閥FCV0103下遊的壓力變送器PT0105用於測量壓力並將壓力值反饋至PLC控制器。

如圖1所示，在本實施例中，壓力變送器(PT0102、PT0105)附近設有壓力表(PI0101、PI0104)。壓力變送器(PT0102、PT0105)附近的壓力表(PI0101、PI0104)測量的壓力用於校核複查壓力變送器(PT0102、PT0105)的壓力值。

如圖1所示，在本實施例中，供水主路上的氣動薄膜調節閥FCV0103設有旁通管路。供水主路上的氣動薄膜調節閥FCV0103的旁通管路用於檢修閥時或緊急情況下的人工幹預。

如圖1所示，在本實施例中，供氣管路和若干供水支路上設有壓力表(P10129-PI0133)。壓力表(PI0129-PI0133)用於監測各處壓力。

如圖1所示，在本實施例中，供氣主路上設有氣動三聯件。氣動三聯件用於提高壓縮空氣的品質，保護各用氣儀表元件。

如圖1所示，在本實施例中，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設有為所有乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫的降溫噴嘴。降溫噴嘴為所有乾燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的殼體表面降溫，防止過熱變形。

本實用新型為生產高性能的合金鋼棒線材以及軋制速度的進一步提高提供了技術保障，尤其對於生產錳-釩-鈮鋼的性能極為有利，可得到強度高韌性好的非調質鋼，為軋鋼在提高產量、降低成本、提高經濟效益、節約能源、提高產品質量上提供技術解決方案，本實用新型控制靈活，控制精度高，適用於在熱軋棒線材項目中推廣。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。