一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，包括冷卻單元、運輸輥、變頻器和PLC，PLC包括中央處理器和通訊模塊，中央處理器通過通訊模塊與變頻器相連，所述中央處理器通過現(xiàn)場總線與軋機控制系統(tǒng)相連。本發(fā)明還公開了一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，步驟如下：一、PLC獲取鋼板軋制數(shù)據(jù)；二、對鋼板采取加速冷卻；三、設(shè)定鋼板的初始速度V0和終止速度V1，中央處理器鋼板的加速度A；四、中央處理器計算鋼板的實時速度V；五、所述中央處理器將實時速度V傳送給運輸輥；六、運輸輥以實時速度V帶動鋼板運行，直至鋼板離開冷卻單元。本發(fā)明具有使鋼板冷卻更均勻、提高鋼板組織性能的特點，可以廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)。
【專利說明】一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金行業(yè)鋼板冷卻控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板冷卻控制旨在通過控制鋼板的溫度達到控制鋼板的相變組織的目的，從而提高鋼板的力學(xué)性能。它降低了煉鋼工序?qū)ξ⒑辖鹳Y源的消耗，同時也節(jié)約了能源。但鋼板在控制冷卻過程中如果橫向、縱向、厚度方向上的冷卻不均，不僅影響鋼板微觀組織的均勻性，而且不利于冷卻后鋼板板形的控制。在現(xiàn)有的中厚板實際生產(chǎn)過程中，鋼板控制冷卻時鋼板運行速度采用恒定輥速。當(dāng)冷卻鋼板長度較短時，鋼板頭、尾進入冷卻區(qū)域的時間間隔較短，鋼板頭部與鋼板尾部進入快冷區(qū)域的溫度差控制在約10°c左右，鋼板終冷溫度在縱向上相差不大。但當(dāng)鋼板長度較長時，由于鋼板頭、尾進入冷卻區(qū)域的時間間隔較長，鋼板頭部與鋼板尾部進入快冷區(qū)域的溫度差較大，溫度相差最大可以達到100，°c導(dǎo)致鋼板終冷溫度在縱向上相差較大，并由于這種較大的差別性影響到了鋼板頭、尾微觀組織的差異性，而鋼板的性能取樣位置位于其尾部，在此情況下鋼板尾部的性能就無法代表鋼板的整體性能。因此必須采取一定的方法改善鋼板縱向上冷卻均勻性，縮小鋼板頭、尾進入快冷區(qū)域的溫度差，保證鋼板整體力學(xué)性能的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置及方法，使其具有使鋼板冷卻更均勻、提高鋼板組織性能的特點。
[0004]本發(fā)明提供的一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，包括冷卻單元、位于冷卻單元內(nèi)的運輸輥、與運輸輥——對應(yīng)并電連接的變頻器以及與變頻器電電連接的PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器),所述PLC包括中央處理器和通訊模塊，所述中央處理器通過通訊模塊與變頻器相連，所述中央處理器通過現(xiàn)場總線與軋機控制系統(tǒng)相連，所述中央處理器根據(jù)設(shè)定好的需要加速冷卻的鋼板在冷卻單元中運行的初始速度\和終止速度V1,計算鋼板在冷卻單元中的加速度A，以及通過初始速度Vtl和加速度A計算鋼板在冷卻單元中的實時速度V。
[0005]在上述技術(shù)方案中，每個運輸輥均設(shè)有用于反饋運輸輥輥道速度?的編碼器，所述編碼器依次通過變頻器和通訊模塊與中央處理器相連。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述冷卻單元的入口和出口分別設(shè)有光柵，所述光柵通過通訊模塊與中央處理器相連。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述現(xiàn)場總線為工業(yè)以太網(wǎng)。
[0008]本發(fā)明提供的一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，包括如下步驟:一、PLC的中央處理器通過現(xiàn)場總線從軋機控制系統(tǒng)獲取鋼板的軋制數(shù)據(jù)；二、分析鋼板的軋制數(shù)據(jù)并確定對鋼板采取加速冷卻；三、對需要加速冷卻的鋼板設(shè)定鋼板進入冷卻單元的初始速度\和尾部離開冷卻單元的終止速度V1，所述中央處理器根據(jù)初始速度Vtl和終止速度V1計算鋼板在冷卻單元中的加速度A ;四、當(dāng)鋼板開始進入冷卻單元，所述中央處理器開始根據(jù)初始速度Vtl和加速度A計算鋼板在冷卻單元中運行的實時速度V;五、所述中央處理器通過通訊模塊將實時速度V傳送給變頻器，所述變頻器將實時速度V傳送給與其對應(yīng)的運輸輥；六、運輸輥以計算好的實時速度V帶動鋼板向冷卻單元出口運行，直至鋼板離開冷卻單元。
[0009]在上述技術(shù)方案中，在步驟五中，編碼器依次通過變頻器和通訊模塊將運輸輥的輥道速度?反饋給中央處理器。
[0010]在上述技術(shù)方案中，在步驟四中，冷卻單元入口的光柵通過通訊模塊將鋼板進入冷卻單元的信號傳送至中央處理器；在步驟六中，冷卻單元出口的光柵通過通訊模塊將鋼板離開冷卻單元的信號傳送至中央處理器。
[0011 ] 在上述技術(shù)方案中，所述現(xiàn)場總線為工業(yè)以太網(wǎng)。
[0012]本發(fā)明提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置及方法，具有以下有益效果:PLC的中央處理器通過現(xiàn)場總線從軋機控制系統(tǒng)獲取包括長度L、溫度和強度等鋼板的軋制數(shù)據(jù)。操作人員通過分析鋼板的軋制數(shù)據(jù)，對需要加速冷卻的鋼板設(shè)定鋼板進入冷卻單元的初始速度\和尾部離開冷卻單元的終止速度PLC根據(jù)軋制的鋼板的長度L和冷卻單元的水平長度U，得到鋼板經(jīng)過冷卻單元時運動的總位移S=L+U，隨后根據(jù)加速度公式2AS=V12-V02,自動計算此鋼板在冷卻單元中的加速度A，并通過V=VfAT算出鋼板在冷卻單元中的實時速度(T為鋼板在冷卻單元中的實際運行時間)。同時，PLC還將V與通過編碼器反饋回來的運輸輥的輥道速度?進行對比，使鋼板能按預(yù)定時間通過冷卻單元，達到加速冷卻的目的。
[0013]自本發(fā)明實施以來 ，鋼板經(jīng)冷卻單元冷卻后沿長度方向溫度差異由使用前100°C降低至目前30°C以內(nèi)，薄規(guī)格長鋼板檢測合格率由此前的85%提升至95%以上，對鋼板沿長度方向微觀組織進行解剖分析，均一穩(wěn)定，完全達到設(shè)計要求。同時，本發(fā)明也為薄規(guī)格TMCP (Thermo Mechanical Control Process,熱機械控制工藝)工藝品種成功實施提供了
質(zhì)量保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中當(dāng)鋼板在冷卻單元中運行時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，但該實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0018]參見圖1至圖2，本發(fā)明提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，包括冷卻單元1、位于冷卻單元I內(nèi)的運輸輥2、變頻器3、包括中央處理器4.1和通訊模塊4.2的PLC4、編碼器7和光柵8。
[0019]所述變頻器3與運輸輥2 —一對應(yīng)并電連接，所述中央處理器4.1通過通訊模塊4.2與變頻器3相連，所述中央處理器4.1通過現(xiàn)場總線5與軋機控制系統(tǒng)6相連，在本實施例中，所述現(xiàn)場總線5為工業(yè)以太網(wǎng)。所述中央處理器4.1根據(jù)設(shè)定好的需要加速冷卻的鋼板9在冷卻單元I中運行的初始速度Vtl和終止速度V1，計算鋼板9在冷卻單元I中的加速度A，以及通過初始速度Vtl和加速度A計算鋼板9在冷卻單元I中的實時速度V。
[0020]每個運輸輥2均設(shè)有用于反饋運輸輥2輥道速度▽的編碼器7，所述編碼器7依次通過變頻器3和通訊模塊4.2與中央處理器4.1相連。
[0021 ] 所述冷卻單元I的入口和出口分別設(shè)有光柵8，所述光柵8通過通訊模塊4.2與中央處理器4.1相連。
[0022]本發(fā)明提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，包括如下步驟:
[0023]一、PLC4的中央處理器4.1通過現(xiàn)場總線5從軋機控制系統(tǒng)6獲取包括長度L、溫度和韌性等鋼板9的軋制數(shù)據(jù)。
[0024]二、操作人員分析鋼板9的軋制數(shù)據(jù)，并對需要加速冷卻的鋼板9確定采取加速冷卻的手段。
[0025]三、對需要加速冷卻的鋼板9設(shè)定鋼板進入冷卻單元I的初始速度Vtl和尾部離開冷卻單元I的終止速度V1，所述中央處理器4.1根據(jù)初始速度Vtl和終止速度V1計算鋼板9在冷卻單元I中的加速度A。
[0026]四、當(dāng)鋼板9開始進入冷卻單元I時，冷卻單元I入口的光柵8通過通訊模塊4.2將鋼板9信號傳送至中央處理器4.1，所述中央處理器4.1結(jié)合前面工序的編碼器反饋回來的信號確定鋼板9進入冷卻單元 I的具體時間；當(dāng)鋼板9進入冷卻單元I后，所述中央處理器4.1開始根據(jù)初始速度Vtl和加速度A計算鋼板9在冷卻單元I中運行的實時速度V。
[0027]五、所述中央處理器4.1通過通訊模塊4.2將實時速度V傳送給變頻器3，所述變頻器3將實時速度V傳送給與其對應(yīng)的運輸輥2，同時，編碼器7依次通過變頻器3和通訊模塊4.2將運輸輥2的輥道速度▽反饋給中央處理器4.1。
[0028]六、運輸輥2以計算好的實時速度V帶動鋼板9向冷卻單元I出口運行，直至鋼板9離開冷卻單元1，冷卻單元I出口的光柵8通過通訊模塊4.2將鋼板9離開冷卻單元I的信號傳送至中央處理器4.1。
[0029]操作人員通過分析鋼板9的軋制數(shù)據(jù)，對需要加速冷卻的鋼板9設(shè)定鋼板9進入冷卻單元I的初始速度Vtl和尾部離開冷卻單元I的終止速度V1O PLC4根據(jù)軋制的鋼板9的長度L和冷卻單元I的水平長度Lci,得到鋼板9經(jīng)過冷卻單元I時運動的總位移S=L+U，隨后根據(jù)加速度公式ZAS=Vi2-Vtl2,自動計算此鋼板9在冷卻單元I中的加速度A，并通過V=V0+AT算出鋼板9在冷卻單元I中的實時速度(T為鋼板9在冷卻單元I中的實際運行時間)。同時，PLC4還將V與通過編碼器7反饋回來的運輸輥2的輥道速度V進行對比，使鋼板9能按預(yù)定時間通過冷卻單元1，達到加速冷卻的目的。
[0030]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
[0031]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，包括冷卻單元(I)、位于冷卻單元(I)內(nèi)的運輸輥(2)、與運輸輥(2)一一對應(yīng)并電連接的變頻器(3)以及與變頻器(3)電連接的PLC(4)，其特征在于:所述PLC (4)包括中央處理器(4.1)和通訊模塊(4.2)，所述中央處理器(4.1)通過通訊模塊(4.2)與變頻器(3 )相連，所述中央處理器(4.1)通過現(xiàn)場總線(5 )與軋機控制系統(tǒng)(6)相連， 所述中央處理器(4.1)根據(jù)設(shè)定好的需要加速冷卻的鋼板(9)在冷卻單元(I)中運行的初始速度Vtl和終止速度V1，計算鋼板(9)在冷卻單元(I)中的加速度A，以及通過初始速度Vtl和加速度A計算鋼板(9)在冷卻單元(I)中的實時速度V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，其特征在于:每個運輸輥(2)均設(shè)有用于反饋運輸輥(2)輥道速度?的編碼器(7)，所述編碼器(7)依次通過變頻器(3)和通訊模塊(4.2)與中央處理器(4.1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，其特征在于:所述冷卻單元(I)的入口和出口分別設(shè)有光柵(8 )，所述光柵(8 )通過通訊模塊(4.2 )與中央處理器(4.1)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻裝置，其特征在于:所述現(xiàn)場總線(5)為工業(yè)以太網(wǎng)。
5.一種提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，其特征在于:包括如下步驟: 一、PLC(4)的中央處理器(4.1)通過現(xiàn)場總線(5)從軋機控制系統(tǒng)(6)獲取鋼板(9)的軋制數(shù)據(jù)； 二、分析鋼板(9)的軋制數(shù)據(jù)并確定對鋼板(9)采取加速冷卻； 三、對需要加速冷卻的鋼板(9)設(shè)定鋼板進入冷卻單元(I)的初始速度Vtl和尾部離開冷卻單元(I)的終止速度V1，所述中央處理器(4.1)根據(jù)初始速度Vtl和終止速度V1計算鋼板(9)在冷卻單元(I)中的加速度A ; 四、當(dāng)鋼板(9)開始進入冷卻單元(I )，所述中央處理器(4.1)開始根據(jù)初始速度Vtl和加速度A計算鋼板(9)在冷卻單元(I)中運行的實時速度V; 五、所述中央處理器(4.1)通過通訊模塊(4.2)將實時速度V傳送給變頻器(3)，所述變頻器(3)將實時速度V傳送給與其對應(yīng)的運輸輥(2)； 六、運輸輥(2)以計算好的實時速度V帶動鋼板(9)向冷卻單元(I)出口運行，直至鋼板(9)離開冷卻單元(I)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，其特征在于:在步驟五中，編碼器(7 )依次通過變頻器(3 )和通訊模塊(4.2)將運輸輥(2 )的輥道速度?反饋給中央處理器(4.1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，其特征在于:在步驟四中，冷卻單元(I)入口的光柵(8)通過通訊模塊(4.2)將鋼板(9)進入冷卻單元(I)的信號傳送至中央處理器(4.1);在步驟六中，冷卻單元(I)出口的光柵(8)通過通訊模塊(4.2)將鋼板(9)離開冷卻單元(I)的信號傳送至中央處理器(4.1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的提高鋼板冷卻均勻性的加速冷卻方法，其特征在于:所述現(xiàn)場總線(5)為工業(yè)以太網(wǎng)。
【文檔編號】B21B45/02GK103599950SQ201310628620
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】李永生, 嚴(yán)明, 蘇亮, 王成 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司