本實(shí)用新型屬于熱軋生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在棒線材的熱軋生產(chǎn)中，隨著軋制速度的不斷提高，在高速軋制區(qū)軋件產(chǎn)生急驟的溫升，如沒有強(qiáng)制冷卻手段，將會直接影響軋件的冶金質(zhì)量(晶粒過度長大、碳化物析出、晶界熔化等)，產(chǎn)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(chǎn)線上精軋機(jī)組之前布置預(yù)水冷裝置，通過預(yù)水冷裝置控制軋件的精軋開軋溫度從而細(xì)化晶粒改善產(chǎn)品性能。
熱軋棒線材預(yù)水冷裝置一般包含冷卻水箱以及設(shè)在冷卻水箱上下游的導(dǎo)槽，冷卻水箱內(nèi)可以設(shè)置多組水冷通道，每組水冷通道內(nèi)一般包含干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴。在熱軋棒線材預(yù)水冷裝置中，如何實(shí)現(xiàn)水冷通道的轉(zhuǎn)換、如何實(shí)現(xiàn)噴嘴的啟閉、如何實(shí)現(xiàn)對流量溫度的檢測和控制是一個系統(tǒng)且復(fù)雜的問題，因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、功能全面的熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動控制，可以快速、準(zhǔn)確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，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(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
一種熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計(jì)、PLC控制器和人機(jī)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(yīng)，所有供水支路上均設(shè)有氣動球閥，排水管路包括排水主路，供水主路上設(shè)有電磁流量計(jì)和快速氣動切斷三通閥，供水主路和排水主路上均設(shè)有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，快速氣動切斷三通閥的第一端口與供水主路末端連接、第二端口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端口，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(diào)節(jié)閥和氣動球閥以及所有水冷通道的干燥噴嘴一一對應(yīng)，干燥噴嘴對應(yīng)的供氣支路上均設(shè)有電磁閥，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計(jì)、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、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(jī)界面連接。
進(jìn)一步地，所述的熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)還包括設(shè)在冷卻水箱上游的熱金屬檢測器，熱金屬檢測器位于冷卻水箱上游的兩段導(dǎo)槽之間。
進(jìn)一步地，在供水主路上，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的上下游各設(shè)有一個壓力變送器，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥上游的壓力變送器與低壓報(bào)警器連接，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥下游的壓力變送器與PLC控制器連接。
進(jìn)一步地，壓力變送器附近設(shè)有壓力表。
進(jìn)一步地，供水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥設(shè)有旁通管路。
進(jìn)一步地，供氣管路和若干供水支路上設(shè)有壓力表。
進(jìn)一步地，供氣主路上設(shè)有氣動三聯(lián)件。
進(jìn)一步地，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設(shè)有為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫的降溫噴嘴。
本實(shí)用新型的有益效果是：
1.該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動控制，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時輸出軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度為件進(jìn)入精軋機(jī)組的實(shí)際溫度，PLC控制器通過實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的開口度，從而使軋件的溫度控制在目標(biāo)值；流量閉環(huán)控制——電磁流量計(jì)實(shí)時輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過實(shí)際流量和設(shè)定目標(biāo)流量調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的開口度，從而使供水的流量控制在目標(biāo)值，手動控制——人機(jī)界面手動設(shè)定各個調(diào)節(jié)閥的開口度，適用于緊急情況下的人工干預(yù)；高溫計(jì)可以檢測軋件在冷卻水箱上、下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度可作為來料鋼溫分析(記錄和監(jiān)控軋件的溫度)，如果軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題；當(dāng)上一根鋼通過預(yù)水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(自動)調(diào)節(jié)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(jìn)行冷卻時，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果；快速氣動切斷三通閥用于整體控制冷卻噴嘴、清掃噴嘴水和排水管路的快速啟閉，氣動球閥用于控制對應(yīng)冷卻噴嘴或清掃噴嘴的啟閉，電磁閥用于控制對應(yīng)干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉。
2.熱金屬檢測器用于控制冷卻水箱的啟閉。
3.氣動薄膜調(diào)節(jié)閥上游的壓力變送器用于測量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時報(bào)警，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥下游的壓力變送器用于測量壓力并將壓力值反饋至PLC控制器。
4.壓力變送器附近的壓力表測量的壓力用于校核復(fù)查壓力變送器的壓力值。
5.供水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的旁通管路用于檢修閥時或緊急情況下的人工干預(yù)。
6.壓力表用于監(jiān)測各處壓力。
7.氣動三聯(lián)件用于提高壓縮空氣的品質(zhì)，保護(hù)各用氣儀表元件。
8.降溫噴嘴為所有干燥噴嘴、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(nèi)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(diào)節(jié)閥；FET0107為電磁流量計(jì)；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(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
以具有2組水冷通道，每組水冷通道中具有2個干燥噴嘴、6個冷卻噴嘴、2個清掃噴嘴的熱軋棒線材預(yù)水冷裝置為例，設(shè)計(jì)熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)。值得說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，水冷通道的組數(shù)，干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的個數(shù)并不局限，可以隨意選擇搭配。
一種熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計(jì)、PLC控制器和人機(jī)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(yīng)，所有供水支路上均設(shè)有氣動球閥(SV0109-SV0124)，排水管路包括排水主路，供水主路上設(shè)有電磁流量計(jì)FET0107和快速氣動切斷三通閥SV0108，供水主路和排水主路上均設(shè)有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)，快速氣動切斷三通閥SV0108的第一端口與供水主路末端連接、第二端口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的第三端口，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(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)和氣動球閥(SV0109-SV0124)以及所有水冷通道的干燥噴嘴一一對應(yīng)，干燥噴嘴對應(yīng)的供氣支路上均設(shè)有電磁閥(SV0125-SV0128)，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計(jì)設(shè)在冷卻水箱上、下游的導(dǎo)槽上，高溫計(jì)、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、電磁流量計(jì)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(jī)界面連接。
該系統(tǒng)可以完成溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)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(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度隨新的控制模式逐步進(jìn)行調(diào)節(jié)、不會發(fā)生突變，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時輸出軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度為件進(jìn)入精軋機(jī)組的實(shí)際溫度，PLC控制器通過實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度(自動地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié))，從而使軋件的溫度控制在目標(biāo)值；流量閉環(huán)控制——電磁流量計(jì)FET0107實(shí)時輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過實(shí)際流量和設(shè)定目標(biāo)流量調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度(自動地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié))，從而使供水的流量控制在目標(biāo)值，手動控制——人機(jī)界面手動設(shè)定各個調(diào)節(jié)閥的開口度，適用于緊急情況下的人工干預(yù)。
具體的，溫度閉環(huán)控制時，精軋開軋溫度目標(biāo)值T目，初始水量值Q(單位：m3/h)，系統(tǒng)根據(jù)初始流量Q自動調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度，軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度為件進(jìn)入精軋機(jī)組的實(shí)際溫度T實(shí)，實(shí)際溫度T實(shí)反饋至PLC控制器，PLC控制器將實(shí)際溫度T實(shí)與目標(biāo)溫度T目進(jìn)行比較，若|T實(shí)-T目|≤10℃，則滿足控制精度要求，否則控制系統(tǒng)自動地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出用于控制流量調(diào)節(jié)回路，直至達(dá)到精度要求為止，為防止由于高溫計(jì)檢測出現(xiàn)誤信號而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯誤輸出，在溫度檢測環(huán)節(jié)設(shè)軟件濾波回路，對溫度檢測做移動平均濾波。流量閉環(huán)控制時，在人機(jī)界面上直接對流量進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際流量自動調(diào)節(jié)供水主路上氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度，在系統(tǒng)進(jìn)行初次設(shè)定時，可以根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定一個流量設(shè)定值生產(chǎn)，自學(xué)習(xí)系統(tǒng)會在這種工作模式下保持學(xué)習(xí)，投入溫度閉環(huán)控制時，會在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)。預(yù)水冷系統(tǒng)投入使用后第一次軋制某個鋼種和規(guī)格時，可將系統(tǒng)處于溫度開環(huán)、流量閉環(huán)控制狀態(tài)，操作工依據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定流量或手動控制調(diào)節(jié)閥FCV0103開口度，達(dá)到基本滿意的控制效果后，再投入溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高控制精度，該系統(tǒng)會根據(jù)生產(chǎn)情況記錄下相應(yīng)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在以后的生產(chǎn)中，自動調(diào)出使用。
高溫計(jì)可以檢測軋件在冷卻水箱上、下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度可作為來料鋼溫分析，記錄和監(jiān)控軋件的溫度，如果軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題。
當(dāng)上一根鋼通過預(yù)水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥PCV0106(自動)調(diào)節(jié)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(jìn)行冷卻時，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果。
快速氣動切斷三通閥SV0108用于整體控制冷卻噴嘴、清掃噴嘴水和排水管路的快速啟閉，氣動球閥(SV0109-SV0124)用于控制對應(yīng)冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，電磁閥(SV0125-SV0128)用于控制對應(yīng)干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉。
在本實(shí)施例中，熱軋棒線材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)還包括設(shè)在冷卻水箱上游的熱金屬檢測器，熱金屬檢測器位于冷卻水箱上游的兩段導(dǎo)槽之間。熱金屬檢測器用于控制冷卻水箱的啟閉。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，在供水主路上，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的上下游各設(shè)有一個壓力變送器(PT0102、PT0105)，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103上游的壓力變送器PT0102與低壓報(bào)警器連接，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103下游的壓力變送器PT0105與PLC控制器連接。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103上游的壓力變送器PT0102用于測量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時報(bào)警，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103下游的壓力變送器PT0105用于測量壓力并將壓力值反饋至PLC控制器。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，壓力變送器(PT0102、PT0105)附近設(shè)有壓力表(PI0101、PI0104)。壓力變送器(PT0102、PT0105)附近的壓力表(PI0101、PI0104)測量的壓力用于校核復(fù)查壓力變送器(PT0102、PT0105)的壓力值。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103設(shè)有旁通管路。供水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的旁通管路用于檢修閥時或緊急情況下的人工干預(yù)。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供氣管路和若干供水支路上設(shè)有壓力表(P10129-PI0133)。壓力表(PI0129-PI0133)用于監(jiān)測各處壓力。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供氣主路上設(shè)有氣動三聯(lián)件。氣動三聯(lián)件用于提高壓縮空氣的品質(zhì)，保護(hù)各用氣儀表元件。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設(shè)有為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫的降溫噴嘴。降溫噴嘴為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的殼體表面降溫，防止過熱變形。
本實(shí)用新型為生產(chǎn)高性能的合金鋼棒線材以及軋制速度的進(jìn)一步提高提供了技術(shù)保障，尤其對于生產(chǎn)錳-釩-鈮鋼的性能極為有利，可得到強(qiáng)度高韌性好的非調(diào)質(zhì)鋼，為軋鋼在提高產(chǎn)量、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量上提供技術(shù)解決方案，本實(shí)用新型控制靈活，控制精度高，適用于在熱軋棒線材項(xiàng)目中推廣。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。