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(xiàn)材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在棒線(xiàn)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(méi)有強(qiáng)制冷卻手段，將會(huì)直接影響軋件的冶金質(zhì)量(晶粒過(guò)度長(zhǎng)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(xiàn)材生產(chǎn)線(xiàn)上精軋機(jī)組之前布置預(yù)水冷裝置，通過(guò)預(yù)水冷裝置控制軋件的精軋開(kāi)軋溫度從而細(xì)化晶粒改善產(chǎn)品性能。
熱軋棒線(xiàn)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(xiàn)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(duì)流量溫度的檢測(cè)和控制是一個(gè)系統(tǒng)且復(fù)雜的問(wèn)題，因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能全面的熱軋棒線(xiàn)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(xiàn)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(dòng)控制，可以快速、準(zhǔn)確地控制各個(gè)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以判斷出是來(lái)料溫度不均勻還是冷卻水箱本身控制精度不高問(wèn)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(xiàn)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，第一組水冷通道上的冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對(duì)應(yīng)，所有供水支路上均設(shè)有氣動(dòng)三通球閥，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(dòng)切斷三通閥，供水主路和排水主路上均設(shè)有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，快速氣動(dòng)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，所有氣動(dòng)三通球閥的第一端口均匯至快速氣動(dòng)切斷三通閥的第三端口，氣動(dòng)三通球閥的第二端口與所在供水支路的冷卻噴嘴或清掃噴嘴連接、第三端口與第二組水冷通道上相同冷卻位置的冷卻噴嘴或清掃噴嘴連接，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與快速氣動(dòng)切斷三通閥、所有的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)三通球閥以及所有水冷通道的干燥噴嘴一一對(duì)應(yīng)，干燥噴嘴對(duì)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)設(shè)在冷卻水箱上、下游的導(dǎo)槽上，高溫計(jì)、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速氣動(dòng)切斷三通閥、氣動(dòng)三通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(xiàn)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(cè)器，熱金屬檢測(cè)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的上下游各設(shè)有一個(gè)壓力變送器，氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)控制，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時(shí)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)槽上的溫度為軋件進(jìn)入精軋機(jī)組的實(shí)際溫度，PLC控制器通過(guò)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)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(shí)輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過(guò)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)口度，從而使供水的流量控制在目標(biāo)值，手動(dòng)控制——人機(jī)界面手動(dòng)設(shè)定各個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)口度，適用于緊急情況下的人工干預(yù)；高溫計(jì)可以檢測(cè)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(lái)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，即可判斷出是來(lái)料溫度不均勻還是冷卻水箱本身控制精度不高問(wèn)題；當(dāng)上一根鋼通過(guò)預(yù)水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(自動(dòng))調(diào)節(jié)開(kāi)口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時(shí)的水壓，防止下一根鋼進(jìn)行冷卻時(shí)，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果；快速氣動(dòng)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(dòng)三通球閥用于控制兩組水冷通道中冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，電磁閥用于控制對(duì)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(gè)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉。
2.熱金屬檢測(cè)器用于控制冷卻水箱的啟閉。
3.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥上游的壓力變送器用于測(cè)量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時(shí)報(bào)警，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥下游的壓力變送器用于測(cè)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(cè)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的旁通管路用于檢修閥時(shí)或緊急情況下的人工干預(yù)。
6.壓力表用于監(jiān)測(cè)各處壓力。
7.氣動(dòng)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(guò)熱變形。
附圖說(shuō)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、PI0121-PI0125為壓力表；PT0102、PT0105為壓力變送器；FCV0103、PCV0106為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥；FET0107為電磁流量計(jì)；SV0108為快速氣動(dòng)切斷三通閥；SV0109-SV0116為氣動(dòng)三通球閥；SV0117-SV0120為電磁閥。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
以具有2組水冷通道，每組水冷通道中具有2個(gè)干燥噴嘴、6個(gè)冷卻噴嘴、2個(gè)清掃噴嘴的熱軋棒線(xiàn)材預(yù)水冷裝置為例，設(shè)計(jì)熱軋棒線(xiàn)材預(yù)水冷裝置控制系統(tǒng)。值得說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的個(gè)數(shù)并不局限，可以隨意選擇搭配。
一種熱軋棒線(xiàn)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，第一組水冷通道上的冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對(duì)應(yīng)，所有供水支路上均設(shè)有氣動(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)，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(dòng)切斷三通閥SV0108，供水主路和排水主路上均設(shè)有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)，快速氣動(dòng)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，所有氣動(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)的第一端口均匯至快速氣動(dòng)切斷三通閥SV0108的第三端口，氣動(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)的第二端口與所在供水支路的冷卻噴嘴或清掃噴嘴連接、第三端口與第二組水冷通道上相同冷卻位置的冷卻噴嘴或清掃噴嘴連接，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與快速氣動(dòng)切斷三通閥SV0108、所有的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)和氣動(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)以及所有水冷通道的干燥噴嘴一一對(duì)應(yīng)，干燥噴嘴對(duì)應(yīng)的供氣支路上均設(shè)有電磁閥(SV0117-SV0120)，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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、電磁流量計(jì)FET0107、快速氣動(dòng)切斷三通閥SV0108、氣動(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)和電磁閥(SV0117-SV0120)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(dòng)控制，操作工可以在三種模式下隨意切換，切換時(shí)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開(kāi)口度隨新的控制模式逐步進(jìn)行調(diào)節(jié)、不會(huì)發(fā)生突變，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時(shí)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)槽上的溫度為軋件進(jìn)入精軋機(jī)組的實(shí)際溫度，PLC控制器通過(guò)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開(kāi)口度(自動(dòng)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(shí)輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過(guò)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開(kāi)口度(自動(dòng)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(dòng)控制——人機(jī)界面手動(dòng)設(shè)定各個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)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(shí)，精軋開(kāi)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(dòng)調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開(kāi)口度，軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度為軋件進(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(mǎn)足控制精度要求，否則控制系統(tǒng)自動(dòng)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(cè)出現(xiàn)誤信號(hào)而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出，在溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)軟件濾波回路，對(duì)溫度檢測(cè)做移動(dòng)平均濾波。流量閉環(huán)控制時(shí)，在人機(jī)界面上直接對(duì)流量進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際流量自動(dòng)調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開(kāi)口度，在系統(tǒng)進(jìn)行初次設(shè)定時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定一個(gè)流量設(shè)定值生產(chǎn)，自學(xué)習(xí)系統(tǒng)會(huì)在這種工作模式下保持學(xué)習(xí)，投入溫度閉環(huán)控制時(shí)，會(huì)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(gè)鋼種和規(guī)格時(shí)，可將系統(tǒng)處于溫度開(kāi)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(lái)設(shè)定流量或手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥FCV0103開(kāi)口度，達(dá)到基本滿(mǎn)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(huì)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(dòng)調(diào)出使用。
高溫計(jì)可以檢測(cè)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(lái)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，即可判斷出是來(lái)料溫度不均勻還是冷卻水箱本身控制精度不高問(wèn)題。
當(dāng)上一根鋼通過(guò)預(yù)水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥PCV0106(自動(dòng))調(diào)節(jié)開(kāi)口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時(shí)的水壓，防止下一根鋼進(jìn)行冷卻時(shí)，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果。
快速氣動(dòng)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(dòng)三通球閥(SV0109-SV0116)用于控制兩組水冷通道中冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，電磁閥(SV0117-SV0120)用于控制對(duì)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(gè)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(xiàn)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(cè)器，熱金屬檢測(cè)器位于冷卻水箱上游的兩段導(dǎo)槽之間。熱金屬檢測(cè)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的上下游各設(shè)有一個(gè)壓力變送器(PT0102、PT0105)，氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103上游的壓力變送器PT0102用于測(cè)量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時(shí)報(bào)警，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103下游的壓力變送器PT0105用于測(cè)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(cè)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103設(shè)有旁通管路。供水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的旁通管路用于檢修閥時(shí)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(PI0121-PI0125)。壓力表(PI0121-PI0125)用于監(jiān)測(cè)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(dòng)三聯(lián)件。氣動(dòng)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(guò)熱變形。
本實(shí)用新型為生產(chǎn)高性能的合金鋼棒線(xiàn)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(duì)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(xiàn)材項(xiàng)目中推廣。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)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。