一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统及方法，所述系统的控制器操作盘和运行信号检测分别通过两个输入模块与第一控制主机相连，所述的压力、温度传感器通过模数转换模块与第一控制主机相连，两个流量传感器分别通过第二控制主机和第三控制主机与第一控制主机相连，运行信号反馈和水泵控制器均与第三控制主机相连；所述的第一控制主机通过通讯接口与微型计算机相连；所述的第一控制主机通过输出模块分别与模拟显示屏、电气控制器、各种功能执行器相连，所述的电气控制器与流量调节执行器相接。本发明专利技术可根据钢筋的温度变化自动调节水量，效率高，精度高，终轧温度和冷却后自回火温度的平稳，力学性能的匀质性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属控制
，特别是涉及。
技术介绍
利用棒材轧后余热对棒材进行热处理的工艺又称为轧后控制冷却工艺。该项技术 是近年来发展较快的一种工艺，它可以在降低炼钢成本(少添加合金元素)的情况下，通过 对热轧棒材进行在线热处理从而提高棒材强度。这种工艺是根据钢种、规格、自回火目标温 度、实测开始冷却温度和进水温度，计算并规定所需的冷却水量，对轧后棒材进行冷却，以 达到规定的自回火温度范围，提高棒材的机械性能。在这一工艺中，十分重要的环节是冷却 水量的多少(闭环自动控制模型的建立)，这决定了最终的控制目标的稳定与否。在传统设 备中存在以下问题1)钢筋在轧制过程中，由于加热温度不均勻、轧制节奏不稳定等原因， 引起终轧温度和冷却后自回火温度的渡动，导致力学性能的勻质性差。2、冷却器的水量靠 手动调节，效率较低，精度差，轧制时不能随钢筋的温度变化自动进行水量调整。幻冷床上 两个自回火温度检测点不能反映钢筋长度上的温度分布情况。4)生产工艺参数，除温度外， 全部靠人工记录，无数据处理功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种根据工厂的实际冷却条件，设计一套棒材 轧后控制冷却闭环自动控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种棒材轧后冷却闭环自动控 制系统，包括控制主机，控制器操作盘，运行信号检测，压力、温度传感器，流量传感器，运行 信号反馈，所述的控制器操作盘和运行信号检测分别通过两个输入模块与第一控制主机相 连，所述的压力、温度传感器通过模数转换模块与第一控制主机相连，两个流量传感器分别 通过第二控制主机和第三控制主机与第一控制主机相连，运行信号反馈和水泵控制器均与 第三控制主机相连；所述的第一控制主机通过通讯接口与微型计算机相连；所述的第一控 制主机通过输出模块分别与模拟显示屏、电气控制器、各种功能执行器相连，所述的电气控 制器与流量调节执行器相接。所述的微型计算机分别与键盘、显示器、打印机和数据存储器相接。一种使用权利要求1所述的一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统的方法，包括下 列步骤(1)根据棒材的规格、化学成分、冷却水温度，确定棒材冷却前、后的温度期望值和 相应的基本水量；(2)半成品棒材进入精轧机组后，通过设置在精轧机组进口的高温计连续测量轧 件的温度，将其反馈到控制主机PLC中，由控制主机预测轧件的终轧温度，调整压力水泵站 的水量和水压，控制主机PLC向压力水泵站发出指令，调节压力水电动阀门的开或关；(3)通过设置在终轧机后、冷却区前的高温计连续测量棒材温度，将其反馈到控制 主机PLC中，通过对棒材终轧温度实测值和预测值对比，控制主机实时调节压力水泵站的 水量和水压，或通过操作面板人工干预，实时调节水量和水压；(4)棒材从终轧机出来后，进入穿水冷却区进行高效、强制冷却，钢筋经倍尺飞剪 分段剪切后上冷床进行空冷，进入自回火阶段，最后使心部和表面温度趋于一致；(5)钢筋在冷床上的移送过程中，设置在冷床上的高温计测量的温度反馈到控制 主机PLC中，控制主机PLC根据得到的钢筋温度进行计算，预测钢筋的机械性能，根据钢筋 不同强度级别的要求，通过检测棒材冷却前的温度，自动调整水量，进行实时控制，并且通 过检测自回火温度，修正冷却水量，形成闭环控制，将棒材的自回火温度控制在最佳工艺范 围内，以得到同一强度级别的高强度钢筋，并将温度曲线、生产工艺参数实时记录。有益效果本专利技术可根据钢筋的温度变化自动调节水量，效率高，精度高，终轧温度和冷却后 自回火温度的平稳，力学性能的勻质性好。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图中①过程控制系统；②检测仪表系统；③数据处理及生产管理系统；④流量调 节系统。图2为本专利技术控制系统配置图。图3为本专利技术人机交互监控的主画面。图4为本专利技术人机交互监控的参数设定画面。图5为本专利技术人机交互监控的趋势棒图画面。图6为本专利技术人机交互监控的报警画面。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。如图1所示，本专利技术包括控制主机，控制器操作盘，运行信号检测，压力、温度传感 器，流量传感器，运行信号反馈，所述的控制器操作盘和运行信号检测分别通过两个输入模 块与第一控制主机相连，所述的压力、温度传感器通过模数转换模块与第一控制主机相连， 两个流量传感器分别通过第二控制主机和第三控制主机与第一控制主机相连，运行信号反 馈和水泵控制器均与第三控制主机相连；所述的第一控制主机通过通讯接口与微型计算机 相连；所述的第一控制主机通过输出模块分别与模拟显示屏、电气控制器、各种功能执行器 相连，所述的电气控制器与流量调节执行器相接。所述的微型计算机分别与键盘、显示器、 打印机和数据存储器相接。根据棒材的规格、化学成分、冷却水温度，自动求出棒材冷却前、后的温度期望值 和相应的基本水量；半成品棒材进入精轧机组后，通过设置在精轧机组进口的高温计连续测量轧件的温度并同时反馈到主控PLC中，通过相应的数学模型计算，预测轧件的终轧温 度，并由此调整压力水泵站的水量和水压，PLC向压力水泵站发出指令，调节压力水电动阀 门的开或关。通过设置在终轧机后，冷却区前的高温计连续测量棒材温度，同时反馈到主控 PLC中，经过棒材终轧温度实测值和预测值对比，对棒材冷却温度数学模型进行自适应调 整，实时调节压力水泵站的水量和水压，同时也可以通过操作面板人工干预，实时调节水量 和水压。棒材从终轧机出来后，进入穿水冷却区进行高效、强制冷却，钢筋表面温度急剧降 至400°C以下，钢筋表面层产生马氏体转变，形成淬火马氏体，而心部仍然是奥氏体组织，钢 筋经倍尺飞剪分段剪切后上冷床进行空冷。由于钢筋截面上温度梯度大，心部热量向表面 传导，使表面层淬火马氏体发生回火转变，形成回火马氏体，心部奥氏体组织形成细珠光体 和细铁素体，进入自回火阶段，最后使心部和表面温度趋于一致。钢筋在冷床上移送过程 中，通过设置冷床高温计测量的温度反馈到主控PLC中，主控PLC根据得到的钢筋温度进行 计算，预测钢筋的机械性能，根据钢筋不同强度级别的要求，通过检测棒材冷却前的温度， 自动调整水量，进行实时控制，并且通过检测自回火温度，修正冷却水量，形成闭环控制，将 棒材的自回火温度控制在最佳工艺范围内，以得到同一强度级别的高强度钢筋，并将温度 曲线、生产工艺参数实时记录。其控制流程图见图1、系统配置见图2。数学模型(1)始冷温度预报数学模型」Γ2 = (乂 + (T1 + 273)3 — 273(火)式中T2 控制冷却装置入口处棒材的温度；A 常数，A = 6 X IO^t1 ε σ /Cp P R ；T1 精轧机入口处棒材的温度(2)参数给定数学模型棒材冷却前温度期望值Tib = Aki Φ+Bki式中Tib 冷却前温度期望值/°C ；Aki 回归参数；Φ 钢筋规格参数；Bki 常数项。棒材冷却后温度(自回火温度)期望值T3B = Ak2 Φ+Bk2C叫+Ck2T5式中T3b 冷却后自回火温度期望值/°C。Cetl 碳当量，Cetl = C+Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统，包括控制主机，控制器操作盘，运行信号检测，压力、温度传感器，流量传感器，运行信号反馈，其特征在于：所述的控制器操作盘和运行信号检测分别通过两个输入模块与第一控制主机相连，所述的压力、温度传感器通过模数转换模块与第一控制主机相连，两个流量传感器分别通过第二控制主机和第三控制主机与第一控制主机相连，运行信号反馈和水泵控制器均与第三控制主机相连；所述的第一控制主机通过通讯接口与微型计算机相连；所述的第一控制主机通过输出模块分别与模拟显示屏、电气控制器、各种功能执行器相连，所述的电气控制器与流量调节执行器相接。

【技术特征摘要】
1.一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统，包括控制主机，控制器操作盘，运行信号检 测，压力、温度传感器，流量传感器，运行信号反馈，其特征在于所述的控制器操作盘和运 行信号检测分别通过两个输入模块与第一控制主机相连，所述的压力、温度传感器通过模 数转换模块与第一控制主机相连，两个流量传感器分别通过第二控制主机和第三控制主机 与第一控制主机相连，运行信号反馈和水泵控制器均与第三控制主机相连；所述的第一控 制主机通过通讯接口与微型计算机相连；所述的第一控制主机通过输出模块分别与模拟显 示屏、电气控制器、各种功能执行器相连，所述的电气控制器与流量调节执行器相接。2.根据权利要求1所述的一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统，其特征在于所述的 微型计算机分别与键盘、显示器、打印机和数据存储器相接。3.一种使用权利要求1所述的一种棒材轧后冷却闭环自动控制系统的方法，其特征在 于包括下列步骤(1)根据棒材的规格、化学成分、冷却水温度，确定棒材冷却前、后的温度期望值和相应 的基本水量；(2)半成品棒材进入精轧机组后，通过设置在精轧机组进口的高温计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫东，肖轶，吕云勇，
申请(专利权)人：南通宝钢钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：32