本實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(chǎn)品性能。
熱軋棒線材預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。在熱軋棒線材預水冷裝置中，如何實現(xiàn)水冷通道的轉(zhuǎn)換、如何實現(xiàn)噴嘴的啟閉、如何實現(xiàn)對流量溫度的檢測和控制是一個系統(tǒng)且復雜的問題，因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、功能全面的熱軋棒線材預水冷裝置控制系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)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(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動控制，可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇水箱內(nèi)任意冷卻噴嘴對軋件進行冷卻，可以判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身的問題，冷卻效果好。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是：
一種熱軋棒線材預水冷裝置控制系統(tǒng)，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計、PLC控制器和人機界面，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應(yīng)，所有供水支路匯至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路將排水主路和供水主路連接，供水主路上設(shè)有電磁流量計，供水主路和排水主路上均設(shè)有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，所有供水支路和排水支路上均設(shè)有快速氣動切斷閥，所有供水支路上快速氣動切斷閥的下游均設(shè)有氣動三通球閥，氣動三通球閥的第一端口與所在供水支路的快速氣動切斷閥連接、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，供氣支路與所有的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、快速氣動切斷閥和氣動三通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，高溫計設(shè)在冷卻水箱上、下游的導槽上，高溫計、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、電磁流量計、快速氣動切斷閥、氣動三通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(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導槽的兩段之間。
進一步地，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。
進一步地，壓力變送器附近設(shè)有壓力表。
進一步地，供水主路上的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥設(shè)有旁通管路。
進一步地，供氣管路和供水管路上設(shè)有壓力表。
進一步地，供氣主路上設(shè)有氣動三聯(lián)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(shè)有為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的殼體表面降溫的降溫噴嘴。
本實用新型的有益效果是：
1.該系統(tǒng)可以實現(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——高溫計實時輸出軋件在冷卻水箱下游導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下游導槽上的溫度為軋件進入精軋機組的實際溫度，PLC控制器通過實際溫度和設(shè)定目標溫度調(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值；流量閉環(huán)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(shè)定目標流量調(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值，手動控制——人機界面手動設(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；高溫計可以檢測軋件在冷卻水箱上、下游導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導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槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身的問題；當上一根鋼通過預水冷裝置后，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，防止下一根鋼進行冷卻時，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果；供水支路上的快速氣動切斷閥用于控制所有冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，排水支路上的快速氣動切斷閥用于控制當水箱不使用水時將水排泄，防止管路憋壓；氣動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，電磁閥用于控制對應(yīng)干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇水箱內(nèi)任意冷卻噴嘴對軋件進行冷卻。
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，當水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時報警，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。
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、PI0128-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；SV0108-SV0115、SV0134-SV0136為快速氣動切斷閥；SV0116～SV0123為氣動三通球閥；SV0124-SV0127為電磁閥。
具體實施方式
下面結(jié)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個干燥噴嘴、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(shè)計熱軋棒線材預水冷裝置控制系統(tǒng)。值得說明的是，在實際應(yīng)用中，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、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，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應(yīng)，所有供水支路匯至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路將排水主路和供水主路連接，供水主路上設(shè)有電磁流量計FET0107，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)，所有供水支路和排水支路上均設(shè)有快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115、SV0134-SV0136)，所有供水支路上快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115)的下游均設(shè)有氣動三通球閥(SV0116～SV0123)，氣動三通球閥(SV0116～SV0123)的第一端口與所在供水支路的快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115)連接、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，供氣支路與所有的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115、SV0134-SV0136)和氣動三通球閥(SV0116～SV0123)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(SV0124-SV0127)，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計設(shè)在冷卻水箱上、下游的導槽上，高溫計、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、電磁流量計FET0107、快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115、SV0134-SV0136)、氣動三通球閥(SV0116～SV0123)和電磁閥(SV0124-SV0127)分別與PLC控制器連接，PLC控制器與人機界面連接。
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行調(diào)節(jié)、不會發(fā)生突變，溫度閉環(huán)控制——高溫計實時輸出軋件在冷卻水箱下游導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱下游導槽上的溫度為軋件進入精軋機組的實際溫度，PLC控制器通過實際溫度和設(shè)定目標溫度調(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)地進行PI調(diào)節(jié))，從而使軋件的溫度控制在目標值；流量閉環(huán)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(shè)定目標流量調(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)地進行PI調(diào)節(jié))，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(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。
具體的，溫度閉環(huán)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(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槽上的溫度為軋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(tǒng)自動地、連續(xù)地進行PI調(diào)節(jié)，輸出用于控制流量調(diào)節(jié)回路，直至達到精度要求為止，為防止由于高溫計檢測出現(xiàn)誤信號而導致調(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，在人機界面上直接對流量進行設(shè)定，系統(tǒng)根據(jù)實際流量自動調(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)進行初次設(shè)定時，可以根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗先設(shè)定一個流量設(shè)定值生產(chǎn)，自學習系統(tǒng)會在這種工作模式下保持學習，投入溫度閉環(huán)控制時，會在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)。預水冷系統(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)驗來設(shè)定流量或手動控制調(diào)節(jié)閥FCV0103開口度，達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)的學習經(jīng)驗，在以后的生產(chǎn)中，自動調(diào)出使用。
高溫計可以檢測軋件在冷卻水箱上、下游導槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導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槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身的問題。
當上一根鋼通過預水冷裝置后，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，防止下一根鋼進行冷卻時，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果。
供水支路上的快速氣動切斷閥(SV0108-SV0115)用于控制所有冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，排水支路上的快速氣動切斷閥(SV0134-SV0136)用于控制所在排水支路是否投入使用，氣動三通球閥(SV0116～SV0123)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(SV0124-SV0127)用于控制對應(yīng)干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準確地控制各個冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇水箱內(nèi)任意冷卻噴嘴對軋件進行冷卻。
在本實施例中，熱軋棒線材預水冷裝置控制系統(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，當水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時報警，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(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。
如圖1所示，在本實施例中，供氣管路和供水管路上設(shè)有壓力表(PI0128-PI0133)。壓力表(PI0128-PI0133)用于監(jiān)測各處壓力。
如圖1所示，在本實施例中，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(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，本實用新型控制靈活，控制精度高，適用于在熱軋棒線材項目中推廣。
應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。