CN103331309B - 一种可逆式轧机自动控温控轧装置 - Google Patents

Abstract

一种可逆式轧机自动控温控轧装置，属于冶金领域，它由温度传感器、位移传感器、压力传感器、工业控制计算机、模拟量输入卡、数字量输入卡和数字量输出卡构成；温度传感器、位移传感器、压力传感器的输出均连接模拟量输入卡的输入，模拟量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入，工业控制计算机的输出连接数字量输出卡的输入，数字量输出卡的输出连接轧钢机控制系统；轧钢机的道次信号处理器的输出连接数字量输入卡的输入，数字量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入。本发明提高了轧机设备对钢板进行控温控轧的工艺控制精度，实现了钢板控温控轧自动化。

Description

一种可逆式轧机自动控温控轧装置

技术领域

本发明公开了一种可逆式轧机自动控温控轧装置，属轧钢自动化控制技术领域，具体涉及板带轧机在轧制过程中为达到大幅提升钢板的综合性能，在一定的变形温度、冷却速度控制下对钢板进行自动控温控轧的装置及方法。

背景技术

在轧钢过程中，通过适当的控制钢的化学成份、加热温度、变形温度、变形条件、冷却温度等工艺参数可大幅提升钢板的综合性能。在不锈热轧厂有许多钢种需要进行控温控轧，对此类钢种进行控温控轧时都是通过人工进行控温控轧，如开轧温度、冷却温度、终轧温度等，而个人轧制水平差异很难保证控温控轧的高水平及高控制精度，由于钢坯性能在轧制中并不能实测，在钢板最终轧完之后只能抽检一小批钢板的部分试料进行化验，绝大部分钢板都直接送到用户手中，没有实时记录，这样一旦在用户使用过程中出现了钢板性能问题，很难进行善后处理，也不利于钢板质量的进一步提高。

太钢不锈热轧厂四辊轧机为可逆式轧机，在轧制钢板过程中，加热的钢坯需多次轧制才能成型，轧制是通过调节轧辊之间的辊缝来完成的，每轧完一次，钢板厚度往小变化一次，叫做一道次。在对一些需控温控轧的钢坯进行轧制时，对于每道次的轧制的温度有着严格的工艺要求，必须严格按照工艺要求进行控温控轧。对于必须进行控温轧制的特种钢种，要求在一些道次上必须按照一定的温度进行轧制，尤其是在第一道次和最终道次进行轧制时温度必须控制在一定精度范围内。

发明内容

本发明目的是：为了提高轧钢精度，提高产品质量。

本发明的技术方案：

一种可逆式轧机自动控温控轧装置，由温度传感器、位移传感器、压力传感器、工业控制计算机、模拟量输入卡、数字量输入卡和数字量输出卡构成。

温度传感器、位移传感器、压力传感器的输出均连接模拟量输入卡的输入，模拟量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入，工业控制计算机的输出连接数字量输出卡的输入，数字量输出卡的输出连接轧钢机控制系统；

轧钢机的道次信号处理器的输出连接数字量输入卡的输入，数字量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入。

所述模拟量输入卡为8路12位模拟量输入卡；

所述数字量输入卡为32位数字量输入卡。

所述数字量输出卡为16位数字量输出卡。

一种可逆式轧机自动控温控轧方法，根据钢种的工艺要求进行不同道次的温度控制，当钢坯温度按照工艺在特定的道次达到所需要温度时，该装置发出控制信号进行相应轧制，当钢坯温度未达所需的温度时该装置发出控制信号不能进行轧制或进行其它相应处理。

红外测温仪所测到的钢板温度信号、压力传感器所测到的轧制压力信号、位移传感器所测到的辊缝信号以及辊缝设定信号通过工业控制计算机的模拟量输入卡进入工业控制计算机系统，道次信号通过数字量输入卡输入工业控制计算机系统，预先在计算机中已存储着所有控温控轧工艺，控温控轧时按钢种进行选择；输出控制信号通过数字量输出卡输出开关控制信号，按轧制充许要求以控制轧制设备。

    轧制前预先按钢种要求选择控温控轧工艺，当钢板坯料进行第一道轧制时，温度传感器首先检测到钢坯来料温度，按正常轧制，来料的钢坯温度都大于控温控轧工艺所要求的工艺开轧温度，这时计算机对轧制设备输出一封锁信号，轧制辊道停止转动，轧制处于停轧状态，这时对钢坯进行控温处理，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号；当钢坯温度降至工艺开轧温度范围内时，计算机输出充许控制信号，充许轧制设备进行轧制，启动压下程序进行轧制，轧制辊道进行运转，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示绿色通过标示信号；直至钢坯进行最终道次的轧制，若钢坯温度在终轧工艺温度范围内时，工业控制计算机通过程序发出一控制信号充许进行轧制，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示绿色标示信号，轧制设备完成最终道次的轧制；若钢坯温度高于工艺终轧温度，计算机对轧制设备输出封锁信号，轧制设备被封锁，处于停轧状态，这时对钢坯进行控温，同时在计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号；直到钢坯温度降至工艺终轧温度精度以内时再次启动轧制设备进行轧制。

在开轧道次与终轧道次中发生钢坯温度低于工艺开轧温度或工艺终轧温度时，工业控制计算机通过数字量输出卡输出一警示信号提醒操作工此钢板为非计划进行相关报废或其它非正常轧制程序，同时在计算机显示屏幕上显示出非计划轧制的提示。

   在轧制过程中工业控制计算机每道次的钢温、轧制压力、轧制压下量、道次数、班组、轧制人员、炉号以表格的形式存盘。

本发明提高了轧机设备对钢板进行控温控轧的工艺控制精度，实现了钢板控温控轧自动化，为进行钢板控温控轧工艺的进一步提升奠定了基础。该装置通用性强，使用方便、可靠，移植方便，可应用可逆式中板轧机钢等大型设备，非常适合在冶金行业板带轧机类似工艺场合进行推广。

附图说明

图1是本发明实施例的可逆式轧机自动控温控轧装置的结构框图。

图2是本发明可逆式轧机自动控温控轧轧制程序框图。

具体实施方式

图1所示，一种自动控温控轧装置硬件构成如下：研华工业控制计算机一台、8通道12位模拟量输入卡一块、32位数字量输入卡一块、16位数字量输出卡一块、红外测温仪一台、辊缝传感器四台、轧制压力传感器2台。

图中，TS为红外温度传感器用于测量钢坯温度，其输出一路钢温信号T送至模拟量输入卡AD-8；DS为四台辊缝传感器用于测量轧辊两侧辊缝，其输出四路辊缝信号S1、S2、S3、S4送至模拟量输入卡AD-8；PS为两台压力传感器其输出两路轧制压力信号P1、P2送至模拟量输入卡；来自压下控制系统辊缝设定信号SD送至模拟量输入卡；

AD-8为模拟量输入卡，把来自现场的信号经AD转换后送至工业控制计算机IPC。DI-32为数字量输入卡把道次信号的数字信号以数字量的形式送入工业控制计算机IPC。工业控制计算机IPC输出的轧钢充许信号OP经数字量输出卡DO送至轧钢控制设备。 

本发明的软件采用国产组态软件MCGS进行编制，软件轧制控制程序方法如下：

1、 首先通过人工根据钢种选取控温控轧工艺开轧温度范围，工艺终轧温度范围，各种控温控轧工艺已预先存储在计算机中，人工在计算机上点取钢种进行控温控轧工艺读取（该工艺已预先存储在计算机中）。通过AI板卡读取钢温、辊缝、轧制压力、辊缝设定信号，通过DI-32卡读取道次信号，并对这些信号进行相应处理，一方面在计算机上可进行显示，另一方面与所选轧制钢种的控温控轧工艺进行比较。

2、判断是否第一道次：如果判断为否，转至最终道次判断程序；

如果判断为是，进行比较钢坯温度是否在开轧工艺范围内，如果钢坯温度大于工艺开轧温度范围，发出封锁信号，不充许轧制设备进行轧制，继续降温等待；如果钢温在工艺开轧温度范围内，则发出充许信号，轧制设备开始进行轧制，这时计算机开始把开轧的钢温、压力、辊缝设定、辊缝、道次载入数据库；如果钢温小于工艺开轧温度范围，则走非正常计划轧钢程序，这种情况是由于设备故障延误轧钢时间所造成，这时的钢坯已经不符合已选工艺质量要求，只能进行判废或按其它工艺进行轧制,然后转至返回。

3、在最终道次道程序判断程序中，对道次进行判断：若判断不是最终道次，继续轧制并且记录每道次的钢温、压力、辊缝设定、辊缝、道次载入计算机数据库；若判断是，最终道次转至钢温与终轧温度比较程序。

4、在钢坯温度与工艺终轧温度比较程序中，判断钢坯温度是否大于终轧工艺温度范围：若钢坯温度大于工艺终轧温度范围，发出封锁信号，不充许轧制设备进行轧制，等待至钢坯温度降至工艺终轧温度；如果钢坯温度小于工艺终轧温度转至走非正常计划轧钢程序，转至返回；若钢坯温度等于工艺终轧温度，则发出充许轧制信号，充许轧制设备进行轧制，进行终道次的轧制，记录终轧的钢温、压力、辊缝设定、辊缝、道次转至返回。

一种自动控温控轧装置系统的使用方法：

    在一种自动控温控轧装置中，由红外测温仪所测到的钢坯温度信号、压力传感器所测到的轧制压力信号、位移传感器所测到的辊缝信号、辊缝设定信号通过计算机的模拟量AI输入卡进入工业计算机控制系统，道次信号通过数字理输入DI板卡输入计算机控制系统，预先在计算机中已存储着所有控温控轧工艺，进行控温控轧时按钢种进行选择即可。输出控制信号通过计算机数字输出板DO卡输出开关控制信号，按轧制充许要求以控制轧制设备。

   控温控轧控制过程如下：轧制前预先按钢种要求选择控温控轧工艺，当钢坯进行第一道轧制时，红外测温仪首先检测到钢坯来料温度，按正常轧制，来料的钢坯温度都大于工艺所要求的工艺开轧温度，这时计算机对轧制设备输出一封锁信号，轧制辊道停止转动，轧制处于停轧状态，这时对钢坯进行控温，同时在计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号。当钢坯温度降至工艺开轧温度范围内时，计算机输出充许控制信号，充许轧制设备进行轧制，启动压下程序进行轧制，轧制辊道可以进行运转，同时在计算机屏幕上显示绿色通过标示信号。直至钢板进行最后一道次轧制，若钢坯温度在工艺终轧温度范围内时，计算机通过程序发出一控制信号充许进行轧制，同时在计算机屏幕上显示绿色标示信号，轧制设备完成最终道次的轧制，若钢坯温度高于工艺终轧温度，计算机对轧制设备输出封锁信号，轧制设备被封锁，处于停轧状态，这时对钢坯进行控温，同时在计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号，直到温度降至工艺终轧温度以内时再次启动轧制设备进行轧制。在开轧道次与终轧道次中有可能发生钢坯温度低于工艺开轧温度或工艺终轧温度的情况，这时计算机通过DO卡输出一警信号提醒操作工此钢板为非计划进行相关报废或进行其它非正常轧制程序，同时在计算机屏幕上也显示出非计划轧制的提示。

   在轧制过程中计算机每道次的钢温、轧制压力、轧制压下量、道次数以及相关数据如：班组、轧制人员、炉号以表格的形式存盘为以后查找立据。

 太钢不锈热轧厂四辊轧机为可逆式中板轧机，在生产中要轧制大量的需控温控轧的钢种，以满其特殊性能要求，以往都是采用人工控制方法进行控温控轧，由于每个人的手法差异，很难保证控温控轧的高水平及高控制精度，而且由于没有实时记录，一旦日后发现质量问题很难在控轧工艺或个人操作上查找原因，为此采用了控温控轧装置，对钢温、轧制压力、轧制压下量、压下道次、压下辊缝、进行采样，按照钢种工艺要求对钢板进行工艺控温轧制，当钢板温度满足工艺开轧或终轧控温条件时，计算机发出充许轧制信号，充许轧制设备进行轧制，一方面提醒工进行操作，当钢板温度大于开轧或工艺终轧控温条件时，计算机发出封锁信号，一方面提醒操作工不能进行轧制，另一方面从硬件上进行封锁，不充许轧制设备进行压下程序的操作，从而在控制系统上有力的保证了控温轧制严格按照工艺要求进行轧制。当由于其它原因造成钢板温度低于工艺开轧、工艺终轧温度时计算机发出报警信号提醒操作工走非计划轧制程序以避免废钢出厂，这样就从设备上对控温控轧的钢板质量提供了保证，别一方面若日后钢板质检发现有问题还可以查询以往的实时记录，对钢板质量从工艺、设备上、操作上进行分析做为提升质量的有效措施。

本发明在山西太钢不锈钢股份有限公司试用一年以来，运行稳定可靠，维护简单，非常显著的提高了生产效率，控轧钢板的异议率大大降低，年创效达100万元以上。

年创效计算过程：以异议率降低3%计算，每年需控制的钢板为10000吨，每吨钢板成本为0.5万元，那么10000*3%*0.5=150万元 。 

Claims (4)

1.一种可逆式轧机自动控温控轧装置，它由温度传感器、位移传感器、压力传感器、工业控制计算机、模拟量输入卡、数字量输入卡和数字量输出卡构成；温度传感器、位移传感器、压力传感器的输出均连接模拟量输入卡的输入，模拟量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入，工业控制计算机的输出连接数字量输出卡的输入，数字量输出卡的输出连接轧钢机控制系统；轧钢机的道次信号处理器的输出连接数字量输入卡的输入，数字量输入卡的输出连接工业控制计算机的输入，其特征是红外测温仪所测到的钢板温度信号、压力传感器所测到的轧制压力信号、位移传感器所测到的辊缝信号、辊缝设定信号通过工业控制计算机的模拟量输入卡进入工业控制计算机系统，道次信号通过数字量输入卡输入工业控制计算机系统，预先在计算机中已存储着所有控温工艺，控轧时按钢种进行选择；输出控制信号通过数字量输出卡输出开关控制信号，按轧制允许要求以控制轧制设备。

2.根据权利要求1所述的一种可逆式轧机自动控温控轧装置，其特征是它的控制方法是：轧制前预先按钢种要求选择控温工艺，当钢板坯料进行第一道轧制时，温度传感器首先检测到钢板来料温度，按正常轧制，来料的钢坯温度都大于工艺所要求的开轧温度，这时计算机对轧制设备输出一封锁信号，轧制辊道停止转动，轧制处于停轧状态，这时对钢坯进行控温，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号；当钢坯温度降至工艺开轧温度范围内时，计算机输出允许控制信号，允许轧制设备进行轧制，启动压下程序进行轧制，轧制辊道进行运转，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示绿色通过标示信号；直至钢坯进行最后一道次轧制，若钢坯温度在工艺终轧温度范围内时，工业控制计算机通过程序发出一控制信号允许进行轧制，同时在工业控制计算机显示屏幕上显示绿色标示信号，轧制设备完成最终道次的轧制；若钢坯温度高于工艺终轧温度，计算机对轧制设备输出封锁信号，轧制设备被封锁，处于停轧状态，这时对钢坯进行控温，同时在计算机显示屏幕上显示红色封锁标示信号；直到温度降至终轧温精度以内时再次启动轧制设备进行轧制。

3.根据权利要求2所述的一种可逆式轧机自动控温控轧装置，其特征是在开轧道次与终轧道次中发生钢坯温度低于工艺开轧温度或工艺终轧温度时，工业控制计算机通过数字量输出卡输出一警示信号提醒操作工此钢板为非计划进行相关报废或其它非正常轧制，同时在计算机显示屏幕上显示出非计划轧制的提示。

4.根据权利要求2所述的一种可逆式轧机自动控温控轧装置，其特征是在轧制过程中工业控制计算机每道次的钢温、轧制压力、轧制压下量、道次数、班组、轧制人员、炉号以表格的形式存盘。