CN103599950A - 一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，包括冷却单元、运输辊、变频器和PLC，PLC包括中央处理器和通讯模块，中央处理器通过通讯模块与变频器相连，所述中央处理器通过现场总线与轧机控制系统相连。本发明还公开了一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，步骤如下：一、PLC获取钢板轧制数据；二、对钢板采取加速冷却；三、设定钢板的初始速度V₀和终止速度V₁，中央处理器钢板的加速度A；四、中央处理器计算钢板的实时速度V；五、所述中央处理器将实时速度V传送给运输辊；六、运输辊以实时速度V带动钢板运行，直至钢板离开冷却单元。本发明具有使钢板冷却更均匀、提高钢板组织性能的特点，可以广泛应用于冶金行业。

Description

一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金行业钢板冷却控制技术领域，特别是涉及一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置及方法。 

背景技术

钢板冷却控制旨在通过控制钢板的温度达到控制钢板的相变组织的目的，从而提高钢板的力学性能。它降低了炼钢工序对微合金资源的消耗，同时也节约了能源。但钢板在控制冷却过程中如果横向、纵向、厚度方向上的冷却不均，不仅影响钢板微观组织的均匀性，而且不利于冷却后钢板板形的控制。在现有的中厚板实际生产过程中，钢板控制冷却时钢板运行速度采用恒定辊速。当冷却钢板长度较短时，钢板头、尾进入冷却区域的时间间隔较短，钢板头部与钢板尾部进入快冷区域的温度差控制在约10℃左右，钢板终冷温度在纵向上相差不大。但当钢板长度较长时，由于钢板头、尾进入冷却区域的时间间隔较长，钢板头部与钢板尾部进入快冷区域的温度差较大，温度相差最大可以达到100，℃导致钢板终冷温度在纵向上相差较大，并由于这种较大的差别性影响到了钢板头、尾微观组织的差异性，而钢板的性能取样位置位于其尾部，在此情况下钢板尾部的性能就无法代表钢板的整体性能。因此必须采取一定的方法改善钢板纵向上冷却均匀性，缩小钢板头、尾进入快冷区域的温度差，保证钢板整体力学性能的均匀性。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置及方法，使其具有使钢板冷却更均匀、提高钢板组织性能的特点。 

本发明提供的一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，包括冷却单元、位于冷却单元内的运输辊、与运输辊一一对应并电连接的变频器以及与变频器电电连接的PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器），所述PLC包括中央处理器和通讯模块，所述中央处理器通过通讯模块与变频器相连，所述中央处理器通过现场总线与轧机控制系统相连，所述中央处理器根据设定好的需要加速冷却的钢板在冷却单元中运行的初始速度V₀和终止速度V₁，计算钢板在冷却单元中的加速度A，以及通过初始速度V₀和加速度A计算钢板在冷却单元中的实时速度V。 

在上述技术方案中，每个运输辊均设有用于反馈运输辊辊道速度 

的编码器，所述编码器依次通过变频器和通讯模块与中央处理器相连。 

在上述技术方案中，所述冷却单元的入口和出口分别设有光栅，所述光栅通过通讯模块与中央处理器相连。 

在上述技术方案中，所述现场总线为工业以太网。 

本发明提供的一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，包括如下步骤：一、PLC的中央处理器通过现场总线从轧机控制系统获取钢板的轧制数据；二、分析钢板的轧制数据并确定对钢板采取加速冷却；三、对需要加速冷却的钢板设定钢板进入冷却单元的初始速度V₀和尾部离开冷却单元的终止速度V₁，所述中央处理器根据初始速度V₀和终止速度V₁计算钢板在冷却单元中的加速度A；四、当钢板开始进入 冷却单元，所述中央处理器开始根据初始速度V₀和加速度A计算钢板在冷却单元中运行的实时速度V；五、所述中央处理器通过通讯模块将实时速度V传送给变频器，所述变频器将实时速度V传送给与其对应的运输辊；六、运输辊以计算好的实时速度V带动钢板向冷却单元出口运行，直至钢板离开冷却单元。 

在上述技术方案中，在步骤五中，编码器依次通过变频器和通讯模块将运输辊的辊道速度反馈给中央处理器。 

在上述技术方案中，在步骤四中，冷却单元入口的光栅通过通讯模块将钢板进入冷却单元的信号传送至中央处理器；在步骤六中，冷却单元出口的光栅通过通讯模块将钢板离开冷却单元的信号传送至中央处理器。 

在上述技术方案中，所述现场总线为工业以太网。 

本发明提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置及方法，具有以下有益效果：PLC的中央处理器通过现场总线从轧机控制系统获取包括长度L、温度和强度等钢板的轧制数据。操作人员通过分析钢板的轧制数据，对需要加速冷却的钢板设定钢板进入冷却单元的初始速度V₀和尾部离开冷却单元的终止速度V₁。PLC根据轧制的钢板的长度L和冷却单元的水平长度L₀，得到钢板经过冷却单元时运动的总位移S=L+L₀，随后根据加速度公式2AS=V₁ ²-V₀ ²，自动计算此钢板在冷却单元中的加速度A，并通过V=V₀+AT算出钢板在冷却单元中的实时速度（T为钢板在冷却单元中的实际运行时间）。同时，PLC还将V与通过编码器反馈回来的运输辊的辊道速度

进行对比，使钢板能按预定时间通过冷却单元，达到加速冷却的目的。 

自本发明实施以来，钢板经冷却单元冷却后沿长度方向温度差异由使用前100℃降低至目前30℃以内，薄规格长钢板检测合格率由此 前的85%提升至95%以上，对钢板沿长度方向微观组织进行解剖分析，均一稳定，完全达到设计要求。同时，本发明也为薄规格TMCP（Thermo Mechanical Control Process，热机械控制工艺）工艺品种成功实施提供了质量保障。 

附图说明

图1为本发明中当钢板在冷却单元中运行时的结构示意图； 

图2为本发明提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置的结构示意图； 

图3为本发明提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法的流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。 

参见图1至图2，本发明提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，包括冷却单元1、位于冷却单元1内的运输辊2、变频器3、包括中央处理器4.1和通讯模块4.2的PLC4、编码器7和光栅8。 

所述变频器3与运输辊2一一对应并电连接，所述中央处理器4.1通过通讯模块4.2与变频器3相连，所述中央处理器4.1通过现场总线5与轧机控制系统6相连，在本实施例中，所述现场总线5为工业以太网。所述中央处理器4.1根据设定好的需要加速冷却的钢板9在冷却单元1中运行的初始速度V₀和终止速度V₁，计算钢板9在冷却单元1中的加速度A，以及通过初始速度V₀和加速度A计算钢板9在冷却单元1中的实时速度V。 

每个运输辊2均设有用于反馈运输辊2辊道速度

的编码器7， 所述编码器7依次通过变频器3和通讯模块4.2与中央处理器4.1相连。 

所述冷却单元1的入口和出口分别设有光栅8，所述光栅8通过通讯模块4.2与中央处理器4.1相连。 

本发明提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，包括如下步骤： 

一、PLC4的中央处理器4.1通过现场总线5从轧机控制系统6获取包括长度L、温度和韧性等钢板9的轧制数据。 

二、操作人员分析钢板9的轧制数据，并对需要加速冷却的钢板9确定采取加速冷却的手段。 

三、对需要加速冷却的钢板9设定钢板进入冷却单元1的初始速度V₀和尾部离开冷却单元1的终止速度V₁，所述中央处理器4.1根据初始速度V₀和终止速度V₁计算钢板9在冷却单元1中的加速度A。 

四、当钢板9开始进入冷却单元1时，冷却单元1入口的光栅8通过通讯模块4.2将钢板9信号传送至中央处理器4.1，所述中央处理器4.1结合前面工序的编码器反馈回来的信号确定钢板9进入冷却单元1的具体时间；当钢板9进入冷却单元1后，所述中央处理器4.1开始根据初始速度V₀和加速度A计算钢板9在冷却单元1中运行的实时速度V。 

五、所述中央处理器4.1通过通讯模块4.2将实时速度V传送给变频器3，所述变频器3将实时速度V传送给与其对应的运输辊2，同时，编码器7依次通过变频器3和通讯模块4.2将运输辊2的辊道速度反馈给中央处理器4.1。 

六、运输辊2以计算好的实时速度V带动钢板9向冷却单元1出口运行，直至钢板9离开冷却单元1，冷却单元1出口的光栅8通过通讯模块4.2将钢板9离开冷却单元1的信号传送至中央处理器 4.1。 

操作人员通过分析钢板9的轧制数据，对需要加速冷却的钢板9设定钢板9进入冷却单元1的初始速度V₀和尾部离开冷却单元1的终止速度V₁。PLC4根据轧制的钢板9的长度L和冷却单元1的水平长度L₀，得到钢板9经过冷却单元1时运动的总位移S=L+L₀，随后根据加速度公式2AS=V₁ ²-V₀ ²，自动计算此钢板9在冷却单元1中的加速度A，并通过V=V₀+AT算出钢板9在冷却单元1中的实时速度（T为钢板9在冷却单元1中的实际运行时间）。同时，PLC4还将V与通过编码器7反馈回来的运输辊2的辊道速度V进行对比，使钢板9能按预定时间通过冷却单元1，达到加速冷却的目的。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 

Claims (8)

1.一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，包括冷却单元（1）、位于冷却单元（1）内的运输辊（2）、与运输辊（2）一一对应并电连接的变频器（3）以及与变频器（3）电连接的PLC（4），其特征在于：所述PLC（4）包括中央处理器（4.1）和通讯模块（4.2），所述中央处理器（4.1）通过通讯模块（4.2）与变频器（3）相连，所述中央处理器（4.1）通过现场总线（5）与轧机控制系统（6）相连，

所述中央处理器（4.1）根据设定好的需要加速冷却的钢板（9）在冷却单元（1）中运行的初始速度V₀和终止速度V₁，计算钢板（9）在冷却单元（1）中的加速度A，以及通过初始速度V₀和加速度A计算钢板（9）在冷却单元（1）中的实时速度V。

2.根据权利要求1所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，其特征在于：每个运输辊（2）均设有用于反馈运输辊（2）辊道速度的编码器（7），所述编码器（7）依次通过变频器（3）和通讯模块（4.2）与中央处理器（4.1）相连。

3.根据权利要求1或2所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，其特征在于：所述冷却单元（1）的入口和出口分别设有光栅（8），所述光栅（8）通过通讯模块（4.2）与中央处理器（4.1）相连。

4.根据权利要求1或2所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，其特征在于：所述现场总线（5）为工业以太网。

5.一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，其特征在于：包括如下步骤：

一、PLC（4）的中央处理器（4.1）通过现场总线（5）从轧机控制系统（6）获取钢板（9）的轧制数据；

二、分析钢板（9）的轧制数据并确定对钢板（9）采取加速冷却；

三、对需要加速冷却的钢板（9）设定钢板进入冷却单元（1）的初始速度V₀和尾部离开冷却单元（1）的终止速度V₁，所述中央处理器（4.1）根据初始速度V₀和终止速度V₁计算钢板（9）在冷却单元（1）中的加速度A；

四、当钢板（9）开始进入冷却单元（1），所述中央处理器（4.1）开始根据初始速度V₀和加速度A计算钢板（9）在冷却单元（1）中运行的实时速度V；

五、所述中央处理器（4.1）通过通讯模块（4.2）将实时速度V传送给变频器（3），所述变频器（3）将实时速度V传送给与其对应的运输辊（2）；

六、运输辊（2）以计算好的实时速度V带动钢板（9）向冷却单元（1）出口运行，直至钢板（9）离开冷却单元（1）。

6.根据权利要求5所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，其特征在于：在步骤五中，编码器（7）依次通过变频器（3）和通讯模块（4.2）将运输辊（2）的辊道速度

反馈给中央处理器（4.1）。

7.根据权利要求5或6所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，其特征在于：在步骤四中，冷却单元（1）入口的光栅（8）通过通讯模块（4.2）将钢板（9）进入冷却单元（1）的信号传送至中央处理器（4.1）；在步骤六中，冷却单元（1）出口的光栅（8）通过通讯模块（4.2）将钢板（9）离开冷却单元（1）的信号传送至中央处理器（4.1）。

8.根据权利要求5或6所述的提高钢板冷却均匀性的加速冷却方法，其特征在于：所述现场总线（5）为工业以太网。

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