CN103866108A - 厚板淬火机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种厚板淬火机的控制方法，厚板淬火机控制范围包括热处理炉、淬火机和输出辊道，方法包括：预处理步骤，钢板上料并采集钢板参数和处理参数，根据钢板参数和处理参数确定预设淬火模式和预设淬火参数，钢板进入热处理炉对钢板加热和保温；根据预设淬火模式设置淬火机的工作模式，将淬火机的高压段框架和低压段框架设置到位；启动淬火机，检测环境参数并依据环境参数对预设淬火参数进行调节；检测淬火机状态，调整淬火机至正常状态后引导钢板从热处理炉进入淬火机；淬火机依据工作模式和经调节的淬火参数对钢板进行淬火；淬火机停止，淬火机的高压段框架和低压段框架恢复到初始位置，钢板进入输出辊道；在输出辊道上对钢板延伸处理。

Description

厚板淬火机的控制方法

技术领域

本发明涉及冶金工业领域，尤其涉及一种对厚钢板热处理主要设备，厚板淬火机的控制方法。

背景技术

在厚钢板生产过程中，包括冶炼、轧制、热处理等各个工序。热处理根据加热时间、加热温度、出炉后冷却速度的差异分成正火、淬火、回火和退火。与机械零件行业热处理相比，厚钢板热处理加热后冷却过程中的冷却介质通常是水，也可采用风和雾。现有厚钢板淬火常用的是连续式淬火机，厚钢板出炉后一边以一定的速度往前行走，一边通过喷嘴将水喷到厚钢板上进行冷却。

根据工艺需要，连续式淬火机通常前面是高压段，后面是低压段，通过高压段的高压、大流量的水使表面迅速冷却，低压段低压、小流量的水带走钢板芯部返温上来的热量，出淬火机时，要求厚钢板表面温度接近室温。其控制的思想是通过淬火将厚钢板以尽可能快的冷却速度冷到室温附近。因此，在淬火机结构的设计上，固定高压喷嘴（高压段）、低压喷嘴（低压段）的上下升降的机构固定在同一框架上。在控制模式上，也较为简单，传统的淬火机的淬火模式为以下几种：

1）连续淬火控制模式：框架处于低位，高、低压段同时开启，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机到输出辊道。高、低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

2）连续加摆动淬火控制模式：框架处于低位，高、低压段同时开启，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机高压段后，在低压段摆动冷却一定时间后到输出辊道。高、低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

3）摆动淬火控制模式：高压段框架和低压段框架均在高位，只在低压区冷却钢板。钢板以最大速度从热处理炉输送到低压区，如果到达低压区末端，钢板开始在低压区摆动，低压段开启，喷水系统投入，仅用于冷却，不用于淬火，摆动之后钢板运到输出辊道上。

随着生产技术的发展，根据不同牌号生产工艺的要求，除要求将厚钢板以尽可能的冷却速度冷到室温外，也有要求将厚钢板以尽可能快的冷却速度冷到某一特定的温度（比如400℃，称为截止淬火），或者要求将厚钢板以特定的冷却速度冷到某一特定的温度（比如1℃/s冷却速度，停冷温度500℃，称为柔性淬火（或称为加速冷却））。因此，在结构和控制上，提出了新的要求。

在结构上，原有的厚钢板淬火机由于高压段和低压段，即高压喷嘴和低压喷嘴安装在同一个框架上，在进行淬火时高、低压喷嘴距厚钢板上表面距离相同，且喷嘴距厚钢板上表面距离小，使得高、低压段不能分开使用，也就是说不能做到只开低压段、不开高压段。因为钢板的温度很高，只开低压段会使得高压段的喷嘴被钢板的高温烤坏。这样使得厚钢板冷却速度控制的范围窄。另外，传统的淬火机在设置淬火参数时仅考虑水量和钢板的行进速度或摆动时间，不考虑水温和环境温度的影响；因此，原有的厚钢板连续淬火机在结构和控制模式上无法支持截止淬火和柔性淬火功能。

为了增加淬火控制的灵活性，本发明的申请人提出了一种新型结构的厚板淬火机，并提交了申请号为201220031337.5的实用新型专利申请。在201220031337.5实用新型专利申请中揭示了一种新型结构的厚板淬火机，其中的框架被分离为高压段框架和低压段框架，还包括喷嘴和辊道。高压段框架上安装高压段上辊和高压段上喷嘴，低压段框架上安装低压段上辊和低压段上喷嘴。该中厚板淬火机可以使得高低压段上下可以分开升降。针对该种新型结构的厚板淬火机，可以开发出多种淬火模式，以满足不同的淬火需求。

发明内容

本发明提出一种厚板淬火机的控制方法，利用新型结构的厚板淬火机使得冷却速度控制范围大，控制功能多，可以实现常规淬火、截止淬火和柔性淬火。

根据本发明的一实施例，提出一种厚板淬火机的控制方法，该厚板淬火机控制范围包括热处理炉、淬火机和输出辊道，该方法包括：

预处理步骤，预处理步骤中，钢板上料并采集钢板参数和处理参数，根据钢板参数和处理参数确定预设淬火模式和预设淬火参数，钢板进入热处理炉对钢板加热和保温；

根据预设淬火模式设置淬火机的工作模式，将淬火机的高压段框架和低压段框架设置到位；

启动淬火机，检测环境参数并依据环境参数对预设淬火参数进行调节；

检测淬火机状态，调整淬火机至正常状态后引导钢板从热处理炉进入淬火机；

淬火机依据工作模式和经调节的淬火参数对钢板进行淬火；

淬火机停止，淬火机的高压段框架和低压段框架恢复到初始位置，钢板进入输出辊道；

在输出辊道上对钢板进行延伸处理。

在一个实施例中，钢板参数包括钢板的牌号和厚度；处理参数包括冷却速度和冷却温度。

在一个实施例中，预设淬火参数包括钢板在高压段和低压段的停留时间、高压段和低压段的流量、基准环境温度和基准水温、在输出辊道的停留时间、输出辊道的流量。其中钢板在高压段和低压段的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间。高压段和低压段的流量进一步包括高压段水流量、低压段水流量。在输出辊道的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间。输出辊道的流量进一步包括输出辊道的水量和压缩空气流量。基准环境温度和基准水温为20℃。

在一个实施例中，环境参数包括淬火机启动出水后检测的实际环境温度和实际水温。依据环境参数对预设淬火参数进行调节包括：当实际环境温度高于基准环境温度，或者实际水温高于基准水温时，增加高压段和低压段的流量；当实际环境温度低于基准环境温度，或者实际水温低于基准水温时，减小高压段和低压段的流量。

在一个实施例中，在输出辊道上对钢板进行延伸处理包括：依据淬火模式控制输出辊道连续运行或摆动运行，以及在输出辊道上对钢板进行雾冷。

本发明利用高压段和低压段可独立操作的新型结构的厚板淬火机实现一种淬火机的控制方法，能够扩大冷却速度控制范围，增加控制功能，可以实现常规淬火、截止淬火和柔性淬火。

附图说明

图1揭示了根据本发明的一实施例的厚板淬火机的控制方法的流程图。

具体实施方式

申请号为201220031337.5的实用新型专利申请揭示的厚板淬火机控制范围包括热处理炉、淬火机和输出辊道。其中淬火机具有可独立操作的高压段框架和低压段框架。在高压段框架上安装高压段上辊和高压段上喷嘴，在低压段框架上安装低压段上辊和低压段上喷嘴。该种厚板淬火机可以实现多种淬火模式，包括：

1）连续淬火控制模式：高压段框架和低压段框架均在低位，高压段和低压段同时开启，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机到输出辊道。高压段和低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

2）连续加摆动淬火控制模式：高压段框架和低压段框架均在低位，高高压段和低压段同时开启，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机高压段后，在低压段摆动冷却一定时间后到输出辊道。高压段和低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

3）摆动淬火控制模式：高压段框架和低压段框架均在高位，只在低压区冷却钢板。钢板以最大速度从热处理炉输送到低压区，如果到达低压区末端，钢板开始在低压区摆动，低压段开启，喷水系统投入，仅用于冷却，不用于淬火，摆动之后钢板运到输出辊道上。

4）连续加速冷却控制模式：高压段在高位、低压段在低位，仅开启低压段，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机到输出辊道。低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

5）摆动加速冷却控制模式：高压段在高位、低压段在低位，仅开启低压段，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机高压段后，在低压段摆动冷却一定时间后到输出辊道。低压段水阀开启足够时间，保证流量和压力稳定。

6）连续加速冷却加雾冷控制模式：高压段在高位、低压段在低位，仅开启低压段，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机到输出辊道，再在输出辊道摆动一定时间，在输出辊道上进行雾冷。

7）摆动加速冷却加雾冷控制模式：高压段在高位、低压段在低位，仅开启低压段，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机高压段后，在低压段摆动冷却一定时间后到输出辊道，再在输出辊道摆动一定时间，在输出辊道上进行雾冷。

8）雾冷控制模式：高压段、低压段均在高位，钢板以恒定速度从热处理炉通过淬火机后，在输出辊道摆动一定时间，在输出辊道上进行雾冷。

上述的淬火模式中，既包括了传统的淬火模式，也包括了适合于高压段和低压段分开运行新型淬火机的淬火模式，以满足常规淬火、截止淬火和柔性淬火的需求。

针对上述的淬火机和淬火模式，本发明提出的控制方法主要的设计思想如下：淬火模式的选择与钢板的牌号、钢板的厚度、冷却速度、停冷温度要求有关；通过淬火参数的预设定和再设定实现对水温和环境温度的补偿，得以提高停冷温度的精度。也就是说，通过淬火模式的选择（高、低压段的使用）和对水温和环境温度的补偿，来实现常规淬火、截止淬火和柔性淬火。

图1揭示了根据本发明的一实施例的厚板淬火机的控制方法的流程图。如图1所示，该厚板淬火机的控制方法控制范围包括热处理炉、淬火机和输出辊道，该方法100包括：

102．预处理步骤，预处理步骤中，钢板上料并采集钢板参数和处理参数，根据钢板参数和处理参数确定预设淬火模式和预设淬火参数，钢板进入热处理炉对钢板加热和保温。钢板首先被输送至热处理炉前，此时采集钢板参数和处理参数，所采集的钢板参数包括钢板的牌号和厚度，所采集的处理参数包括冷却速度和停冷温度。在传统技术中，冷却速度和停冷温度并不在设定淬火模式时加以考虑，而在本发明中，在设定淬火模式时需要考虑钢板的冷却速度和停冷温度。预设的淬火模式是上述的八种淬火模式的其中之一。

104．根据预设淬火模式设置淬火机的工作模式，将淬火机的高压段框架和低压段框架设置到位。根据上述八种淬火模式的具体要求，将高压段框架和低压段框架分别由初始位置移动到设定的位置，比如高位或者低位。

106．启动淬火机，检测环境参数并依据环境参数对预设淬火参数进行调节。在一个实施例中，预设淬火参数包括钢板在高压段和低压段的停留时间、高压段和低压段的流量、基准环境温度和基准水温、在输出辊道的停留时间、输出辊道的流量。其中钢板在高压段和低压段的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间；高压段和低压段的流量进一步包括高压段水流量、低压段水流量；钢板在输出辊道的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间；输出辊道的流量进一步包括输出辊道的水量和压缩空气流量。通常，基准环境温度和基准水温为20℃，即室温。在启动淬火机后，待淬火机的喷头开始工作，连续出水后检测实时环境参数，所检测的环境参数包括淬火机启动出水后检测的实际环境温度和实际水温。该步骤中依据环境参数对预设淬火参数进行调节包括：当实际环境温度高于基准环境温度，或者实际水温高于基准水温时，增加高压段和低压段的流量；当实际环境温度低于基准环境温度，或者实际水温低于基准水温时，减小高压段和低压段的流量。

108．检测淬火机状态，调整淬火机至正常状态后引导钢板从热处理炉进入淬火机。在淬火机启动后且钢板从热处理炉中输送到淬火机上之前，先检查淬火机的各种状态是否正常，如发现存在不正常的状态则及时进行调整，直至淬火机状态正常后才引导钢板从热处理炉进入淬火机。

110．淬火机依据工作模式和经调节的淬火参数对钢板进行淬火。根据所选择的淬火模式控制淬火参数，包括高压段和低压段的停留时间、高压段水流量、低压段水流量。

112．淬火机停止，淬火机的高压段框架和低压段框架恢复到初始位置，钢板进入输出辊道。淬火模式完成后，淬火机停止出水，淬火机的高压段框架和低压段框架恢复到初始位置。

114．在输出辊道上对钢板进行延伸处理。由于在上述的几种淬火模式中的部分淬火模式利用到输出辊道上的运行，比如连续运行和摆动运行，利用到了输出辊道上的雾冷处理，雾冷处理是根据所设定的淬火参数：输出辊道上行走速度和摆动时间、输出辊道的水量和压缩空气流量，因此本发明的在该步骤中在输出辊道上对钢板进行延伸处理，将输出辊道转化为淬火处理的一个延伸段。这种延伸处理包括依据淬火模式控制输出辊道连续运行或摆动运行，以及在输出辊道上对钢板进行雾冷。

下面介绍根据本发明的厚板淬火机的控制方法的一个具体实现过程：

第一步：钢板上料到热处理炉前，该步骤与传统的热处理炉作业控制相同。

第二步：根据钢板的牌号、厚度、冷却速度的要求、停冷温度的要求预设定淬火模式、淬火参数。传统淬火机输入项通常是钢板的牌号和厚度，对冷却速度和停冷温度不作为输入项。根据淬火模式的不同选择淬火机高、低压段上框架的位置。淬火参数包括钢板在不同区域的停留时间，包括行走速度和摆动时间、不同区域的流量，包括水流量和压缩空气流量，环境温度和水温均按照基准温度20℃考虑。

第三步：钢板加热、保温、准备出炉，该步骤也与传统热处理炉作业控制相同。

第四步：在出炉前，对淬火机模式的选择，参照第二步的预设定淬火模式。

第五步：将高、低压段框架置不同的位置。

第六步：淬火机出水后，收集水温和环境温度，传统淬火机中无此功能。

第七步：根据收集到的环境温度和水温重新设定淬火参数：当环境温度或水温高于基准温度时，原则上增加不同区域的流量；当环境温度或水温低压基准温度时，原则上减小不同区域的流量。

第八步：检查淬火机各种状态是否正常，如不正常进行调整，直至正常为止，该步骤与传统淬火机相同。

第九步：在淬火状态正常后，钢板出炉，该步骤也是传统步骤。

第十步：根据所设定的淬火参数进行淬火。

第十一步：钢板出淬火机。对于某些淬火模式，第九、十、十一步合并成一步，即快速通过淬火机。

第十二步：淬火机停水，高、低压段框架分别位置返回原始位置。

第十三步：按照淬火模式的设定，输出辊道选择连续或摆动运行，该功能传统淬火机不具备的，该步骤将淬火机的输出辊道作为淬火机的延伸加以控制，并在输出辊道实现雾冷。

第十四步：结束，等待下一块的钢板。

本发明利用高压段和低压段可独立操作的新型结构的厚板淬火机实现一种淬火机的控制方法，能够扩大冷却速度控制范围，增加控制功能，可以实现常规淬火、截止淬火和柔性淬火。

Claims (9)

1.一种厚板淬火机的控制方法，其特征在于，该厚板淬火机控制范围包括热处理炉、淬火机和输出辊道，所述方法包括：

预处理步骤，预处理步骤中，钢板上料并采集钢板参数和处理参数，根据钢板参数和处理参数确定预设淬火模式和预设淬火参数，钢板进入热处理炉对钢板加热和保温；

根据预设淬火模式设置淬火机的工作模式，将淬火机的高压段框架和低压段框架设置到位；

启动淬火机，检测环境参数并依据环境参数对预设淬火参数进行调节；

检测淬火机状态，调整淬火机至正常状态后引导钢板从热处理炉进入淬火机；

淬火机依据所述工作模式和经调节的淬火参数对钢板进行淬火；

淬火机停止，淬火机的高压段框架和低压段框架恢复到初始位置，钢板进入输出辊道；

在输出辊道上对钢板进行延伸处理。

2.如权利要求1所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，

所述钢板参数包括钢板的牌号和厚度；

所述处理参数包括冷却速度和冷却温度。

3.如权利要求1所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，所述预设淬火参数包括钢板在高压段和低压段的停留时间、高压段和低压段的流量、基准环境温度和基准水温、在输出辊道的停留时间、输出辊道的流量。

4.如权利要求3所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，

所述钢板在高压段和低压段的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间；

所述钢板在输出辊道的停留时间进一步包括行走速度和摆动时间；

所述高压段和低压段的流量进一步包括高压段水流量、低压段水流量；

所述输出辊道的流量进一步包括输出辊道的水量和压缩空气流量。

5.如权利要求4所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，

所述基准环境温度和基准水温为20℃。

6.如权利要求5所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，所述环境参数包括淬火机启动出水后检测的实际环境温度和实际水温。

7.如权利要求6所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，依据环境参数对预设淬火参数进行调节包括：

当实际环境温度高于基准环境温度，或者实际水温高于基准水温时，增加高压段和低压段的流量；

当实际环境温度低于基准环境温度，或者实际水温低于基准水温时，减小高压段和低压段的流量。

8.如权利要求1所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，所述在输出辊道上对钢板进行延伸处理包括：依据淬火模式控制输出辊道连续运行或摆动运行。

9.如权利要求1所述的厚板淬火机的控制方法，其特征在于，所述在输出辊道上对钢板进行延伸处理包括：在输出辊道上对钢板进行雾冷。

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