CN105414204B - 用于热轧带钢的层流冷却控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统，包括基础自动化L1级控制器、过程自动化L2级服务器及TPS管理系统。TPS管理系统内存储有若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数，TPS管理系统作为过程自动化L2级服务器的输入端，将其内部存储的其中一水量大小参数及其中一上、下喷流量比例参数输入至过程自动化L2级服务器。过程自动化L2级服务器用于对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果，过程自动化L2级服务器还用于在精轧机组F1咬钢时将得到的快冷方式设定结果传送至基础自动化L1级控制器。本发明还公开了一种用于热轧带钢的层流冷却控制方法。上述控制系统及方法可调整带钢冷却速率。

Description

用于热轧带钢的层流冷却控制系统及方法

技术领域

本发明涉及带钢冷却技术，具体涉及一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统及方法。

背景技术

在带钢热连轧工艺中，卷取温度对带钢的金相组织影响很大，是决定成品带钢加工性能、力学性能和物理性能的重要工艺参数之一。过高的卷取温度，将会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗结晶组织及碳化物的积聚，导致力学性能变坏，以及产生坚硬的氧化铁皮，使酸洗困难。如果卷取温度过低，一方面是卷取困难，且有残余应力存在，容易松卷，影响成品带卷的质量；另一方面，卷取后也没有足够的温度使过饱和的碳氮化合物析出，影响钢材性能。因此，将带钢卷取温度控制在由钢的内部金相组织所确定的范围内，是带钢质量的一项关键控制措施。

层流冷却系统位于带钢热连轧生产线的精轧机与卷取机之间，是控制卷取温度的一种方式，其目的是将带钢从终轧后的温度冷却到相变后的卷取温度。该技术不仅能大大缩短带钢的冷却时间，大幅提高产量，更重要的是它能够控制冷却速度，改变带钢的金属组织结构，在不降低韧性的情况下，提高钢材强度，减少板带的不平整度以及残余应力，从而明显地提高带钢质量，为企业带来显著的经济效益。

但是，目前常规的层流冷却控制系统由于其冷却速度不高已经无法满足一些具有特殊冷却要求的先进钢铁材料的研发生产，且现有的层流冷却控制系统均不能动态的调整带钢冷却速率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供了一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统及方法，其可调整带钢冷却速率。

本发明所提供的一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统，包括基础自动化L1级控制器、过程自动化L2级服务器及TPS管理系统；所述TPS管理系统内存储有若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数，所述TPS管理系统作为过程自动化L2级服务器的输入端，将其内部存储的其中一水量大小参数及其中一上、下喷流量比例参数输入至过程自动化L2级服务器；所述过程自动化L2级服务器用于对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果，所述过程自动化L2级服务器还用于在精轧机组F1咬钢时将得到的快冷方式设定结果传送至基础自动化L1级控制器，所述基础自动化L1级控制器用于在第一台精轧机F1咬钢时，给过程自动化L2级服务器发送事件信号，启动过程自动化L2级服务器作预设定，当所述过程自动化L2级服务器预设定完成后，将设定结果下达给基础自动化L1级控制器，基础自动化L1级控制器进行带钢的头部跟踪，当判断带钢进入层流冷却区时，对应开启阀门。

进一步的，所述控制系统还包括HMI输入界面，所述HMI输入界面作为过程自动化L2级服务器的另一输入端，用于为操作人员提供手动输入上、下喷流量比例系数的通道。

其中，所述HMI输入界面还用于显示过程自动化L2级服务器所处理的水量大小参数及上、下喷流量比例系数。

本发明还提供了一种用于热轧带钢的层流冷却控制方法，基于上述控制系统；所述控制方法包括：

在TPS管理系统中预先存储若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数；

预先存储于TPS管理系统中的一水量大小参数及一上下喷流量比例系数被输入至过程自动化L2级服务器；

判断精轧机组F1是否开始咬钢；

若判断精轧机组F1开始咬钢，则基础自动化L1级控制器发送事件信号至过程自动化L2级服务器；

过程自动化L2级服务器对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果；

过程自动化L2级服务器将设定结果下达给基础自动化L1级控制器；以及

基础自动化L1级控制器进行带钢的头部跟踪，当判断带钢进入层流冷却区时，对应开启阀门。

其中，若判断精轧机组F1未开始咬钢，则持续判断精轧机组F1是否咬钢。

进一步的，所述控制方法还包括：通过HMI输入界面输入上、下喷流量比例系数至过程自动化L2级服务器。

进一步的，所述控制方法还包括：通过HMI输入界面显示过程自动化L2级服务器所处理的水量大小参数及上、下喷流量比例系数。

上述用于热轧带钢层流冷却控制系统及方法通过TPS管理系统及HMI输入界面输入水量大小参数及上、下喷流量比例系数给过程自动化L2级服务器，可达到调整控制带钢冷却速率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明用于热轧带钢的层流冷却控制系统的较佳实施方式的方框图。

图2是本发明热轧带钢的层流冷却控制方法的较佳实施方式的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，在对实施例进行描述之前，有必要对本文中出现的一些术语进行解释。例如：

本文中若出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。

另外，应当理解的是，当提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本文中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定。除非上下文另外清楚地指出，则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

关于实施例：

请参考图1所示，为本发明一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统的较佳实施方式包括基础自动化L1级控制器1、过程自动化L2级服务器2、TPS管理系统3及HMI输入界面6。

所述TPS管理系统3内存储有若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数，其中所述若干水量大小参数分别记为第一至第N水量大小参数，所述若干上、下喷流量比例系数分别记为第一至第N上下喷流量比例系数。所述TPS管理系统3作为过程自动化L2级服务器2的第一输入端，将其内部存储的其中一水量大小参数及其中一上、下喷流量比例参数输入至过程自动化L2级服务器2。

所述HMI输入界面6作为过程自动化L2级服务器2的第二输入端，可为操作人员提供手动输入上、下喷流量比例系数的通道。同时，所述HMI输入界面6还用于显示过程自动化L2级服务器2所处理的水量大小参数及上、下喷流量比例系数，以使得操作人员可直观的监控水量大小参数及上、下喷流量比例系数，起到监控报警的功能。

所述过程自动化L2级服务器2用于对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果。所述过程自动化L2级服务器2还用于在精轧机组F1咬钢时将得到的快冷方式设定结果传送至基础自动化L1级控制器1。

所述基础自动化L1级控制器1用于在第一台精轧机F1咬钢时，给过程自动化L2级服务器2发送事件信号，启动过程自动化L2级服务器2作预设定，当所述过程自动化L2级服务器2预设定完成后，将设定结果下达给基础自动化L1级控制器1，基础自动化L1级控制器1进行带钢的头部跟踪。当判断带钢进入层流冷却区时，考虑阀门的开启延时，提前打开阀门，在整个带钢的头部通过层冷区时，会依次按照预设定的结果打开阀门。

在控制过程中，所述过程自动化L2级服务器2对整个冷却控制过程进行跟踪、控制、参数计算和设定，其中设定过程主要根据PDI的目标参数、终轧参数、HMI参数和设备参数为层流冷却区的各种生产设备提供设定值或设定方式，并以工艺规定的时序将设定结果传送给基础自动化L1级控制器1。所述基础自动化L1级控制器1根据过程自动化L2级服务器2的设定值和带钢跟踪信息进行集管开闭操作，并为过程自动化L2级服务器2提供测量信号。

本发明中，通过所述TPS管理系统3及HMI输入界面6输入水量大小参数及上、下喷流量比例系数给过程自动化L2级服务器2，可达到调整控制带钢冷却速率的目的。相对于现有的恒定冷却速率，本发明的用于热轧带钢层流冷却控制系统为可变冷却速率。

请参考图2所示，本发明用于热轧带钢层流冷却控制方法的较佳实施方式包括以下步骤：

步骤S1：在TPS管理系统3中预先存储若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数，其中所述若干水量大小参数分别记为第一至第N水量大小参数，所述若干上、下喷流量比例系数分别记为第一至第N上下喷流量比例系数。

步骤S2：预先存储于TPS管理系统3中的一水量大小参数及一上下喷流量比例系数被输入至过程自动化L2级服务器2。在此过程中，操作人员亦可通过HMI输入界面6手动输入上、下喷流量比例系数至过程自动化L2级服务器2。

步骤S3：判断精轧机组F1是否开始咬钢，若判断精轧机组F1开始咬钢，则执行步骤S4，若判断精轧机组F1尚未开始咬钢，则持续判断精轧机组F1是否咬钢。

步骤S4：所述基础自动化L1级控制器1发送事件信号至过程自动化L2级服务器2。

步骤S5：所述过程自动化L2级服务器2对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果。

步骤S6：所述过程自动化L2级服务器2将设定结果下达给基础自动化L1级控制器1。

步骤S7：所述基础自动化L1级控制器1进行带钢的头部跟踪。当判断带钢进入层流冷却区时，考虑阀门的开启延时，提前打开阀门，在整个带钢的头部通过层冷区时，依次按照预设定的结果打开阀门。

上述用于热轧带钢层流冷却控制方法通过TPS管理系统3及HMI输入界面6输入水量大小参数及上、下喷流量比例系数给过程自动化L2级服务器2，可达到调整控制带钢冷却速率的目的。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于热轧带钢的层流冷却控制系统，其特征在于：所述控制系统包括基础自动化L1级控制器、过程自动化L2级服务器及TPS管理系统；所述TPS管理系统内存储有若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数，所述TPS管理系统作为过程自动化L2级服务器的输入端，将其内部存储的其中一水量大小参数及其中一上、下喷流量比例参数输入至过程自动化L2级服务器；所述过程自动化L2级服务器用于对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果，所述过程自动化L2级服务器还用于在精轧机组F1咬钢时将得到的快冷方式设定结果传送至基础自动化L1级控制器，所述基础自动化L1级控制器用于在第一台精轧机F1咬钢时，给过程自动化L2级服务器发送事件信号，启动过程自动化L2级服务器作预设定，当所述过程自动化L2级服务器预设定完成后，将设定结果下达给基础自动化L1级控制器，基础自动化L1级控制器进行带钢的头部跟踪，当判断带钢进入层流冷却区时，对应开启阀门；

其中，在控制过程中，所述过程自动化L2级服务器对整个冷却控制过程进行跟踪、控制、参数计算和设定，其中设定过程主要根据PDI的目标参数、终轧参数和设备参数为层流冷却区的各种生产设备提供设定值或设定方式，并以工艺规定的时序将设定结果传送给基础自动化L1级控制器。

2.如权利要求1所述的用于热轧带钢的层流冷却控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括HMI输入界面，所述HMI输入界面作为过程自动化L2级服务器的另一输入端，用于为操作人员提供手动输入上、下喷流量比例系数的通道。

3.如权利要求2所述的用于热轧带钢的层流冷却控制系统，其特征在于：所述HMI输入界面还用于显示过程自动化L2级服务器所处理的水量大小参数及上、下喷流量比例系数。

4.一种用于热轧带钢的层流冷却控制方法，基于权利要求1所述的控制系统；其特征在于：所述控制方法包括：

在TPS管理系统中预先存储若干水量大小参数及若干上、下喷流量比例系数；

预先存储于TPS管理系统中的一水量大小参数及一上下喷流量比例系数被输入至过程自动化L2级服务器；

判断精轧机组F1是否开始咬钢；

若判断精轧机组F1开始咬钢，则基础自动化L1级控制器发送事件信号至过程自动化L2级服务器；

过程自动化L2级服务器对所接收的水量大小参数及上、下喷流量比例系数进行处理，以得到快冷方式设定结果；

过程自动化L2级服务器将设定结果下达给基础自动化L1级控制器；以及

基础自动化L1级控制器进行带钢的头部跟踪，当判断带钢进入层流冷却区时，对应开启阀门。

5.如权利要求4所述的用于热轧带钢的层流冷却控制方法，其特征在于：若判断精轧机组F1未开始咬钢，则持续判断精轧机组F1是否咬钢。

6.如权利要求4所述的用于热轧带钢的层流冷却控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：通过HMI输入界面输入上、下喷流量比例系数至过程自动化L2级服务器。

7.如权利要求6所述的用于热轧带钢的层流冷却控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：通过HMI输入界面显示过程自动化L2级服务器所处理的水量大小参数及上、下喷流量比例系数。