CN112496054B - 一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法，首先利用所述第一测温器采集进口温度，并利用所述计算模块计算出对应的第一冷却参数控制第一控冷模块进行冷却，然后根据采集到的所述第一冷却温度计算出对应的第二冷却参数，控制第二控冷模块进行冷却，然后根据采集到的第二冷却温度计算出对应的第三冷却参数进行冷却，然后由所述第二测温器采集出口温度，并反馈至所述计算模块，对多个冷却参数进行修正，同时利用所述控冷弥补层判断是否继续进行冷却，并通过所述双重反馈层再次对所述计算模块进行修正，并利用所述共享层进行数据共享，经过多重的闭环修正，能够提高冷却效果。

Description

一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法

技术领域

本发明涉及热轧棒线材生产技术领域，尤其涉及一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法。

背景技术

目前，我国螺纹钢产线的水冷控制仍然停留在温度开环调节水平，没有真正实现轧后冷却的闭环控制，往往存在操作工劳动强度大、温度控制命中率低、生产品种少、产品质量通条稳定性不高等多种问题。现已公布的相关控制方法通常直接在水箱入口处的高温计读取温度并作为水箱的开冷温度。由于螺纹钢筋的轧制速度较快(10～18m/s)，这种水箱开冷温度的获取方式往往导致计算结果严重滞后，进而导致水箱动作响应无法对快速通过的螺纹钢筋温度进行有效的实时调控。另外，已公布的相关控制方法没有设置独立的模块对工艺参数进行修正干预，系统稳定性差；导致最终的冷却效果不是很好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法，能够增加冷却效果。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统包括第一测温器、反馈计算层和第二测温器，所述反馈计算层包括第一控冷模块、第二控冷模块、第三控冷模块和计算模块，所述第一测温器和所述第二测温器与所述计算模块连接，所述第一控冷模块、第二控冷模块和第三控冷模块与所述计算模块连接；

所述第一测温器，用于测量进口处的进口温度，并进行红外热成像扫描；

所述第二测温器，用于测量冷却后的出口温度；

所述反馈计算层，用于根据所述进口温度和扫描图像，计算出对应的不同冷却路径下的冷却参数，同时根据所述出口温度，实时反馈修正所述冷却参数；

所述第一控冷模块，用于根据所述进口温度和计算出的第一冷却参数进行冷却；

所述第二控冷模块，用于根据所述第一控冷模块冷却后的第一冷却温度，和计算出的第二冷却参数进行冷却；

所述第三控冷模块，用于根据所述第二控冷模块冷却后的第二冷却温度，和计算出的第三冷却参数进行冷却；

所述计算模块，用于根据所述进口温度、所述第一冷却温度、所述第二冷却温度计算出对应的所述第一冷却参数、所述第二冷却参数和所述第三冷却参数，并建立对应的闭环控制模型。

其中，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括控冷弥补层，所述控冷弥补层与所述第二测温器连接；

所述控冷弥补层，用于根据所述出口温度与阈值的比较，判断是否继续进行冷却。

其中，所述第一控冷模块包括多个第一冷却单元和第一测量单元，多个所述第一冷却单元和所述第一测量单元均与所述计算模块连接；

所述第一冷却单元，用于根据计算出的所述第一冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第一测量单元，用于采集冷却后的所述第一冷却温度，并上传至所述计算模块。

其中，所述第二控冷模块包括多个第二冷却单元和第二测量单元，多个所述第二冷却单元和所述第二测量单元均与所述计算模块连接；

所述第二冷却单元，用于根据所述第一冷却温度计算出的所述第二冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第二测量单元，用于采集冷却后的所述第二冷却温度，并上传至所述计算模块。

其中，所述第三控冷模块包括多个第三冷却单元和第三测量单元，多个所述第三冷却单元和所述第三测量单元均与所述计算模块连接；

所述第三冷却单元，用于根据所述第二冷却温度计算出的所述第三冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第三测量单元，用于采集冷却后的第三冷却温度，并上传至所述计算模块。

其中，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括共享层，所述共享层与所述计算模块连接；

所述共享层，用于将所述计算模块中的所述闭环控制模型进行引用和传输。

第二方面，本发明提供一种热轧棒线材轧后闭环控制方法，如第一方面所述的一种热轧棒线材轧后闭环控制系统适用于一种热轧棒线材轧后闭环控制方法，包括以下步骤：

利用第一测温器获取轧后的进口温度和红外热成像扫描图像，并利用反馈计算层控制多个控冷模块进行工作；

根据对应的多个控冷模块的冷却温度，对所述反馈计算层进行反馈，同时根据出口温度，判断是否继续进行冷却。

本发明的一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统包括第一测温器、反馈计算层和第二测温器，所述反馈计算层包括第一控冷模块、第二控冷模块、第三控冷模块和计算模块，首先利用所述第一测温器采集进口温度，并利用所述计算模块计算出对应的第一冷却参数控制第一控冷模块进行冷却，然后根据采集到的所述第一冷却温度计算出对应的第二冷却参数，控制第二控冷模块进行冷却，然后根据采集到的第二冷却温度计算出对应的第三冷却参数进行冷却，然后由所述第二测温器采集出口温度，并反馈至所述计算模块，对多个冷却参数进行修正，同时利用所述控冷弥补层判断是否继续进行冷却，并通过所述双重反馈层再次对所述计算模块进行修正，并利用所述共享层进行数据共享，经过多重的闭环修正，能够提高冷却效果。

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是本发明提供的一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种热轧棒线材轧后闭环控冷方法的步骤示意图。

1-第一测温器、2-反馈计算层、3-第二测温器、4-控冷弥补层、5-双重反馈层、

6-共享层、21-第一控冷模块、22-第二控冷模块、23-第三控冷模块、24-计算模块、41-比较模块、42-启动模块、211-第一冷却单元、212-第一测量单元、221-第二冷却单元、222-第二测量单元、231-第三冷却单元、232-第三测量单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本发明提供一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统包括第一测温器1、反馈计算层2和第二测温器3，所述反馈计算层2包括第一控冷模块21、第二控冷模块22、第三控冷模块23和计算模块24，所述第一测温器1和所述第二测温器3与所述计算模块24连接，所述第一控冷模块21、第二控冷模块22和第三控冷模块23与所述计算模块24连接；

所述第一测温器1，用于测量进口处的进口温度，并进行红外热成像扫描；

所述第二测温器3，用于测量冷却后的出口温度；

所述反馈计算层2，用于根据所述进口温度和扫描图像，计算出对应的不同冷却路径下的冷却参数，同时根据所述出口温度，实时反馈修正所述冷却参数；

所述第一控冷模块21，用于根据所述进口温度和计算出的第一冷却参数进行冷却；

所述第二控冷模块22，用于根据所述第一控冷模块21冷却后的第一冷却温度，和计算出的第二冷却参数进行冷却；

所述第三控冷模块23，用于根据所述第二控冷模块22冷却后的第二冷却温度，和计算出的第三冷却参数进行冷却；

所述计算模块24，用于根据所述进口温度、所述第一冷却温度、所述第二冷却温度计算出对应的所述第一冷却参数、所述第二冷却参数和所述第三冷却参数，并建立对应的闭环控制模型。

在本实施方式中，首先利用所述第一测温器1采集进口温度，即轧机机组入口侧高温计实时监测棒材温度，如有可能，可以采集对应的红外热成像图像，计算热辐射散热、空气对流散热以及轧制变形温升等；然后将采集到的数据传输至所述反馈计算层2中进行反馈控冷，其中，所述计算模块24会根据件的化学成分、直径、密度、比热、热传导率、轧制温度、轧制速度、控冷开始温度、控冷目标温度、预设上冷床温度计算出对应的控冷参数；利用所述计算模块24计算出对应的第一冷却参数控制第一控冷模块21进行冷却，当棒材经过第一次冷却后，采集对应的冷却完成就的第一冷却温度，并传输至所述计算模块24，计算出对应的第二冷却参数，控制第二控冷模块22进行冷却，同理，根据采集到的第二冷却温度计算出对应的第三冷却参数，控制第三控冷模块23进行冷却，然后由所述第二测温器3采集轧机机组出口侧的出口温度，并反馈至所述计算模块24，对多个冷却参数进行修正，其中，在进行温度检测时，根据棒材的长度和材质，在设定的检测距离类，分段采集温度，保证在检测距离内，能够得到较为精确的温度值，并且分段进行冷却，保证冷却效果；在所述第二控冷模块22之后，还可以根据实际的生产需要，增加多个控冷模块进行冷却修正；经过多重的闭环修正，能够提高冷却效果。

进一步的，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括控冷弥补层4，所述控冷弥补层4与所述第二测温器3连接；

所述控冷弥补层4，用于根据所述出口温度与阈值的比较，判断是否继续进行冷却。

在本实施方式中，当所述第二测温器3检测到的所述出口温度大于阈值时，则表示所述反馈计算层2的控冷效果不理想，则启动所述控冷弥补层4来进行再次冷却，若小于阈值，或在允许的偏差范围内，则不启动所述控冷弥补层4进行工作，能够进一步保证冷却效果。

进一步的，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括双重反馈层5，所述双重反馈层5与所述控冷弥补层4和所述计算模块24连接；

所述双重反馈层5，用于根据所述控冷弥补层4的输出温度，对所述计算模块24的参数进行修正调节。

在本实施方式中，当所述控冷弥补层4工作后，采集所述控冷弥补层4的输出温度，并将所述输出温度传输至所述计算模块24中，再次对所述计算模块24中的参数进行修正，使所述第一控冷模块21至所述第三控冷模块23能够达到冷却效果。

进一步的，所述控冷弥补层4包括比较模块41和启动模块42，所述比较模块41与所述第二测温器3连接，所述启动模块42与所述比较模块41连接；

所述比较模块41，用于将所述出口温度与预设的阈值进行比较判断；

所述启动模块42，用于根据所述比较模块41的判断结果对应的启动下一个冷却装置。

在本实施方式中，首先利用所述比较模块41，将所述第二测温器3的出口温度与所述预设的阈值进行比较，若大于阈值，或者大于设定的阈值波动范围，则启动所述启动模块42，对所述棒材进行再次冷却，反之则不启动所述启动模块42，能够保证冷却效果。

进一步的，所述第一控冷模块21包括多个第一冷却单元211和第一测量单元212，多个所述第一冷却单元211和所述第一测量单元212均与所述计算模块24连接；

所述第一冷却单元211，用于根据计算出的所述第一冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第一测量单元212，用于采集冷却后的所述第一冷却温度，并上传至所述计算模块24。

在本实施方式中，当所述第一冷却单元211接收到所述计算模块24传输出来的所述第一冷却参数后，启动所述第一冷却单元211中管控的相关冷却装置进行工作，如冷却水箱、水压泵等，当冷却完成或者所述棒材移动位置后，利用所述第一测量单元212测量冷却后的所述第一冷却温度，并上传至所述计算模块24，其中，在进行温度检测时，根据棒材的长度和材质，在设定的检测距离类，分段采集温度，保证在检测距离内，能够得到较为精确的温度值，并且分段进行冷却，保证冷却效果。

进一步的，所述第二控冷模块22包括多个第二冷却单元221和第二测量单元222，多个所述第二冷却单元221和所述第二测量单元222均与所述计算模块24连接；

所述第二冷却单元221，用于根据所述第一冷却温度计算出的所述第二冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第二测量单元222，用于采集冷却后的所述第二冷却温度，并上传至所述计算模块24。

在本实施方式中，当所述计算模块24接收到所述第一冷却温度后，计算出对应的第二冷却参数，然后传输至所述第二冷却单元221；当所述第二冷却单元221接收到所述计算模块24传输出来的所述第二冷却参数后，启动所述第二冷却单元221中管控的相关冷却装置进行工作，当冷却完成或者所述棒材移动位置后，利用所述第二测量单元222测量冷却后的所述第二冷却温度，并上传至所述计算模块24。

进一步的，所述第三控冷模块23包括多个第三冷却单元231和第三测量单元232，多个所述第三冷却单元231和所述第三测量单元232均与所述计算模块24连接；

所述第三冷却单元231，用于根据所述第二冷却温度计算出的所述第三冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第三测量单元232，用于采集冷却后的第三冷却温度，并上传至所述计算模块24。

在本实施方式中，当所述计算模块24接收到所述第二冷却温度后，计算出对应的第三冷却参数，然后传输至所述第三冷却单元231；当所述第三冷却单元231接收到所述计算模块24传输出来的所述第三冷却参数后，启动所述第三冷却单元231中管控的相关冷却装置进行工作，当冷却完成或者所述棒材移动位置后，若所述第三控冷模块23后还有其他控冷模块，则利用所述第三测量单元232采集冷却后的第三冷却温度，若所述第三控冷模块23后，没有其他的控冷模块，则利用所述第二测温器3测量冷却后的所述出口温度，并上传至所述计算模块24。

进一步的，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括共享层6，所述共享层6与所述计算模块24连接；

所述共享层6，用于将所述计算模块24中的所述闭环控制模型进行引用和传输。

在本实施方式中，为了增加对整个生产线的生产效率，可以将彼此轧线冷却的对应参数进行共享，因此利用所述共享层6，将所述计算模块24中的所有的计算参数的方案和相关数据进行保存，并根据实际生产需要，将其传输至另一个冷却生产线上，直接进行参数选择或者计算，提高生产效率。

请参阅图2，本发明提供一种热轧棒线材轧后闭环控制方法，所述的一种热轧棒线材轧后闭环控制系统适用于一种热轧棒线材轧后闭环控制方法，包括以下步骤：

S101、利用第一测温器1获取轧后的进口温度和红外热成像扫描图像，并利用反馈计算层2控制多个控冷模块进行工作。

具体的，首先利用所述第一测温器1采集进口温度，即轧机机组入口侧高温计实时监测棒材温度，如有可能，可以采集对应的红外热成像图像，计算热辐射散热、空气对流散热以及轧制变形温升等；然后将采集到的数据传输至所述反馈计算层2中进行反馈控冷，其中，所述计算模块24会根据件的化学成分、直径、密度、比热、热传导率、轧制温度、轧制速度、控冷开始温度、控冷目标温度、预设上冷床温度，通过所述计算模块24中的闭环控制模型(及控冷参数的计算和反馈修正)计算出对应的控冷参数，控制多个控冷模块进行工作。

S102、根据对应的多个控冷模块的冷却温度，对所述反馈计算层2进行反馈，同时根据出口温度，判断是否继续进行冷却。

具体的，利用所述计算模块24计算出对应的第一冷却参数控制第一控冷模块21进行冷却，当棒材经过第一次冷却后，采集对应的冷却完成就的第一冷却温度，并传输至所述计算模块24，计算出对应的第二冷却参数，控制第二控冷模块22进行冷却，同理，根据采集到的第二冷却温度计算出对应的第三冷却参数，控制第三控冷模块23进行冷却，然后由所述第二测温器3采集轧机机组出口侧的出口温度，并反馈至所述计算模块24，对多个冷却参数进行修正，其中，在进行温度检测时，根据棒材的长度和材质，在设定的检测距离类，分段采集温度，保证在检测距离内，能够得到较为精确的温度值，并且分段进行冷却，保证冷却效果；在所述第二控冷模块22之后，还可以根据实际的生产需要，增加多个控冷模块进行冷却修正；经过多重的闭环修正，能够提高冷却效果。

当所述第二测温器3检测到的所述出口温度大于阈值时，则表示所述反馈计算层2的控冷效果不理想，则启动所述控冷弥补层4来进行再次冷却，若小于阈值，或在允许的偏差范围内，则不启动所述控冷弥补层4进行工作，能够进一步保证冷却效果，当所述控冷弥补层4工作后，采集所述控冷弥补层4的输出温度，并将所述输出温度传输至所述计算模块24中，再次对所述计算模块24中的参数进行修正，使所述第一控冷模块21至所述第三控冷模块23能够达到冷却效果，并且为了增加对整个生产线的生产效率，可以将彼此轧线冷却的对应参数进行共享，因此利用所述共享层6，将所述计算模块24中的所有的计算参数的方案和相关数据进行保存，并根据实际生产需要，将其传输至另一个冷却生产线上，直接进行参数选择或者计算，提高生产效率。

本发明的一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统及控制方法，所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统包括第一测温器1、反馈计算层2和第二测温器3，所述反馈计算层2包括第一控冷模块21、第二控冷模块22、第三控冷模块23和计算模块24，首先利用所述第一测温器1采集进口温度，并利用所述计算模块24计算出对应的第一冷却参数控制第一控冷模块21进行冷却，然后根据采集到的所述第一冷却温度计算出对应的第二冷却参数，控制第二控冷模块22进行冷却，然后根据采集到的第二冷却温度计算出对应的第三冷却参数进行冷却，然后由所述第二测温器3采集出口温度，并反馈至所述计算模块24，对多个冷却参数进行修正，同时利用所述控冷弥补层4判断是否继续进行冷却，并通过所述双重反馈层5再次对所述计算模块24进行修正，并利用所述共享层6进行数据共享，经过多重的闭环修正，能够提高冷却效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，

所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统包括第一测温器、反馈计算层和第二测温器，所述反馈计算层包括第一控冷模块、第二控冷模块、第三控冷模块和计算模块，所述第一测温器和所述第二测温器与所述计算模块连接，所述第一控冷模块、第二控冷模块和第三控冷模块与所述计算模块连接；

所述第一测温器，用于测量进口处的进口温度，并进行红外热成像扫描；

所述第二测温器，用于测量冷却后的出口温度；

所述反馈计算层，用于根据所述进口温度和扫描图像，计算出对应的不同冷却路径下的冷却参数，同时根据所述出口温度，实时反馈修正所述冷却参数；

所述第一控冷模块，用于根据所述进口温度和计算出的第一冷却参数进行冷却；

所述第二控冷模块，用于根据所述第一控冷模块冷却后的第一冷却温度，和计算出的第二冷却参数进行冷却；

所述第三控冷模块，用于根据所述第二控冷模块冷却后的第二冷却温度，和计算出的第三冷却参数进行冷却；

所述计算模块，用于根据所述进口温度、所述第一冷却温度、所述第二冷却温度计算出对应的所述第一冷却参数、所述第二冷却参数和所述第三冷却参数，并建立对应的闭环控制模型；

所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括控冷弥补层，所述控冷弥补层与所述第二测温器连接；

所述控冷弥补层，用于根据所述出口温度与阈值的比较，判断是否继续进行冷却；

所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括双重反馈层，所述双重反馈层与所述控冷弥补层和所述计算模块连接；

所述双重反馈层，用于根据所述控冷弥补层的输出温度，对所述计算模块的参数进行修正调节。

2.如权利要求1所述的热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，

所述第一控冷模块包括多个第一冷却单元和第一测量单元，多个所述第一冷却单元和所述第一测量单元均与所述计算模块连接；

所述第一冷却单元，用于根据计算出的所述第一冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第一测量单元，用于采集冷却后的所述第一冷却温度，并上传至所述计算模块。

3.如权利要求1所述的热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，

所述第二控冷模块包括多个第二冷却单元和第二测量单元，多个所述第二冷却单元和所述第二测量单元均与所述计算模块连接；

所述第二冷却单元，用于根据所述第一冷却温度计算出的所述第二冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第二测量单元，用于采集冷却后的所述第二冷却温度，并上传至所述计算模块。

4.如权利要求1所述的热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，

所述第三控冷模块包括多个第三冷却单元和第三测量单元，多个所述第三冷却单元和所述第三测量单元均与所述计算模块连接；

所述第三冷却单元，用于根据所述第二冷却温度计算出的所述第三冷却参数，控制对应冷却装置进行冷却；

所述第三测量单元，用于采集冷却后的第三冷却温度，并上传至所述计算模块。

5.如权利要求1所述的热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，

所述热轧棒线材轧后闭环控冷系统还包括共享层，所述共享层与所述计算模块连接；

所述共享层，用于将所述计算模块中的所述闭环控制模型进行引用和传输。

6.一种热轧棒线材轧后闭环控制方法，采用权利要求1至权利要求5任一项所述的一种热轧棒线材轧后闭环控冷系统，其特征在于，包括以下步骤：

利用第一测温器获取轧后的进口温度和红外热成像扫描图像，并利用反馈计算层控制多个控冷模块进行工作；

根据对应的多个控冷模块的冷却温度，对所述反馈计算层进行反馈，同时根据出口温度，判断是否继续进行冷却。

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