一种近程免加热直接轧制控制系统的制作方法

本实用新型属于机械自动化控制领域，特别涉及一种用于生产建筑用材的生产控制技术。

背景技术：

目前热轧生产建筑用材的热送生产方式，是从连铸机拉出后通过热送辊道送至轧钢车间的加热炉进行加热，然后再送到轧机中进行高温轧制。这种生产方式需要对坯料进行二次加热，不但增加了对加热设备及燃料的投资，增加了能源消耗及人力等生产成本，也增加了金属的损耗，占用更大的场地面积。热轧中的加热炉是钢材生产中能源消耗和污染物排放比较高的部分，沿用传统工艺无法实现大幅度节约能源的目的。

连铸连轧是目前轧钢领域公认的经济、有效的生产工艺，在板材和带材生产领域已得到了广泛的应用，但是在长材和棒材领域的成果并不多见。国际上曾经在棒线材生产中探索过取消传统加热炉的方法，但是仍然须对铸坯进行在线补热。中国国内冶金行业近年来也一直在积极寻求进一步节能减排的途径。其中有的厂家也尝试过棒线材的低温轧制，虽然取得了一些节能效果，但是一直未能成为主流的轧制技术。

由于近程免加热直接轧制生产建筑用材的生产工艺中，对于连铸生产无缺陷高温坯料的要求很高，此外在热送轧制的生产节奏控制方面要求自动化控制水平较高，因此有必要设计一种免加热直接轧制生产建筑用材的生产控制系统，以满足生产需求。

技术实现要素：

针对目前热轧生产建筑用材技术生产成本和能耗高的问题，为有效实现近程免加热直接轧制小方坯生产建筑用材，本实用新型目的在于提供一种可用于近程免加热直接轧制生产建筑用材的生产控制系统。通过该控制系统能够按照轧钢工序的生产节奏需求将连铸生产的无缺陷高温坯料采用热送辊道及时输送至轧钢生产线，解决了热轧生产建筑用材生产能耗高的问题，大大降低热轧生产建筑用材的生产成本和能耗。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种近程免加热直接轧制控制系统，其包括：计算机监控系统、热送工艺控制系统、铸坯热送判定系统、辊道控制系统以及铸坯热送控制系统，所述热送工艺控制系统控制小方坯连铸机；所述铸坯热送判定系统与辊道控制系统连接，所述辊道控制系统控制连接热送辊道，所述铸坯热送控制系统与轧钢生产线中的轧钢系统通信连接；所述计算机监控系统控制连接热送工艺控制系统、铸坯热送判定系统、辊道控制系统以及铸坯热送控制系统。

优选的，所述热送辊道受控于辊道控制系统，并连接出坯辊道和轧钢生产线。

优选的，所述热送辊道的宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，将无缺陷高温铸坯直接送至轧钢生产线；同时根据铸机与轧钢生产线的位置实现爬坡和转弯，将各流铸坯在温度允许的时间内快速将铸坯输送至轧钢生产线或者将不符合热送条件的铸坯送至铸坯下线装置。

优选的，所述铸坯热送控制系统保证至少有一根铸坯停留在热送辊道上待轧；若当前铸坯需要等待时间过长将造成温度过低时，则将该铸坯送入下线装置进行冷却。

本实用新型提供的生产控制方案能够高效且可靠的对近程免加热直接轧制小方坯生产建筑用材的进行生产控制，提高了生产效率，保证了铸坯质量和轧钢热送直接轧制的作业率，且控制系统成本低，经济实惠。

利用本生产控制方案，可实现近程免加热直接轧制小方坯生产建筑用材，有效实现连铸坯直接轧制工艺，取消了传统加热炉，充分利用连铸高拉速技术，充分利用高温铸坯的显热，充分利用铸坯芯部温度高、变形抗力低的特点，降低了铸坯加热过程的能耗，降低了金属损耗，提高了收得率；缩短了生产线长度，简化了工艺流程，减少了加热炉区域的设备、耐材、人工费用、厂房投资；降低操作和维修费用；减少尾气排放，利于环境保护。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型实例中近程免加热直接轧制建筑用材的生产装置的结构示意图；

图2为本实用新型实例中近程免加热直接轧制控制系统的系统原理图；

图3为本实用新型实例中生产控制系统进行应用的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实例方案针对的近程免加热直接轧制建筑用材的生产装置，主要包括依次紧密连接的连铸机1、铸坯切割装置2、出坯辊道3、热送辊道4、冷床5、铸坯下线装置6以及轧钢生产线7。

该生产装置中的连铸机1为常规多流连铸机，每流均设有出坯辊道3，通过热送辊道4将无缺陷高温坯送至轧钢生产线7。

其中，出坯辊道3和热送运输辊道4均设有铸坯下线装置，分别为冷床5和铸坯下线装置6；且热送运输辊道宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，根据铸机与轧钢生产线的位置实现爬坡和转弯等功能。

该生产装置中涉及的连铸坯，采用断面尺寸为120mm×120mm～160mm×160mm，长度为3～9m的小方坯。

该生产装置中的每流出坯辊道和铸坯热送辊道为变频辊道，分组进行控制。

为控制上述的建筑用材生产装置可高效、可靠的进行连铸坯的近程免加热直接轧制为建筑用材，本方案提供一套近程免加热直接轧制生产建筑用材的生产控制系统。

参见图2和图3，该生产控制系统主要包括：

计算机监控系统，主要实现对设备运行过程中的热送工艺控制系统、铸坯热送判定系统、辊道控制系统以及铸坯热送控制系统的监控；

热送工艺控制系统，针对直接轧制所要求的无缺陷高温坯的生产进行工艺控制，通过控制连铸机1结晶器铜管参数和动态二冷配水参数实现；

铸坯热送判定系统，根据热送判定条件确定由铸坯切割装置2切割完成的位于出坯辊道3上的铸坯是否符合热送条件，从而决定该根铸坯的去向：送至热送辊道4、下线至冷床5；

辊道控制系统，通过控制连接出坯辊道3和轧钢生产线7的热送辊道4，根据热送判定结果将各流铸坯在温度允许的时间内快速将铸坯输送至轧钢生产线7或者将不符合热送条件的铸坯送至铸坯下线装置6；

铸坯热送控制系统，根据轧钢实时生产作业计划，判定当前铸坯的去向：待轧、送至轧机生产线7、下线至铸坯下线装置6。

在具体实现时，本系统中的计算机监控系统主要实现对生产过程中的热送工艺控制系统、铸坯热送判定系统、辊道控制系统以及铸坯热送控制系统的监控。该计算机监控系统由相应的监控计算机来实现。

本系统中的热送工艺控制系统针对直接轧制所要求的无缺陷高温坯的生产进行工艺控制，通过控制连铸机1的结晶器铜管参数和动态二冷配水参数实现。该热送工艺控制系统由相应的PC机或单片机来实现，通过该热送工艺控制系统保证了直接轧制需要的无缺陷和高温连铸坯。

本系统中的铸坯热送判定系统可根据热送判定条件确定铸坯是否符合热送条件，从而决定该根铸坯的去向：送至热送辊道4、下线至铸坯下线装置冷床5。该铸坯热送判定系统由相应的PC机或单片机来实现，并与辊道控制系统配合，将仅将合格的铸坯(预测进入轧机轧制时，铸坯表面温度为950℃-1050℃)送至热送辊道4，不符合温度要求的铸坯则进入铸坯下线装置冷床5。

本系统中的辊道控制系统，通过控制连接出坯辊道3和轧钢生产线7的热送辊道4，该热送辊道4宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，将无缺陷高温铸坯直接送至轧钢生产线7；同时根据铸机与轧钢生产线的位置可实现爬坡和转弯等功能。将各流铸坯在温度允许的时间内快速将铸坯输送至轧钢生产线7或者将不符合热送条件的铸坯送至铸坯下线装置冷床5。

本系统中的铸坯热送控制系统，可根据轧钢作业计划，判定当前铸坯的去向：待轧、送至轧机生产线7、下线至铸坯下线装置6。

在具体实现时，本系统中的铸坯热送控制系统与轧钢生产线中的轧钢系统进行通讯连接，根据轧钢生产线的实时生产作业计划，及时将符合热送状态的铸坯通过热送辊道4输送至轧钢生产线7；为充分发挥轧机的产能，保证至少有一根铸坯停留在热送辊道4上待轧，从而保证轧机的作业率；如因轧制生产节奏的缘故，铸坯需要等待时间过长将造成温度过低时，则将该铸坯送入下线装置6进行冷却。

据此，生产装置在控制系统的控制下自动进行近程免加热直接轧制建筑用材的过程如下：

(1)多流连铸机1按热送工艺要求进入热送模式进行生产；

(2)铸坯达到设定的定尺后(对于断面尺寸为120mm×120mm～160mm×160mm，长度为3～9m的小方坯)，铸坯切割装置2将铸坯迅速切断进入出坯辊道3；

(3)铸坯热送控制系统自动根据轧钢的生产需求将符合热送状态的铸坯通过热送辊道4输送至轧钢生产线7或将不符合轧制需求的铸坯送入下线装置冷床5进行冷却；

(4)符合直接轧制温度要求的铸坯在热送辊道4高速输送的同时，根据连铸机与轧钢生产线的位置，实现爬坡和转弯功能；

(5)铸坯到达轧钢生产线7入口附近，减速并按照轧机生产计划进行短时间的等待或直接进入轧机进行低温直接轧制，其中开轧时铸坯表面温度不低于950℃；

(6)当轧钢生产线进行检修或事故暂停时，或连铸坯产量大于轧钢产量时，多余的铸坯通过铸坯下线装置6进行冷却。

在整个生产过程中，基于本控制系统可方便的实现人机对话，方便控制管理。

同时，基于本控制系统对近程免加热直接轧制小方坯生产建筑用材的进行生产控制，提高了生产效率，保证了铸坯质量和轧钢热送直接轧制的作业率，且控制系统成本低，经济实惠。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。