分段式层流冷却系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种分段式层流冷却系统，包括精轧机组、层流冷却控制模块、输出辊道、卷取机夹送辊、卷取机、卷取机助卷辊、层流冷却前段冷却集管、层流冷却后段冷却集管、精轧出口测温计、设置在层流冷却后段冷却集管与卷取机夹送辊之间的卷取机前端测温计，它还包括设置在层流冷却前段冷却集管和层流冷却后段冷却集管之间的层流冷却中部测温计，所述层流冷却中部测温计的信号输出端连接层流冷却控制模块的信号输入端。本实用新型通过增设层流冷却中部测温计，实现了层流冷却温度的分段测量，进一步提高了带钢层流冷却过程中的控制精度。
【专利说明】分段式层流冷却系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热轧板带钢轧后的冷却控制【技术领域】，具体地指一种分段式层流冷却系统。
【背景技术】
[0002]层流冷却是热轧板带生产的关键环节之一。热连轧板带厂普遍采用层流冷却系统控制钢带的轧后冷却速度和卷取温度，使板带获得良好的金相组织和力学性能。精确地控制卷取温度对带钢获得理想的组织和性能具有十分重要的意义，热轧带钢的实际卷取温度是否能控制在要求的范围内，则主要取决于对精轧机后带钢冷却系统的控制。
[0003]卷取温度的控制精度直接影响到带钢的力学性能和微观组织，常规的层流冷却系统只有精轧机组出口辊道上方和卷取机前辊道上方各设有一组测温计，无层流冷却中部测温计。上述冷却系统存在以下两个问题:1)带钢头部的卷取温度命中率(温度控制设定一个目标值，另设定目标值的上下波动温度，带钢温度在设定的波动温度范围内的长度与总长度之比称为带钢温度的命中率，例如:带钢的目标温度是600°c，上下允许波动是±20°C，带钢长度是1000m，实际检测的温度在580-620°C的带钢长度是900m，温度命中率是90%)偏低(卷取温度偏低或偏高)；2)双相钢生产时，层流冷却采用的是水冷、空冷和水冷三段式冷却工艺，为获得需要的金相组织，第一段水冷却后的带钢温度有严格要求，常规的层流冷却系统中没有测温装置，无法实现带钢各段的精准控制。因此，需要一套既能精准控制带钢头部温度又能实现分段式控制的层流冷却设备。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是要提供一种分段式层流冷却系统，该装置有效的解决了带钢头部卷取温度命中率差的问题，提高了带钢性能的均匀性，另外，该装置还能进一步提高层流冷却的精准控制。
[0005]为实现此目的，本实用新型所设计的分段式层流冷却系统，它包括精轧机组、层流冷却控制模块、输入口设置在精轧机组输出端的输出辊道、设置在输出辊道输出口的卷取机夹送辊、设置在卷取机夹送辊输出端的卷取机、设置在卷取机上的卷取机助卷辊、并排设置在输出辊道上方的层流冷却前段冷却集管和层流冷却后段冷却集管、设置在精轧机组与层流冷却前段冷却集管之间的精轧出口测温计、设置在层流冷却后段冷却集管与卷取机夹送辊之间的卷取机前端测温计、其中，层流冷却控制模块的信号输入端分别与精轧出口测温计和卷取机前端测温计的信号输出端连接，层流冷却控制模块的信号输出端分别与层流冷却前段冷却集管和层流冷却后段冷却集管的控制端连接，其特征在于:它还包括设置在层流冷却前段冷却集管和层流冷却后段冷却集管之间的层流冷却中部测温计，所述层流冷却中部测温计的信号输出端连接层流冷却控制模块的信号输入端。
[0006]所述精轧出口测温计、层流冷却中部测温计和卷取机前端测温计均包括红外辐射接收器、电流信号转化器、二次仪表接收电流信号器和计算机模块，其中，所述红外辐射接收器的信号输入端感应对应区域的实时温度信号，红外辐射接收器的信号输出端连接电流信号转化器的信号输入端，电流信号转化器的输出端通过二次仪表接收电流信号器连接计算机模块的信号输入端，计算机模块的信号输出端连接层流冷却控制模块的信号输入端。
[0007]所述精轧出口测温计、层流冷却中部测温计和卷取机前端测温计均还包括温度显示器，所述计算机模块的信号输出端连接温度显示器。
[0008]上述技术方案中，它还包括固定在地面上的层流冷却装置机架、固定在层流冷却装置机架上的多个测温计支架，所述精轧出口测温计、层流冷却中部测温计和卷取机前端测温计固定在对应的测温计支架上。
[0009]上述技术方案中，它还包括设置在输出辊道上方的带钢位置跟踪装置，所述带钢位置跟踪装置的信号输出端连接层流冷却控制模块的信号输入端。
[0010]本实用新型在精轧出口测温计和卷取机前端测温计之间设置层流冷却中部测温计作为新增的控制点，实际上可以认为这是一个校正控制测温计，将这个测温计安放在层流冷却中部(层流冷却前段冷却集管和层流冷却后段冷却集管之间的空冷段)，一方面受水汽影响较小，便于测温；另一方面保证控制间距合适。本装置的控制思想是，三点双闭环控制，层流冷却中部测温计相应也有一个目标温度，在带钢正常设定完成之后，冷却过程中，三个测温计同时采集各自的过程信号，层流冷却中部测温计同样按照反馈思路接近目标值，保证前段的温度稳定，然后到达卷取机前端测温计，此时从层流冷却中部测温计经过的带钢温度已经趋于稳定，如客观条件较满足的情况下，后段水量调整量不大，但如果此时卷取机前端测温计实测温度异常，依据反馈控制对后段水量进行调整。层流冷却中部测温计在信号传输过程中起到反馈和校正的作用，一方面对前段水阀进行反馈，另一方面对后段水阀进行前馈，两者同时作用。
[0011]本实用新型通过增设层流冷却中部测温计，实现了层流冷却温度的分段测量，进一步提高了带钢层流冷却过程中的控制精度，常规热轧板带钢卷取温度控制精度一般为±20°C，本实用新型下可实现±10°c的控制，降低了板带钢的卷取温度波动。另外，本实用新型由于在层流冷却中部设置了温度反馈控制，带钢头部的温度控制是依据层流冷却控制模块计算给出冷却水，待检测到实际温度后与目标温度进行比较，通过加大或减少水量实现温度的准确控制，层流冷却中部加测温计后，层流冷却中部测温计检测到温度后可通过控制后段的层流冷却水量，相当于提前对温度进行了调整，实现带钢头部的准确控制。这样能显著提高带钢头部卷取温度命中率和带钢性能的均匀性。另外，由于本实用新型在层流冷却系统的中部设置了层流冷却中部测温计，使得本实用新型能满足双相钢生产时所需的三段式冷却工艺对带钢温度控制的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型中层流冷却中部测温计的结构框图。
[0014]其中，1一精轧机组、2—输出棍道、3—卷取机夹送棍、4一卷取机、5—卷取机助卷辊、6—层流冷却前段冷却集管、7—层流冷却后段冷却集管、8—精轧出口测温计、9 一卷取机前端测温计、10—层流冷却控制模块、11—层流冷却中部测温计、12—红外辐射接收器、13 一电流彳目号转化器、14 一二次仪表接收电流/[目号器、15 一计算机模块、16 一温度显不器、17—层流冷却装置机架、18—测温计支架、19 一带钢位置跟踪装置。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0016]如图1所示的分段式层流冷却系统，它包括精轧机组1、层流冷却控制模块10、输入口设置在精轧机组I输出端的输出辊道2、设置在输出辊道2输出口的卷取机夹送辊3、设置在卷取机夹送辊3输出端的卷取机4、设置在卷取机4上的卷取机助卷辊5、并排设置在输出辊道2上方的层流冷却前段冷却集管6和层流冷却后段冷却集管7、设置在精轧机组I与层流冷却前段冷却集管6之间的精轧出口测温计8、设置在层流冷却后段冷却集管7与卷取机夹送辊3之间的卷取机前端测温计9、其中，层流冷却控制模块10的信号输入端分别与精轧出口测温计8和卷取机前端测温计9的信号输出端连接，层流冷却控制模块10的信号输出端分别与层流冷却前段冷却集管6和层流冷却后段冷却集管7的控制端连接，它还包括设置在层流冷却前段冷却集管6和层流冷却后段冷却集管7之间的层流冷却中部测温计11，所述层流冷却中部测温计11的信号输出端连接层流冷却控制模块10的信号输入端。上述精轧出口测温计8的测温范围为700-1000°C，层流冷却中部测温计11的测温范围为300?900°C，卷取机前端测温计9的测温范围为150?850°C。
[0017]上述技术方案中，所述精轧出口测温计8、层流冷却中部测温计11和卷取机前端测温计9均包括红外辐射接收器12、电流信号转化器13、二次仪表接收电流信号器14和计算机模块15，其中，所述红外辐射接收器12的信号输入端感应对应区域的实时温度信号，红外辐射接收器12的信号输出端连接电流信号转化器13的信号输入端，电流信号转化器13的输出端通过二次仪表接收电流信号器14连接计算机模块15的信号输入端，计算机模块15的信号输出端连接层流冷却控制模块10的信号输入端。其中，层流冷却中部测温计11的结构如图2所示。上述红外辐射接收器12测量的红外辐射通过电流信号转化器13转换成电流信号，红外辐射转换成对应的电流值，由电流的大小直观感知红外热辐射的大小，实现间接的温度测量。上述二次仪表接收电流信号器14用于对电流信号转化器13转换成的电流进行测量与读取。
[0018]上述技术方案中，所述精轧出口测温计8、层流冷却中部测温计11和卷取机前端测温计9均还包括温度显示器16，所述计算机模块15的信号输出端连接温度显示器16。温度显示器16方便技术人员读取当前的温度。
[0019]上述技术方案中，它还包括固定在地面上的层流冷却装置机架17、固定在层流冷却装置机架17上的多个测温计支架18，所述精轧出口测温计8、层流冷却中部测温计11和卷取机前端测温计9固定在对应的测温计支架18上。
[0020]上述技术方案中，它还包括设置在输出辊道2上方的带钢位置跟踪装置19，所述带钢位置跟踪装置19的信号输出端连接层流冷却控制模块10的信号输入端。所述带钢位置跟踪装置19与层流冷却装置机架17固定连接。
[0021]本实用新型的层流冷却控制方法包括如下步骤:
[0022]步骤1:精轧出口测温计8测得轧机末端的实时温度Tl，并将温度Tl传输到层流冷却控制模块10，并在层流冷却控制模块10内输入层流冷却中部测温计11的带钢目标温度值t2，在层流冷却控制模块10内输入卷取机前端测温计9的带钢目标温度值t3，在层流冷却控制模块10内计算温度差值」1 (」1=实时温度T1-带钢目标温度值t2)，再根据输出辊道2的速度v换算出冷却需要的水量hi (根据每根层流冷却前段冷却集管6的冷却能力，层流冷却控制模块10会计算出需要开几组冷却水，这几组冷却水的流量和就是水量hi )，层流冷却控制模块10控制水量hi分配给层流冷却前段冷却集管6 ；
[0023]步骤2:带钢位置跟踪装置19对层流冷却内的带钢位置进行实时跟踪，并将实时的带钢位置信息发送给层流冷却控制模块10，根据带钢在层流冷却下方的跟踪信号，当带钢头部到达层流冷却中部测温计11处时，层流冷却中部测温计11检测出带钢头部的瞬时温度，每0.20秒检测一次，每4个点取平均值，得出层流冷却中部测温计11的实测温度值T2，实测温度值T2与层流冷却中部测温计11的带钢目标温度值t2进行比对，得出温度差值」2 (」2=实测温度值T2-带钢目标温度值t2)，再根据输出辊道2的速度v换算出水量h2，层流冷却控制模块10控制水量h2补偿给层流冷却前段冷却集管6，具体控制时，当温度差值」2 < -10°C，层流冷却控制模块10控制减少层流冷却前段冷却集管6的水量，当温度差值^ 2 > 10°C，层流冷却控制模块10控制增加层流冷却前段冷却集管6的水量，当-10°C≤温度差值」2 ( 10°C时，层流冷却控制模块10认为处于正常计算偏差范围内，层流冷却控制模块10不进行水量调整；
[0024]步骤3:在层流冷却控制模块10内将层流冷却中部测温计11的实测温度值T2与卷取机前端测温计9的带钢目标温度值t3进行比对，得出温度差值」3(」1=带钢目标温度值t3-实测温度值T2)，再根据输出辊道2的速度v换算出水量h3，层流冷却控制模块10控制水量h3分配给层流冷却后段冷却集管7 ；
[0025]步骤4:带钢位置跟踪装置19对层流冷却内的带钢位置进行实时跟踪，并将实时的带钢位置信息发送给层流冷却控制模块10，根据带钢在层流冷却下方的跟踪信号，当带钢头部到达卷取机前端测温计9处时，卷取机前端测温计9会检测出带钢的瞬时温度，每
0.20秒检测一次，每4个点取平均值，得出实测温度值T3，实测温度值T3与带钢目标温度值t3进行比对，得出温度差值」3 (」3=实测温度值T3-带钢目标温度值t3)，再根据输出辊道2的速度v换算出水量h4补偿给层流冷却后段冷却集管7，具体控制时，当温度差值」3 < -10°C，层流冷却控制模块10控制减少层流冷却后段冷却集管7的水量，当温度差值」3 > 10°C，层流冷却控制模块10控制增加层流冷却后段冷却集管7的水量，当-10°C<温度差值」3 ( 10°C时，层流冷却控制模块10认为处于正常计算偏差范围内，层流冷却控制模块10不进行水量调整，完成层流冷却中部测温计11与卷取机前端测温计9的反馈计算及闭环控制。
[0026]上述控制步骤中，精轧出口测温计8、层流冷却中部测温计11和卷取机前端测温计9不间断的检测，当检测的温度大于对应测温计最小量程时，对应的测温计会将瞬时实测值传输给层流冷却控制模块10，层流冷却控制模块10将源数据进行平均计算，将计算后的平均值描出曲线，实现带钢卷取温度的精准控制。
[0027]本说明书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。
【权利要求】
1.一种分段式层流冷却系统，它包括精轧机组(1)、层流冷却控制模块(10)、输入口设置在精轧机组(1)输出端的输出辊道(2 )、设置在输出辊道(2 )输出口的卷取机夹送辊(3 )、设置在卷取机夹送辊(3 )输出端的卷取机(4 )、设置在卷取机(4 )上的卷取机助卷辊(5 )、并排设置在输出辊道(2)上方的层流冷却前段冷却集管(6)和层流冷却后段冷却集管(7)、设置在精轧机组(1)与层流冷却前段冷却集管(6)之间的精轧出口测温计(8)、设置在层流冷却后段冷却集管(7)与卷取机夹送辊(3)之间的卷取机前端测温计(9)、其中，层流冷却控制模块(10)的信号输入端分别与精轧出口测温计(8)和卷取机前端测温计(9)的信号输出端连接，层流冷却控制模块(10)的信号输出端分别与层流冷却前段冷却集管(6)和层流冷却后段冷却集管(7)的控制端连接，其特征在于:它还包括设置在层流冷却前段冷却集管(6)和层流冷却后段冷却集管(7)之间的层流冷却中部测温计(11)，所述层流冷却中部测温计(11)的信号输出端连接层流冷却控制模块(10)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的分段式层流冷却系统，其特征在于:所述精轧出口测温计(8)、层流冷却中部测温计(11)和卷取机前端测温计(9)均包括红外辐射接收器(12)、电流信号转化器(13)、二次仪表接收电流信号器(14)和计算机模块(15)，其中，所述红外辐射接收器(12)的信号输入端感应对应区域的实时温度信号，红外辐射接收器(12)的信号输出端连接电流信号转化器(13)的信号输入端，电流信号转化器(13)的输出端通过二次仪表接收电流信号器(14)连接计算机模块(15)的信号输入端，计算机模块(15)的信号输出端连接层流冷却控制模块(10)的信号输入端。
3.根据权利要求2所述的分段式层流冷却系统，其特征在于:所述精轧出口测温计(8)、层流冷却中部测温计(11)和卷取机前端测温计(9)均还包括温度显示器(16)，所述计算机模块(15)的信号输出端连接温度显示器(16)。
4.根据权利要求1所述的分段式层流冷却系统，其特征在于:它还包括固定在地面上的层流冷却装置机架(17)、固定在层流冷却装置机架(17)上的多个测温计支架(18)，所述精轧出口测温计(8)、层流冷却中部测温计(11)和卷取机前端测温计(9)固定在对应的测温计支架(18)上。
5.根据权利要求4所述的分段式层流冷却系统，其特征在于:它还包括设置在输出辊道(2)上方的带钢位置跟踪装置(19)，所述带钢位置跟踪装置(19)的信号输出端连接层流冷却控制模块(10)的信号输入端。
【文档编号】B21B45/02GK203541110SQ201320668811
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】张超, 宋波, 田军利, 张帆, 陈猛, 李国全, 张永锟 申请人:武汉钢铁(集团)公司