一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置和方法与流程

1.本发明属于冶金领域，尤其涉及一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置和方法。


背景技术：

2.厚板产线冷却系统(acc)位于精轧机后、矫直机前，其工艺作用是为需要冷却的钢板规格准确定量的浇水冷却。钢板在经过冷却系统冷却区域时，辊道按钢板厚度预设速度，浇水集管开启，区域内各段间侧喷开启吹扫钢板表面积水，冷却系统出口气吹开启清理钢板表面遗留积水。
3.钢板在随辊道前进时，需要通过设置在辊道上方的测温点检测钢板位置。同时控制系统自动根据钢板的位置对冷却系统进行启停控制。但是导辊上钢板有多块，在前钢板冷却完毕后进行至矫直机进行反向矫直动作时，在前钢板逆向运动，有可能会遮挡住测温点，从而使得系统误认为在后钢板已经到达对应测温点，控制系统对冷却系统进行提前关闭，在后的钢板无法进行正常冷却。从而导致钢板上表面积水，热胀冷缩会造成钢板中心收缩，形成两头上翘的现象。
4.现有技术中，如不降低生产节奏拉开前后钢板距离，此类故障无法避免。但是拉开前后钢板距离则会降低生产效率。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置和方法，以解决现有技术中因处于反向矫直过程中的钢板对检测点进行遮挡，从而造成冷却系统和后续钢板的冷却故障。
6.一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置，包括：
7.用于检测钢板温度的第一测温模块和第二测温模块；
8.信号模块，与所述第一测温模块和所述第二测温模块连接；用于在所述第一测温模块先检测到钢板温度，所述第二测温模块后检测到钢板温度时生成第一控制信号；或者用于在所述第二测温模块先检测到钢板温度，所述第一测温模块后检测到钢板温度时生成第二控制信号；所述第一控制信号用于改变冷却系统的工作状态，所述第二控制信号用于维持冷却系统的工作状态；所述冷却系统用于冷却钢板。
9.进一步地，所述信号模块包括：
10.第一比较器，与所述第一测温模块连接，用于将所述第一测温模块的检测值与预设温度比较；当所述第一测温模块的检测值大于或者等于预设温度时，所述第一比较器输出第一电平信号；当所述第一测温模块的检测值小于预设温度时，所述第一比较器输出第二电平信号；
11.第二比较器，与所述第二测温模块连接，用于将所述第二测温模块的检测值与预设温度比较；当所述第二测温模块的检测值大于或者等于预设温度时，所述第二比较器输
出第一电平信号；当所述第二测温模块的检测值小于预设温度时，所述第二比较器输出第二电平信号；
12.方向检测单元，与所述第一测温模块、所述第二测温模块连接，用于在所述第一测温模块先检测到钢板温度，所述第二测温模块后检测到钢板温度时，判定钢板的运动方向为正向或者用于在所述第二测温模块先检测到钢板温度，所述第一测温模块后检测到钢板温度时，判定钢板的运动方向为逆向；
13.信号处理单元，与所述第一比较器、所述第二比较器、所述方向检测单元连接，用于在所述方向检测单元判定钢板的运动方向为正向时，根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号生成所述第一控制信号，或者在所述方向检测单元判定钢板的运动方向为逆向时，根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号生成所述第二控制信号。
14.进一步地，所述信号处理单元包括:
15.第一逻辑电路，与所述第一比较器、所述第二比较器连接，用于在钢板正向运动时，对所述第一比较器和所述第二比较器的输出电平信号进行逻辑与运算；
16.第一触发器，与所述第一逻辑电路连接，用于对所述第一逻辑电路输出的电平信号进行复位优先运算，并生成所述第一控制信号。
17.进一步地，所述信号处理单元还包括：
18.第二逻辑电路，与所述第一比较器、所述第二比较器连接，用于在钢板逆向运动时，对所述第一比较器和所述第二比较器的输出电平信号进行逻辑与运算；
19.第三比较器，与所述第一测温模块、所述第二测温模块连接，用于在所述第二测温模块测得的钢板温度值大于或者等于所述第一测温模块测得的钢板温度值时，输出所述第一电平信号；或者在所述第二测温模块测得的钢板温度值小于所述第一测温模块测得的钢板温度值时，输出所述第二电平信号；
20.第二触发器，与所述第二逻辑电路、所述第三比较器连接，用于对所述第二逻辑电路和所述第三比较器的输出电平信号进行复位优先运算，并生成触发信号；
21.锁定电路，与所述第二触发器连接，用于在接收到触发信号时，将所述第一触发器的输出信号锁定为所述第二控制信号。
22.进一步地，所述第二触发器包括一个置位端、一个复位端和一个输出端；
23.所述第一比较器、所述第二比较器分别通过第一取反器、第二取反器与所述第二逻辑电路连接，所述第三比较器的输出端与所述第二触发器的置位端连接，所述第二逻辑电路的输出端与所述第二触发器的复位端连接。
24.进一步地，所述锁定电路为乘法器，所述乘法器包括两个输入端、一个使能端和一个输出端；
25.所述乘法器的使能端与所述第二触发器的输出端连接，所述乘法器的一个输入端与所述第一测温模块连接，所述乘法器的另一个输入端接入外部电平信号，所述乘法器的输出端用于锁定所述第一测温模块的输出温度值；
26.所述外部电平信号的逻辑值为0，所述第一测温模块被锁定的输出温度值为0。
27.进一步地，所述第一触发器包括一个置位端、一个复位端和一个输出端；
28.所述第一逻辑电路的输出端与所述第一触发器的置位端连接，所述第一逻辑电路的输出端还通过第三取反器与所述第一触发器的复位端连接；
29.所述第一测温模块被所述锁定电路进行锁定时，所述第一触发器输出所述第二控制信号所述第二控制信号的逻辑值为0，所述冷却系统接收到逻辑值为0的所述第二控制信号时，维持当前工作状态，所述当前工作状态为冷却状态。
30.进一步地，钢板正向运动，且所述第一测温模块和所述第二测温模块同时检测到钢板温度时，所述第一触发器生成逻辑值为1的信号；
31.钢板正向运动，且所述第一测温模块未检测到钢板温度，所述第二测温模块检测到钢板温度，所述第一触发器生成逻辑值为0的信号；
32.钢板正向运动，且所述第一测温模块和所述第二测温模块均未检测到钢板温度时，所述第一触发器生成逻辑值为0的信号；
33.所述第一触发器先生成逻辑值为1的信号，后生成逻辑值为0的信号时，生成所述第一控制信号；
34.所述冷却系统接收到所述第一控制信号时，改变当前工作状态，所述当前工作状态为冷却状态。
35.进一步地，所述第一电平信号的逻辑值对应为1，所述第二电平信号的逻辑值对应为0。
36.本发明还提供一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的方法，包括步骤：
37.通过预设第一测温模块和第二测温模块测量钢板的温度；
38.所述第一测温模块先检测到钢板温度，所述第二测温模块后检测到钢板温度时，根据所述第一测温模块输出的温度值和所述第二测温模块输出的温度值生成第一控制信号；
39.所述第二测温模块先检测到钢板温度，所述第一测温模块后检测到钢板温度时，根据所述第一测温模块输出的温度值和所述第二测温模块输出的温度值生成第二控制信号；
40.通过所述第一控制信号和所述第二控制信号控制冷却系统，冷却系统用于冷却钢板，所述第一控制信号用于改变所述冷却系统的当前工作状态，所述第二控制信号用于维持所述冷却系统的当前工作状态。
41.本发明中提供一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置和方法，通过前后设置的第一测温模块和第二测温模块来采集辊道中的钢板温度和钢板运动方向。钢板正向运动时，信号模块按照正常的判断结果输出第一控制信号至冷却系统，冷却系统进行正常地关闭过程。钢板因反向矫直而逆行时，第一测温模块和第二测温模块的检测顺序发生变化，信号模块输出第二控制信号维持冷却系统的冷却状态；从而不影响后续钢板的冷却。本发明解决了辊道上钢板间距较小时在前钢板影响在后钢板冷却的问题，从而可以减小辊道上钢板的间距，提高生产效率。
附图说明
42.图1是本发明一实施例中的正常情况下钢板通过冷却系统的示意图；
43.图2是本发明一实施例中的矫直机反矫示意图；
44.图3是本发明一实施例中的反矫后在先钢板离开h3检测点影响在后钢板的示意图；
45.图4是本发明一实施例中的第一比较器的示意图；
46.图5是本发明一实施例中的第二比较器的示意图；
47.图6是本发明一实施例中的用于检测钢板正向运动的电路示意图；
48.图7是本发明一实施例中的用于检测钢板逆向运动的电路示意图。
具体实施方式
49.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
51.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的。
52.如图1所示，发明人发现，使用冷却系统(acc)对钢板进行冷却时，钢板随辊道运动，头部进入h1/t1检测点(h1/t1检测点以及下文中h2/t2检测点、h3/t3检测点和h4/t4检测点中，h1、h2、h3和h4为热金属监测仪，t1、t2、t3和t4为红外温度计(仪)或者高温计)，模型跟踪开始生成。钢板尾部离开h1/t1检测点，钢板的速度模型完全生成，即通过h1/t1检测点建立钢板整体模型。钢板经过h2/t2检测点，模型根据t2检测特定温度范围并预设冷却集管开口度，并根据辊道速度提前开始浇水冷却；钢板经过冷却系统出口，尾部离开h3/t3检测点，冷却区内的辊道停止，集管、侧喷、气吹关闭；钢板经过返红温度检测点，尾部离开h4/t4检测点，移除钢板的模型，此块钢板冷却完毕。
53.如图2和图3所示，上述冷却过程中，存在的问题是：
54.a、在生产过程中，钢板进入h1检测点开始生产模型后，前一块钢板正在通过矫直机“反矫”遮挡h3检测点。(“反矫”即钢板进入至矫直机中进行矫直，矫直的过程中钢板会在矫直机的带动下逆向运动。逆向运动的方向与辊道的运动方向相反。)再前进尾部离开h3检测点时系统误认为正在冷却的钢板已经过h3检测点，从而停止所有冷却动作；
55.b、钢板进入h1检测点开始生产模型后，前一块钢板正在“反矫”遮挡h4检测点，再前进尾部离开h4检测点时，系统误认为正在冷却的钢板已经过h4检测点，移除模型并停止所有冷却动作。
56.上述过程造成钢板在部分冷却时停止所有冷却动作，或钢板在部分冷却时操作界面上模型直接移除并停止所有冷却动作的故障时有发生。这造成钢板表面无测喷、气吹清理积水，造成冷却水堆积冷却形成“瓦块”状成品。(所谓“瓦块状”即本身平直的高温钢板，因为上表面积水，热胀冷缩会造成钢板中心收缩，形成两头上翘的形状)。
57.问题集中在生产节奏快且轧制规格超长时出现。结合现场观察，发现故障发生时，
冷却系统后矫直机正在进行“反矫”。
58.如图4-5所示，本发明中的提供的一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置，包括第一测温模块、第二测温模块和信号模块。
59.第一测温模块，第一测温模块为第一温度计，用于检测钢板的温度并输出浮点数据t3float；第一测温模块设置在辊道上方，且位于矫直机与冷却系统之间。
60.第二测温模块，第二测温模块为第二温度计，用于检测钢板的温度并输出浮点数据h3float；第二测温模块设置在辊道上方，且位于矫直机与冷却系统之间。
61.本实施例中的第一测温模块和第二测温模块用于替换图1中的h3t3检测点或者h4t4检测点。
62.信号模块，与第一测温模块和第二测温模块连接；用于在第一测温模块先检测到钢板温度，第二测温模块后检测到钢板温度时生成第一控制信号；用于在第二测温模块先检测到钢板温度，第一测温模块后检测到钢板温度时生成第二控制信号；
63.具体地，所述信号模块包括第一比较器、第二比较器、方向检测单元和信号处理单元，具体的功能和结构如下：
64.第一比较器，与所述第一测温模块连接，将检测的温度数值t3float输出至第一比较器的其中一个输入端口，第一比较器的另外一个输入端口设置预设温度值，第一测温模块的输出值与预设温度值进行比较，输出比较结果；
65.例如，第一比较器为大于等于运算器，预设温度值设置为300℃，当第一测温模块的输出值t3float大于或者等于300℃时，第一比较器的输出端的输出信号t3为高电平，即数字信号1；当第一测温模块的输出值t3float小于300℃时，第一比较器的输出端的输出信号t3输出低电平，即数字信号0。
66.第二比较器，与所述第二测温模块连接，将检测的温度数值h3float输出至第二比较器的其中一个输入端口，第二比较器的另外一个输入端口设置预设温度值，第二测温模块的输出值与预设温度值进行比较，输出比较结果；
67.例如，第二比较器为大于等于运算器，预设温度值设置为300℃，当第二测温模块的输出值h3float大于或者等于300℃时，第二比较器的输出端的输出信号h3输出高电平，即数字信号1；当第二测温模块的输出值h3float小于300℃时，第二比较器的输出端的输出信号h3输出低电平，即数字信号0。
68.第一比较器和第二比较器分别将第一温度计和第二温度计检测获得的模拟信号二值化，转化为0或者1，从而便于进行后续的逻辑运算。
69.方向检测单元，与所述第一测温模块、所述第二测温模块连接，用于在所述第一测温模块先检测到钢板温度，所述第二测温模块后检测到钢板温度时，判定钢板的运动方向为正向或者用于在所述第二测温模块先检测到钢板温度，所述第一测温模块后检测到钢板温度时，判定钢板的运动方向为逆向；
70.信号处理单元，与所述第一比较器、所述第二比较器、所述方向检测单元连接，用于在所述方向检测单元判定钢板的运动方向为正向时，根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号生成所述第一控制信号，或者在所述方向检测单元判定钢板的运动方向为逆向时，根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号生成所述第二控制信号。
71.正常情况下，h3t3检测点检测到钢板的温度值时，冷却系统保持开启，然后h3t3检
测点丢失钢板的温度值后，冷却系统关闭。第一控制信号即对应的10信号，即表示先检测到钢板，然后钢板消失；但是在钢板反矫时，同样时先检测到钢板，然后钢板消失，对应10信号，这样一来就会造成冷却系统关闭，因此需要将输出的第二控制信号一直保持为0，从而将反矫的钢板视作不存在，以改变冷却系统的冷却状态。具体，依靠下列电路进行实现。
72.如图6所示，所述信号处理模块包括第一逻辑电路和第一触发器，具体地，第一逻辑电路为与运算器，第一触发器为复位优先触发器。
73.所述第一比较器的输出端连接至第一逻辑电路的一个输入端，所述第二比较器的输出端连接至第一逻辑电路的另一个输入端；
74.第一逻辑电路的输出端与第一触发器的置位信号端s连接，第一逻辑电路的输出端同时串接取反器后与第一触发器的复位信号端r连接，第一触发器用于输出所述电平信号hmd3。经过二值化处理的第一测温模块和第二测温模块的输出信号t3float和h3float输入值第一逻辑电路中进行“与”逻辑运算，然后再输入值第一触发器中进行进一步处理。
75.如图7所示，所述信号处理单元还包括第二逻辑电路、第三比较器和第二触发器；具体地，第二逻辑电路为与运算器，第二触发器为复位优先触发器。
76.所述第一测温模块的输出端与第三比较器的一个输入端连接，所述第二测温模块的输出端与第三比较器的另一个输入端连接；
77.所述第一比较器的输出端串接取反器后连接至第二逻辑电路的一个输入端，所述第二比较器的输出端串接取反器后连接至第二逻辑电路的另一个输入端；
78.第三比较器的输出端与第二触发器的置位信号端连接，第二逻辑电路的输出端与第二触发器的复位信号端连接；
79.第二触发器的输出端与信号锁定子模块的使能端连接；所述信号锁定子模块用于为所述第一测温模块和信号处理子模块的输出信号值强制赋值。
80.在一些实施例中，所述信号锁定子模块为乘法器，乘法器的输入端分别接入所述第一测温模块的输出信号和逻辑值为0的低电平信号，乘法器的输出端用于为所述第一测温模块的输出端进行锁零赋值。
81.可选地，所述第一温度计和第二温度计为红外温度计或者高温计；
82.红外温度计：温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。
83.高温计：测量较高温度的仪器。以光学高温计和辐射高温计两类最为重要。
84.在光学高温计中，灯丝加热到标定的热度，与高热物体的颜色相比较，调整灯丝热度，使其颜色与高热物体相一致，灯丝的温度即为高热物体的温度。
85.在辐射高温计中，将来自物体的辐射集中在温差电堆(thermopile)上，根据其所截获的热辐射量产生相应的电压，再将电压换算为该物体的温度。
86.第一触发器和第二触发器即为复位优先触发器，复位优先触发器的输入输出对应关系如表1所示：
87.表1复位优先触发器的输入输出对应关系
88.sr输出00保持原状态101010110
89.根据上表的输入输出对应关系，本实施例中还提供一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的方法，具体原理为：
90.(1)钢板在辊道上正向运动时，经过冷却系统后的钢板温度在600℃-700℃之间，钢板的头部先经过第一温度计和第二温度计，第一温度计和第二温度计检测到对应的温度值，分别为t3float和h3float。如图1所示的布局中，钢板运动并完全脱离第一温度计和第二温度计的检测范围后，冷却系统自动关闭，从而配合现有的系统布局，实现正常的冷却系统辊道停止和集管、侧喷、气吹关闭的控制过程。
91.具体地，通过本实施例中的信号处理单元实现，钢板的头部随辊道运动，先经过第一温度计，对应地，第一比较器的输出值t3为1。随后钢板的头部经过第二温度计，对应的第二比较器的输出值h3为1；第一逻辑电路输出值为1，输入至第一触发器的置位信号端s的值为1，输入至复位信号端r的值经过取反后为0；通过复位优先触发器的输入输出对应关系表中可以得知，第一触发器的输出值为1，即用于判断钢板是否存在的电平信号hmd3为1。系统获悉钢板处于检测点之下。
92.钢板的尾部离开时，第一温度计和第二温度计对应的检测值t3float和h3float丢失，对应地，第一比较器的输出值t3和第二比较器的输出值h3置0。第一触发器的输出值为0，即用于判断钢板是否存在的电平信号hmd3为0，系统获悉检测点之钢板正常离开，从而控制冷却系统进行对应的辊道停止和集管、侧喷、气吹关闭。
93.(2)钢板进行反矫时，钢板在矫直机的作用下逆向运动，由于前后钢板的距离限制，反矫过程中的在前钢板会对本实施例中的检测装置进行遮挡。
94.具体地，钢板逆行时，钢板头部先经过第二温度计，对应的第二比较器的输出值h3为1，而第一温度计并没有检测到对应的温度值，因此第一比较器的输出值t3为0；
95.逆向判断中，通过第三比较器输出1至第二触发器的置位信号端s，第一比较器和第二比较器的输出值t3和h3取反后输入值第二逻辑电路，第二逻辑电路输出为0，即第二触发器的复位信号端r输入0。
96.此时第二触发器的输出值对应为1。对应地，乘法器的使能端en输入高电平，乘法器生效使得第一温度计的输出值t3float’强制为0，将第一温度计锁定对自身进行赋值，对应地第一比较器的输出值t3为0，第一触发器输出的电平信号hmd3一直为0。
97.即为，乘法器在触发状态下控制信号hmd3一直为0，因此此时的控制信号hmd3无效，判定为检测点下不存在钢板(虽然钢板此时因为反矫处于检测点之下)。
98.反矫后的钢板温度不低于500℃。
99.(3)钢板逆行结束后，钢板正向行驶，此时的钢板温度低于300℃。因此钢板的尾部离开第二温度计后，第二温度计测得的数值小于300℃，对应地，第二比较器的输出值h3为0。第一温度计由于一直未检测到钢板，因此对应的第一比较器的输出值t3为0。在信号锁定子模块中。经过取反器对t3和h3进行取反，第二逻辑电路的输出为1，第二触发器的复位信
号端r输入值为1，优先复位并输出为0。乘法器的使能端输入低电平，乘法器失效。第一温度计和第二温度计正常对在后钢板继续进行冷却程序。
100.也就是说正常情况下，经过冷却系统的钢板经过第一温度计和第二温度计后，电平信号hmd3与钢板的实际运动情况对应，即是先为高电平1，离开后变成低电平0。
101.而反矫过程中的钢板通过信号锁定子模块一直将信号锁定为0，控制信号hmd3无效。不对冷却系统产生作用，从而避免了对在后钢板的冷却产生影响。从而实现了，前文中：“钢板正向行驶时，h3检测点信号对模型追踪、停止冷却控制起作用；逆向行驶时，h3检测点信号对模型追踪、停止冷却控制不起作用。”的目标。
102.综上所述，本发明中的一种防止冷却系统因热矫直机反矫干扰的装置和方法，通过设置前后设置的第一测温模块和第二测温模块来采集辊道中的钢板温度，钢板正向运动时，信号模块按照正常的判断结果输出第一控制信号至冷却系统，冷却系统进行正常冷却工作。钢板因反向矫直而逆行时，第一测温模块和第二测温模块的检测顺序发生变化，信号模块输出第二控制信号改变冷却系统的冷却状态，使得本该关闭的冷却系统维持开启状态；从而将反向矫直中的钢板视作不存在，不影响后续钢板的冷却。本发明解决了辊道上钢板间距较小时在先钢板影响在后钢板冷却的问题，从而可以减小辊道上钢板的间距，提高生产效率。
103.在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
104.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。