一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法，步驟如下：1）溫度模塊和相變模塊接受初始數(shù)值；2）位置判斷模塊和閥門(mén)控制模塊工作；3）溫度模塊和相變模塊開(kāi)始初始計(jì)算；4）溫度模塊和相變模塊耦合計(jì)算；5）輸出終冷溫度和帶鋼相變成分。本發(fā)明還公開(kāi)了一種層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，包括PLC，PLC包括溫度模塊、相變模塊、位置判斷模塊和閥門(mén)控制模塊，溫度模塊信號(hào)輸入輸出端與相變模塊信號(hào)輸入輸出端相連，位置判斷模塊和閥門(mén)控制模塊信號(hào)輸出端與溫度模塊信號(hào)輸入端相連。本發(fā)明監(jiān)控精度高、速度快、能同時(shí)掌握帶鋼的溫度變化和相變成分變化、為后續(xù)工序提供性能更優(yōu)異的板材、既節(jié)約時(shí)間又降低了成本，可以廣泛應(yīng)用于冶金熱軋工藝。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金行業(yè)熱軋工藝，特別是涉及一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法及裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋼鐵工業(yè)是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步和綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)低合金、高強(qiáng)度、高韌性并具有良好焊接性能鋼材的需求日增,相關(guān)行業(yè)對(duì)鋼材品種及性能的要求也越來(lái)越高，如何提高鋼材質(zhì)量和組織力學(xué)性能成為冶金行業(yè)普遍面臨的課題。
[0003]對(duì)于熱軋帶鋼而言，其性能不僅取決于熱軋工藝，也受到軋制之后控制冷卻技術(shù)的影響。其中，熱軋帶鋼卷取溫度對(duì)帶鋼的金相組織影響很大，是決定成品帶鋼加工性能、力學(xué)性能和物理性能的重要指標(biāo)。當(dāng)實(shí)際卷取溫度超出允許范圍時(shí)，帶鋼的組織性能就大幅度下降:過(guò)高的卷取溫度會(huì)使帶鋼在卷取后再結(jié)晶，產(chǎn)生粗晶組織及碳化物積累，導(dǎo)致力學(xué)性能下降；過(guò)低的卷取溫度會(huì)使帶鋼卷取困難且容易松卷，并存在殘余應(yīng)力，同時(shí)卷取后缺乏多余溫度使過(guò)飽和的碳化物析出，這也會(huì)影響到成品鋼卷的整體性能。所以，如何保證熱軋帶鋼卷取溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值范圍內(nèi)是長(zhǎng)久以來(lái)熱連軋領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。而卷取溫度能否控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，則有賴(lài)于對(duì)精軋后對(duì)熱帶鋼冷卻工藝的控制?？梢哉f(shuō)，熱軋之后水冷系統(tǒng)的控制水平很大程度上決定了鋼板卷取溫度的控制精度，而水冷控制水平的提高受限于精確的層流冷卻監(jiān)控手段，這也是現(xiàn)有的熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝一直以來(lái)力求突破但始終未能很好解決的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法及裝置，使其具有監(jiān)控精度高、速度快、能同時(shí)掌握帶鋼的溫度變化和相變成分變化、為后續(xù)工序提供性能更優(yōu)異的板材、既節(jié)約時(shí)間又降低了成本的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提供的一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法，包括如下步驟:1)溫度模塊接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)，同時(shí)，相變模塊接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)；2)所述位置判斷模塊開(kāi)始計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)同步傳送給溫度模塊；當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，所述閥門(mén)控制模塊開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量，并將涉及開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)傳輸給溫度模塊；3)所述相變模塊根據(jù)帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，并實(shí)時(shí)傳送給溫度模塊；所述溫度模塊根據(jù)帶鋼初始溫度、初始熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊，相變模塊得到首次實(shí)時(shí)溫度值后，耦合計(jì)算出首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊，隨后溫度模塊將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，并將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊；4)所述相變模塊由該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值計(jì)算出常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊，所述溫度模塊將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊，相變模塊得到溫度模塊計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，然后再傳給溫度模塊，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊接收閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)；5)所述溫度模塊最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，所述相變模塊據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述溫度模塊包括熱輻射子模塊、水對(duì)流熱交換子模塊、空氣對(duì)流子模塊和熱傳導(dǎo)子模塊，當(dāng)帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述熱輻射子模塊根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述水對(duì)流熱交換子模塊根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述空氣對(duì)流子模塊根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述熱傳導(dǎo)子模塊根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述溫度模塊再將熱輻射子模塊、水對(duì)流熱交換子模塊、空氣對(duì)流子模塊和熱傳導(dǎo)子模塊各自計(jì)算的帶鋼溫降值分別進(jìn)行疊加，最后再將疊加值與相變模塊傳輸過(guò)來(lái)的相變熱量進(jìn)行耦合計(jì)算后得到帶鋼實(shí)時(shí)溫度值。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼的初始溫度為800?900°C，所述帶鋼的終冷溫度為500 ?650。。。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼的最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:60?90%，珠光體:10?30%，貝氏體:0?20%。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼寬度參數(shù)為1688?1888mm，帶鋼厚度參數(shù)為5?20mmo
[0010]本發(fā)明提供的一種層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，包括PLC，所述PLC包括溫度模塊、相變模塊、位置判斷模塊和閥門(mén)控制模塊，所述溫度模塊的信號(hào)輸入輸出端與相變模塊的信號(hào)輸入輸出端相連，所述位置判斷模塊和閥門(mén)控制模塊的信號(hào)輸出端與溫度模塊的信號(hào)輸入端相連，其中，所述溫度模塊:接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)；接受帶鋼初始溫度下相變模塊計(jì)算出的帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值；時(shí)刻接受位置判斷模塊傳輸過(guò)來(lái)的帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置參數(shù)；當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊接收閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)；通過(guò)以上參數(shù)計(jì)算帶鋼因散熱及相變潛熱而產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊，隨后得到相變模塊因首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)計(jì)算出的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊，并得到該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下相變模塊計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊，并得到相變模塊據(jù)此得到的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊接收閥門(mén)控制模塊傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)，最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度；所述相變模塊:接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，隨后將初始熱量值傳送給溫度模塊，接著接受溫度模塊傳過(guò)來(lái)的首次實(shí)時(shí)溫度值并進(jìn)行耦合計(jì)算，得到首次實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊，隨后得到溫度模塊計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，計(jì)算出該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊，再次得到溫度模塊計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，如此往復(fù)，最后得到溫度模塊計(jì)算出的帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出；所述位置判斷模塊:用于計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)傳送給溫度模塊；所述閥門(mén)控制模塊:當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量；當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，關(guān)閉冷卻水閥門(mén)；將以上參數(shù)傳輸給溫度模塊。
[0011]在上述技術(shù)方案中,所述溫度模塊包括熱輻射子模塊、水對(duì)流熱交換子模塊、空氣對(duì)流子模塊和熱傳導(dǎo)子模塊，其中，所述熱輻射子模塊用于計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述水對(duì)流熱交換子模塊用于計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述空氣對(duì)流子模塊用于計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述熱傳導(dǎo)子模塊用于計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼的初始溫度為800?900°C，所述帶鋼的終冷溫度為500 ?650。。。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼的最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:60?90%，珠光體:10?30%，貝氏體:0?20%。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述帶鋼寬度參數(shù)為1688?1888mm，帶鋼厚度參數(shù)為5?20mmo
[0015]本發(fā)明層流冷卻溫度監(jiān)控方法及裝置，具有以下有益效果:在層流冷卻實(shí)際生產(chǎn)之前，將實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸入到本發(fā)明中進(jìn)行計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果高度吻合。同時(shí)，充分利用層流冷卻的特點(diǎn)，將溫度變化值與相變熱量值耦合計(jì)算，既可以將相變潛熱的過(guò)程實(shí)時(shí)加入到帶鋼溫度的計(jì)算中，精確計(jì)算出帶鋼在層流冷卻過(guò)程中不同時(shí)間與空間內(nèi)的溫度變化，又可以計(jì)算出帶鋼相變成分，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握層流冷卻結(jié)束后帶鋼成分的變化，從而為后續(xù)工序提供性能更優(yōu)異的板材。既指導(dǎo)了實(shí)際生產(chǎn)，又可用于新鋼種的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，既節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)間，又降低了開(kāi)發(fā)成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明層流冷卻溫度監(jiān)控方法的工作原理及層流冷卻溫度監(jiān)控裝置的各部分結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。[0018]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明層流冷卻溫度監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟:
[0019]I)溫度模塊11接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼(圖中未示出)初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)，同時(shí)，相變模塊12接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)。
[0020]2)位置判斷模塊13開(kāi)始計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)(圖中未示出)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)同步傳送給溫度模塊11 ;當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，閥門(mén)控制模塊14開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量，并將涉及開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)傳輸給溫度模塊11。
[0021]3)所述相變模塊12根據(jù)帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，并實(shí)時(shí)傳送給溫度模塊11 ;所述溫度模塊11根據(jù)帶鋼初始溫度、初始熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊12，相變模塊12得到首次實(shí)時(shí)溫度值后，耦合計(jì)算出首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊11，隨后溫度模塊11將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，并將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊12。
[0022]4)所述相變模塊12由該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值計(jì)算出常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊11，所述溫度模塊11將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊12，相變模塊12得到溫度模塊11計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，然后再傳給溫度模塊11，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊11接收閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)；其中，所述溫度模塊11包括熱輻射子模塊111、水對(duì)流熱交換子模塊112、空氣對(duì)流子模塊113和熱傳導(dǎo)子模塊114，當(dāng)帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述熱輻射子模塊111根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述水對(duì)流熱交換子模塊112根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述空氣對(duì)流子模塊113根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述熱傳導(dǎo)子模塊114根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述溫度模塊11再將熱輻射子模塊111、水對(duì)流熱交換子模塊112、空氣對(duì)流子模塊113和熱傳導(dǎo)子模塊114各自計(jì)算的帶鋼溫降值分別進(jìn)行疊加，最后再將疊加值與相變模塊12傳輸過(guò)來(lái)的相變熱量進(jìn)行耦合計(jì)算后得到帶鋼實(shí)時(shí)溫度值。
[0023]5)所述溫度模塊11最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，所述相變模塊12據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出。
[0024]本發(fā)明層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，包括PLCl，所述PLCl包括溫度模塊11、相變模塊12、位置判斷模塊13和閥門(mén)控制模塊14，所述溫度模塊11的信號(hào)輸入輸出端與相變模塊12的信號(hào)輸入輸出端相連，所述位置判斷模塊13和閥門(mén)控制模塊14的信號(hào)輸出端與溫度模塊11的信號(hào)輸入端相連。[0025]其中，所述溫度模塊11:接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)，其中，所述帶鋼的初始溫度控制在800?900°C，帶鋼寬度在1688?1888mm范圍內(nèi)，帶鋼厚度在5?20mm范圍內(nèi)，由帶鋼的長(zhǎng)度、寬度和厚度可以算出帶鋼的散熱面積，利于準(zhǔn)確把握帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的溫降值，因?yàn)槎鄩K帶鋼的長(zhǎng)度值可以依次疊加，看成是一塊帶鋼，相對(duì)于寬度和厚度，帶鋼長(zhǎng)度值比較穩(wěn)定，所以層流冷卻溫度監(jiān)控裝置只需要輸入帶鋼的寬度值和厚度值；接受帶鋼初始溫度下相變模塊12計(jì)算出的帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值；時(shí)刻接受位置判斷模塊13傳輸過(guò)來(lái)的帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置參數(shù)；當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊11接收閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)；通過(guò)以上參數(shù)計(jì)算帶鋼因散熱及相變潛熱而產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊12，隨后得到相變模塊12因首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)計(jì)算出的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊12，并得到該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下相變模塊12計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊12，并得到相變模塊12據(jù)此得到的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊11接收閥門(mén)控制模塊14傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)，最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，所述帶鋼終冷溫度控制在500?650°C。所述溫度模塊11包括熱輻射子模塊111、水對(duì)流熱交換子模塊112、空氣對(duì)流子模塊113和熱傳導(dǎo)子模塊114，其中，所述熱輻射子模塊111用于計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述水對(duì)流熱交換子模塊112用于計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述空氣對(duì)流子模塊113用于計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值；所述熱傳導(dǎo)子模塊114用于計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值。
[0026]所述相變模塊12:接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，隨后將初始熱量值傳送給溫度模塊11，接著接受溫度模塊11傳過(guò)來(lái)的首次實(shí)時(shí)溫度值并進(jìn)行耦合計(jì)算，得到首次實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊11，隨后得到溫度模塊11計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，計(jì)算出該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊11，再次得到溫度模塊11計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，如此往復(fù)，最后得到溫度模塊11計(jì)算出的帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出，所述帶鋼的最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:60?90%，珠光體:10?30%，貝氏體:0?20%，其中，在冷卻的過(guò)程中，帶鋼的金相結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生奧氏體，當(dāng)然，冷卻結(jié)束時(shí)奧氏體已全部轉(zhuǎn)化為其他金相結(jié)構(gòu)。
[0027]所述位置判斷模塊13:用于計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)傳送給溫度模塊11。
[0028]所述閥門(mén)控制模塊14:當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量；當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，關(guān)閉冷卻水閥門(mén)；將以上參數(shù)傳輸給溫度模塊11。
[0029]本發(fā)明基于美國(guó)MathWorks公司出品的MATLAB軟件開(kāi)發(fā)而成，當(dāng)然，也不限于MATLAB軟件，也可基于其他軟件工具開(kāi)發(fā)而成。本發(fā)明適用于各種碳錳鋼，對(duì)微量元素不多的碳錳鋼效果尤甚，以武漢鋼鐵集團(tuán)熱軋生產(chǎn)線的三種碳錳鋼為例:
[0030]一、型號(hào)為Q235B的鋼種:初始溫度為860°C，寬1688mm ;厚7.88mm ;其元素含量為:C:0.172%、Si:0.176%、Mn:0.471%、Cr:0.015%、Cu:0.038%、N1:0.012%、Al:0.014% ；其最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:71%，珠光體:16%，貝氏體:13% ;終冷溫度為583。。。
[0031]二、型號(hào)為WLZN的鋼種:初始溫度為880°C，寬1688mm;厚9.88mm;其元素含量為:C:0.054%、S1:0.011%、Mn:0.258%、Cu:0.021%、:N1:0.008%、Al:0.036% ;其最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:67%，珠光體:27%，貝氏體:6% ;終冷溫度為608°C。
[0032]三、型號(hào)為P3A2的鋼種:初始溫度為860°C，寬1888mm ;厚11.45mm ;其元素含量為:C:0.04%、Si:0.01%、Mn:0.226%、Cr:0.012%、Cu:0.054%、N1:0.012%、Al:0.044% ;其最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:65%，珠光體:22%，貝氏體:13% ;終冷溫度為526°C。
[0033]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
[0034]本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種層流冷卻溫度監(jiān)控方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)溫度模塊(11)接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)，同時(shí)，相變模塊(12)接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)； 2)位置判斷模塊(13)開(kāi)始計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)同步傳送給溫度模塊(11);當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，閥門(mén)控制模塊(14)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量，并將涉及開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)傳輸給溫度模塊(11)； 3)所述相變模塊(12)根據(jù)帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，并實(shí)時(shí)傳送給溫度模塊(11);所述溫度模塊(11)根據(jù)帶鋼初始溫度、初始熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊(12)，相變模塊(12)得到首次實(shí)時(shí)溫度值后，耦合計(jì)算出首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊(11)，隨后溫度模塊(11)將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，并將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊(12)； 4)所述相變模塊(12)由該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值計(jì)算出常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊(11)，所述溫度模塊(11)將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊(12)，相變模塊(12)得到溫度模塊(11)計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，然后再傳給溫度模塊(11)，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊(11)接收閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)； 5)所述溫度模塊(11)最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，所述相變模塊(12)據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層流冷卻溫度監(jiān)控方法，其特征在于:所述溫度模塊(11)包括熱輻射子模塊(111 )、水對(duì)流熱交換子模塊(112 )、空氣對(duì)流子模塊(113)和熱傳導(dǎo)子模塊(114)，當(dāng)帶鋼在冷卻系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述熱輻射子模塊(111)根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述水對(duì)流熱交換子模塊(112)根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)和控制冷卻水流量的參數(shù)計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述空氣對(duì)流子模塊(113)根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述熱傳導(dǎo)子模塊(114)根據(jù)實(shí)時(shí)位置參數(shù)計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值，所述溫度模塊(11)再將熱輻射子模塊(111)、水對(duì)流熱交換子模塊(112)、空氣對(duì)流子模塊(113)和熱傳導(dǎo)子模塊(114)各自計(jì)算的帶鋼溫降值分別進(jìn)行疊加，最后再將疊加值與相變模塊(12)傳輸過(guò)來(lái)的相變熱量進(jìn)行耦合計(jì)算后得到帶鋼實(shí)時(shí)溫度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層流冷卻溫度監(jiān)控方法，其特征在于:所述帶鋼的初始溫度為800~900°C，所述帶 鋼的終冷溫度為500~650°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層流冷卻溫度監(jiān)控方法，其特征在于:所述帶鋼的最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:60~90%，珠光體:10~30%，貝氏體:0~20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層流冷卻溫度監(jiān)控方法，其特征在于:所述帶鋼寬度參數(shù)為1688~1888mm，帶鋼厚度參數(shù)為5~20mm。
6.一種層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，包括PLC (I )，其特征在于:所述PLC (I)包括溫度模塊(11)、相變模塊(12 )、位置判斷模塊(13 )和閥門(mén)控制模塊(14 )，所述溫度模塊(11)的信號(hào)輸入輸出端與相變模塊(12)的信號(hào)輸入輸出端相連，所述位置判斷模塊(13)和閥門(mén)控制模塊(14)的信號(hào)輸出端與溫度模塊(11)的信號(hào)輸入端相連，其中， 所述溫度模塊(11):接收來(lái)自熱軋工序的帶鋼初始溫度、帶鋼寬度和厚度參數(shù)；接受帶鋼初始溫度下相變模塊(12)計(jì)算出的帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值；時(shí)刻接受位置判斷模塊(13)傳輸過(guò)來(lái)的帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置參數(shù)；當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊(11)接收閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)；通過(guò)以上參數(shù)計(jì)算帶鋼因散熱及相變潛熱而產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)溫度值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值傳輸給相變模塊(12)，隨后得到相變模塊(12)因首次實(shí)時(shí)溫度值下相變反應(yīng)計(jì)算出的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)溫度值、首次實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值再次傳送給相變模塊(12)，并得到該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下相變模塊(12)計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，將該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值與常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值、實(shí)時(shí)位置參數(shù)以及閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水開(kāi)啟和水量控制參數(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算得到下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并傳給相變模塊(12)，并得到相變模塊(12)據(jù)此得到的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，溫度模塊(11)接收閥門(mén)控制模塊(14)傳輸過(guò)來(lái)的冷卻水關(guān)閉參數(shù)，并將這一參數(shù)代入常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值的耦合計(jì)算中，如此往復(fù)，最終計(jì)算得到并輸出帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度； 所述相變模塊(12):接收來(lái)自熱軋工`序的帶鋼初始溫度和元素含量參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的初始熱量值，隨后將初始熱量值傳送給溫度模塊(11)，接著接受溫度模塊(11)傳過(guò)來(lái)的首次實(shí)時(shí)溫度值并進(jìn)行耦合計(jì)算，得到首次實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的首次實(shí)時(shí)熱量值，并將首次實(shí)時(shí)熱量值再次傳輸給溫度模塊(11)，隨后得到溫度模塊(11)計(jì)算出的常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值，計(jì)算出該常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值下帶鋼因相變潛熱產(chǎn)生的常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值并傳送給溫度模塊(11)，再次得到溫度模塊(11)計(jì)算出的下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)溫度值并據(jù)此計(jì)算出下一個(gè)常規(guī)實(shí)時(shí)熱量值，如此往復(fù)，最后得到溫度模塊(11)計(jì)算出的帶鋼離開(kāi)冷卻系統(tǒng)后的終冷溫度，據(jù)此查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中與帶鋼的終冷溫度相對(duì)應(yīng)的帶鋼相變成分并作為最終結(jié)果輸出； 所述位置判斷模塊(13):用于計(jì)算帶鋼在冷卻系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)位置，并將實(shí)時(shí)位置參數(shù)傳送給溫度模塊(11); 所述閥門(mén)控制模塊(14):當(dāng)帶鋼運(yùn)行到冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，開(kāi)啟冷卻水閥門(mén)并控制冷卻水流量；當(dāng)帶鋼離開(kāi)冷卻水閥門(mén)位置時(shí)，關(guān)閉冷卻水閥門(mén)；將以上參數(shù)傳輸給溫度模塊(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述溫度模塊(11)包括熱輻射子模塊(111 )、水對(duì)流熱交換子模塊(112 )、空氣對(duì)流子模塊(113)和熱傳導(dǎo)子模塊(114)，其中， 所述熱輻射子模塊(111)用于計(jì)算因熱輻射散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值； 所述水對(duì)流熱交換子模塊(112)用于計(jì)算因水對(duì)流熱交換散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值； 所述空氣對(duì)流子模塊(113)用于計(jì)算因空氣對(duì)流散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值； 所述熱傳導(dǎo)子模塊(114)用于計(jì)算因熱傳導(dǎo)散熱方式導(dǎo)致的帶鋼溫降值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述帶鋼的初始溫度為800~900°C，所述帶鋼的終冷溫度為500~650°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述帶鋼的最終相變成分及重量百分比為:鐵素體:60~90%，珠光體:10~30%，貝氏體:0~20%。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的層流冷卻溫度監(jiān)控裝置，其特征在于:所述帶鋼寬度參數(shù)為1688~1888mm，帶鋼厚度參數(shù)為5~20mm。
【文檔編號(hào)】B21B37/74GK103611735SQ201310666845
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】王聰, 曾義斌, 周一中, 楊杰, 黃為民, 謝華, 張弘, 郭宏麗, 夏孔超, 張鵬武, 張揚(yáng), 周正軍, 戴鵬, 李曦, 李雙宏, 秦強(qiáng), 王俊 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 華中科技大學(xué)