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济钢中厚板厂淬火机过程控制系统的开发及应用

2009/5/5    来源:e-works    特约撰稿人:岳临萍      
关键字:淬火机  策略  模型计算  过程控制系统  
本文详细介绍了中厚板厂淬火机的设备组成及过程控制系统,从淬火策略分析到冷却模型的控制都进行了理论和实践上的分析和验证,具有较好的参考价值.
一、前 言

    随着市场经济的深入发展和社会需求的不断提高,用户对中、厚板产品的需求越来越高,不仅需要钢板具有良好的力学性能,而且还要有良好的加工性能,济钢仅有热轧中、厚板产品已不能满足市场需求,用户需要热处理钢板的信息越来越多,搞好热处理对济钢的发展具有十分重要的战略意义。

    热处理是经加热、保温及冷却,使钢板获得要求的金相显微组织,以改变钢板性能的一种工艺。热处理不同于其它工艺,它只改变钢板的性能,而仍保留钢板的形状和尺寸。钢板经热处理后,既可以改善工艺性能,也可以提高使用性能,从而可以充分发挥钢板的性能潜力。

    基于这种状况,济钢2007年从德国引进热处理工程,包括一个常化炉和淬火机,热处理主要手段包括常化、回火、淬火、调质等,热处理总规模为20万吨/年。

二、淬火机工艺和设备构成

    淬火机设备结构由冷却装置、吹扫装置、提升装置,固定框架、提升框架、输送辊道等组成,配备的独立水循环处理系统科实现板材淬火用水的循环稳定供给。在设备制造,考虑到加速冷却的高精度控制要求和钢板材质的多样性,冷却装置设计伟高、低压两段式喷水系统。高压段喷水系统的喷嘴由三种形式,分别为水幕喷嘴、密集快速冷却喷嘴和常规喷嘴,喷嘴布置方式为上下对称式。2组水幕喷嘴布置于淬火机辊道第3根后,喷水角度和喷嘴距离钢板表面的距离可调节,4组密集快速冷却喷嘴设置在水幕喷嘴后,每组喷嘴各有3排高压喷水孔,以一定角度喷水,6组常规喷嘴设置在密集快速冷却喷嘴后,每组喷嘴各有1排高压喷水孔,喷水孔倾斜角度于密集喷嘴喷水孔倾斜角度一致。低压段喷水系统由38组低压喷嘴组成,每组喷嘴各有1排低压喷水孔。在淬火机入口和出口装有测温议,用于检测钢板温度型号。为了除去淬火后钢板表面残余冷却水,淬火机出口安装有吹扫装置。淬火机提升装置。淬火机提升装置带动提升框架上下运动,实现辊缝自动调节。辊道系统分为检测辊道和输送辊道,检测辊道可根据钢板厚度自动调节辊缝,使钢板在输送辊道上顺利通过。

三、计算机控制系统

    根据控制功能和相应速度,淬火机自动化系统采用Siemens S7系列PLC,分别为淬火机主控制器S7-400和水处理站控制器S7-300,淬火机主控制器与其远程终端之间采用Profibus DP进行通讯。人机界面服务器及其客户机采用工业PC,监控软件采用Siemens的Win CC,控制器和人机界面服务器之间由工业以太王连接,过程服务器通过OPC协议实现服务器与人机界面之间的通讯。控制系统配置及通讯说明见图1。


图1:控制系统配置及通讯网络图


    操作模式分为手动和自动两种。控制程序采用结构化、模块化编程,使用Step7集成开发工具编写,主要完成电气逻辑控制和状态参量检测,并配合过程控制系统完成逻辑控制和状态参量检测,并配合过程控制系统完成模型计算功能。过程控制系统程序分为人机界面和模型计算两部分,人机界面在WinCC环境下开发完成,其中全局脚本采用VC++开发语言。数据库采用ORACLE,通过标准SQL语言,实现对数据的查询、修改、增减和数据队列的前后串动等功能。模型计算实现的功能包括淬火规程制定、常化炉加热时间计算、数据库操作、数据记录和报表打印等。

责任编辑:殷爽
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