CN103381426B - 轧辊冷却温度自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轧辊冷却温度自动控制装置，应用于热处理领域，包括存储有温度自动控制程序以及多种轧辊的理想冷却曲线的智能温控仪表，智能温控仪表的输入端与工控机和测温仪连接，测温仪还和工控机连接，智能温控仪表的输出端连接变频器以及降温风机；所述变频器和降温风机的数量与位置与测温仪相对应；智能温控仪表将测温仪传来的实时电流信号转换成实时温度信号并与设定的理想冷却曲线的实时温度进行比较，根据比较结果输出信号给变频器，由变频器输出信号给降温风机，来控制降温风机的开启、关闭和调整降温风机转速。该装置可以为轧辊提供与理想冷却曲线吻合的冷却速度，以解决传统方法的冷却速度难以控制、精度差的技术问题。

Description

轧辊冷却温度自动控制装置

技术领域

本发明涉及一种热处理冷却温度的控制装置，尤其是一种应用于轧辊差温热处理冷却过程中的温度控制装置。

背景技术

为使轧辊获得所需要的力学性能、物理性能和化学性能，一般要对轧辊进行热处理，其中差温处理是一种既可以使辊颈和辊芯强韧，又可使辊身硬而耐磨的轧辊热处理方法，具有工艺周期短、能耗低、加热均匀、稳定等优点，已被广泛应用于轧辊的热处理上。

差温热处理首先将轧辊身表面一定厚度的金属快速加热到规定的淬火温度，而辊芯仍处于低温状态，再经过冷却降温使得轧辊内外得到不同组织，既保证轧辊辊身工作层的硬度，又保证轧辊辊颈和辊芯部的韧性。

差温处理中的冷却降温处理的速度与轧辊最后的硬度和韧性息息相关，如果冷却降温处理不当，有可能造成组织不理想、硬度过高或过低、应力大等问题，轻则需要重新热处理或补充回火，重则会产生裂纹而报废。

传统的冷却降温方法是在降温过程中需要进行人工监测温度，并根据监测的温度人工调节降温风机进行辅助降温，使降温速率与理想冷却曲线吻合。传统的降温方法中需人工定时测量一次温度后，再根据测量结果人工调节降温风机进行辅助降温，温度完全是由人工控制的，操作工人需要时刻观察测温仪表， 根据仪表显示与工艺要求的温度进行对比，手工控制降温风机，不仅耗费人力，且温度的测量是离散的，不能够做到实时调节控制温度，温度控制的精度也较差，容易造成差温处理的失败。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种轧辊冷却温度自动控制装置，为轧辊提供与理想冷却曲线吻合的冷却速度，以解决传统降温方法的冷却速度难以控制、精度差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

轧辊冷却温度自动控制装置，包括存储有温度自动控制程序以及多种轧辊的理想冷却曲线的智能温控仪表，智能温控仪表的输入端与工控机连接并至少连接三组沿轧辊表面轴向均匀布置的对轧辊的温度进行实时检测的测温仪，智能温控仪表的输出端连接有变频器，变频器连接降温风机；所述变频器和降温风机的数量与位置和测温仪相对应；所述测温仪为红外扫描测温仪，测温仪将测量所得的实时温度信号转化为4～20mA的电流信号传送给智能温控仪表和工控机，工控机以热像图和温度包络线的形式显示温度变化情况同时实时记录存储温度数据，并对历史温度数据进行查询、调用分析；智能温控仪表将测温仪传来的实时电流信号转换成实时温度信号并与设定的理想冷却曲线的对应温度进行比较，根据比较结果输出信号给变频器，由变频器输出信号给降温风机，来控制降温风机的开启、关闭和调整降温风机转速。

本发明的进一步改进在于：智能温控仪表的工作过程如下：

步骤1）冷却开始前，根据待处理轧辊的尺寸和材质，通过工控机调取智能温控仪表中与该轧辊相匹配的理想冷却曲线为当前理想冷却曲线；

步骤2）冷却开始时，智能温控仪表开始计时；

步骤3）智能温控仪表查询当前时刻的理想温度；

步骤4）智能温控仪表接收每组测温仪检测到的当前时刻的实际温度；

步骤5）智能温控仪表记录当前时刻的每组测温仪的实际温度，并分别与理想冷却曲线的当前时刻的理想温度比较：

如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度大于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表增强对应连接的变频器信号，从而提高降温风机的转速，加快该组红外扫描测温仪对应的轧辊部分的冷却速度；如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度小于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表减弱对应连接的变频器信号；如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度等于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表保持对应连接的变频器信号；

步骤6）判断当前冷却时间是否达到结束时间，若当前时间未达到结束时间，则返回步骤3）；若当前时间已经达到结束时间，则通过变频器关闭降温风机，冷却结束。

本发明的进一步改进在于：所述降温风机是一种降温轴流风机。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明实现了轧辊差温冷却处理时的温度自动连续检测、降温过程的自动控制，本发明通过温度自动控制程序将当前时刻的实际轧辊冷却温度与理想冷却曲线的对应温度进行实时比较，并通过控制变频器实现对降温风机转速的控制，从而控制冷却强度和速度，极大地提高轧辊冷却过程与理想冷却过程的吻合度，提高了差温处理的效率。在轧辊冷却过程中无需人工控制，自动化程度高，减少了由于人工操作不当造成的失误。在批量生产过程中，极大的提高了不同的轧辊的降温速度控制的一致性，从而对产品质量保障有了本质化的提升，有效的提高了产品在市场中的竞争力。

本发明通过将每组红外扫描测温仪测得的实时温度与理想冷却曲线的对应温度相比较，并根据具体检测结果分别对设置在轧辊不同部位的每组红外扫描测温仪对应的风机转速风量进行相应调节，进一步提高了轧辊冷却的均匀性，提高了轧辊冷却的控制精度。

本发明中测温仪的输出端还连接有工控机，便于操作人员对轧辊冷却过程进行控制和监测，提高了轧辊冷却过程的可视性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的智能温控仪表的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

轧辊冷却温度自动控制装置，其系统结构如图1所示，包括测温仪、工控机、智能温控仪表、降温风机、变频器。

测温仪是一种红外扫描测温仪，可实现对轧辊表面温度的自动连续实时的扫描测量。红外扫描测温仪在轧辊表面沿轴向至少均匀布置三组。红外扫描测温仪的输出端与智能温控仪表的输入端连接，从而将红外扫描测温仪测得的轧辊的温度信号转化为4～20mA的电流信号实时传输给智能温控仪表。同时，红外扫描测温仪输出端还和一工控机连接，将轧辊的温度信号转化为4～20mA的电流信号实时传输给工控机，工控机通过专用程序以热像图和温度包络线的形式显示温度变化情况同时实时记录存储温度数据，并可对历史温度数据进行查询、调用分析。工控机是测温仪和智能温控仪表的控制机，工控机通过专用程序可编制轧辊理想冷却曲线，并输出给智能温控仪表；通过专用程序设定红外扫描测温仪的扫描、测温参数。

智能温控仪表中存储有温度自动控制程序以及多种规格和材质的轧辊的理想冷却曲线，并通过工控机选择理想冷却曲线。智能温控仪表将测温仪传来的实时电流信号转换成实时温度信号并与设定的理想冷却曲线的对应温度进行比较，将比较结果转化为4-20mA的控制信号，根据比较结果输出信号给变频器，变频器将4-20mA的控制信号转化为降温风机电机的控制信号，来控制降温风机电机的开启、关闭和调整降温风机电机转速，以对电机的转速控制来调整风量，实现对轧辊冷却降温过程的自动控制。变频器可以根据智能温控仪表发出的电信号对降温轴流风机的转速进行精确调节。本实施例中，降温风机是一种降温轴流风机，利用产生的气流对轧辊进行降温，变频器能够根据智能温控仪表的输出信号控制降温轴流风机的转速，进而通过智能温控仪表可控制轧辊的降温速度。所述变频器和降温风机的数量与位置与测温仪相对应。

智能温控仪表的具体的工作过程如下：

步骤1）冷却开始前，根据待处理轧辊的尺寸和材质，通过工控机调取智能温控仪表中存储的与该轧辊相匹配的理想冷却曲线为当前理想冷却曲线；

步骤2）冷却开始时，工控机发出指令使智能温控仪表开始计时；

步骤3）智能温控仪表查询当前时刻的理想温度；

步骤4）智能温控仪表接收每组测温仪检测到的当前时刻的实际温度；

步骤5）智能温控仪表记录当前时刻的每组测温仪的实际温度，并分别与理想冷却曲线的当前时刻的理想温度比较：

如果某个红外扫描测温仪测量的轧辊对应位置的当前时刻的实际温度大于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表增强对应连接的变频器信号，从而提高降温风机的转速，加快该组红外扫描测温仪对应的轧辊部分的冷却速度；如果某个红外扫描测温仪测量的轧辊对应位置的当前时刻的实际温度小于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表减弱对应连接的变频器信号；如果红外扫描测温仪测量的轧辊对应位置的当前时刻的实际温度等于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表保持对应连接的变频器信号；

步骤6）判断当前冷却时间是否达到结束时间，若当前时间未达到结束时间，则返回步骤3）；若当前时间已经达到结束时间，则通过变频器关闭降温风机，冷却结束。

本实施例中的红外扫描测温仪设置有三组，分别设置在轧辊的两端和中间部位，降温轴流风机的位置与三组红外测温仪的位置一一对应，每个降温轴流风机通过一个变频器与智能温控仪表相连。

本发明的控制原理：测温仪进行轧辊表面的温度检测，测温仪测得的实时轧辊温度信号转化为4～20mA电流信号，分别输出给工控机和智能温控仪表。智能温控仪表根据测温仪输入的信号与设定的理想降温温度比较，输出控制信号给变频器，通过变频器控制降温风机的电机的开启、关闭和速度快慢，降温轴流风机的转速直接决定了风量的大小，风量的大小决定轧辊的冷却速度，从而实现降温过程自动控制的目的。

Claims (2)

1.轧辊冷却温度自动控制装置，其特征在于：包括存储有温度自动控制程序以及多种轧辊的理想冷却曲线的智能温控仪表，智能温控仪表的输入端与工控机连接并至少连接三组沿轧辊表面轴向均匀布置的对轧辊的温度进行实时检测的测温仪，智能温控仪表的输出端连接有变频器，变频器连接降温风机；所述变频器和降温风机的数量与位置和测温仪相对应；所述测温仪为红外扫描测温仪，测温仪将测量所得的实时温度信号转化为4～20mA的电流信号传送给智能温控仪表和工控机，工控机以热像图和温度包络线的形式显示温度变化情况同时实时记录存储温度数据，并对历史温度数据进行查询、调用分析；智能温控仪表将测温仪传来的实时电流信号转换成实时温度信号并与设定的理想冷却曲线的对应温度进行比较，根据比较结果输出信号给变频器，由变频器输出信号给降温风机，来控制降温风机的开启、关闭和调整降温风机转速；

智能温控仪表的工作过程如下：

步骤1）冷却开始前，根据待处理轧辊的尺寸和材质，通过工控机调取智能温控仪表中与该轧辊相匹配的理想冷却曲线为当前理想冷却曲线；

步骤2）冷却开始时，智能温控仪表开始计时；

步骤3）智能温控仪表查询当前时刻的理想温度；

步骤4）智能温控仪表接收每组测温仪检测到的当前时刻的实际温度；

步骤5）智能温控仪表记录当前时刻的每组测温仪的实际温度，并分别与理想冷却曲线的当前时刻的理想温度比较：

如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度大于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表增强对应连接的变频器信号，从而提高降温风机的转速，加快该组红外扫描测温仪对应的轧辊部分的冷却速度；如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度小于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表减弱对应连接的变频器信号；如果红外扫描测温仪测量的当前时刻的实际温度等于对应的当前时刻理想温度时，智能温控仪表保持对应连接的变频器信号；

步骤6）判断当前冷却时间是否达到结束时间，若当前时间未达到结束时间，则返回步骤3）；若当前时间已经达到结束时间，则通过变频器关闭降温风机，冷却结束。

2.根据权利要求1所述的轧辊冷却温度自动控制装置，其特征在于：所述降温风机是一种降温轴流风机。