热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及热轧无缝钢管生产技术领域，特别是涉及一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统。


背景技术：

[0002]
传统无缝钢管热轧生产过程中，轧后采用空冷方式冷却至室温，缺乏有效的在线组织调控手段，需依赖添加大量的合金元素或后续热处理工序进行性能的控制。开发和应用先进控轧控冷工艺，即离线热处理工艺在线化，充分发挥控轧控冷工艺的组织调控作用，是热轧无缝钢管新产品、新工艺开发的重点方向。
[0003]
由于热轧无缝钢管具有中空环形截面形状特征，在冷却过程中，冷却水容易进入钢管内部，冷却后由头尾排出，造成钢管头尾出现过冷情况，从而导致造成钢管长度方向的组织性能的不均匀现象。同时，钢管头尾与钢管中部在热加工过程中的变形差异以及空冷冷速不同，也会造成钢管冷后长度方向上组织性能的不均匀问题，在后续锯切过程中切头切尾较多，严重影响钢管生产的成材率和产品质量。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本申请提供一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统，主要目的在于能够通过控制辊道传送速度或喷环开启个数实现钢管头部和尾部特殊温度的灵活控制，可有效提高钢管纵向性能的均匀性，提高热轧无缝钢管的质量及成材率。
[0005]
依据本申请一个方面，提供了一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统，包括：自动化控制装置、在线冷却装置以及运输辊道；
[0006]
所述自动化控制装置分别与所述在线冷却装置和所述运输辊道连接，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度，并向所述在线冷却装置发送冷却控制指令，向所述运输辊道发送转动控制指令；
[0007]
所述在线冷却装置分别与所述自动化控制装置和所述运输辊道连接，用于接收所述自动化控制装置发送的冷却控制指令，对所述运输辊道传送的钢管进行在线冷却；
[0008]
所述运输辊道分别与所述自动化控制装置和所述在线冷却装置连接，用于接收所述自动化控制装置发送的转动控制指令，调节辊道转动速度，传送钢管进出所述在线冷却装置。
[0009]
进一步地，所述自动化控制装置，包括：监控终端，通讯模块和数据处理模块；
[0010]
所述通讯模块分别与监控终端和数据处理模块连接，用于所述监控终端和所述数据处理模块之间的数据及指令交互；
[0011]
所述数据处理模块与所述通讯模块连接，用于接收钢管参数，并输出钢管各控制段的实际目标温度；
[0012]
所述监控终端与所述通讯模块连接，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度，并向通讯模块发出控制指令。
[0013]
进一步地，所述数据处理模块，包括：长度处理单元、温度处理单元和速度处理单元；
[0014]
所述长度处理单元与所述温度处理单元连接，用于接收钢管参数，并将输出的钢管头部和尾部特殊温度控制段长度发送给温度处理单元；
[0015]
所述温度处理单元分别与所述长度处理单元和所述速度处理单元连接，用于接收钢管头部和尾部特殊温度控制段长度，并输出钢管各控制段的实际目标温度；
[0016]
所述速度处理单元与所述温度处理单元连接，用于接收钢管各控制段的实际目标温度，并输出运输辊道的转动速度和加速度。
[0017]
进一步地，所述监控终端，包括：监视单元和控制单元；
[0018]
所述监视单元，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度；
[0019]
所述控制单元，用于向所述在线冷却装置发送冷却控制指令，向所述运输辊道发送转动控制指令。
[0020]
进一步地，所述在线冷却装置，包括成组布置的环形射流冷却喷环，用于喷射冷却水以对所述钢管进行在线冷却。
[0021]
进一步地，所述数据处理模块，还包括数量处理单元；
[0022]
所述数量处理单元与所述温度处理单元连接，用于接收钢管各控制段的实际目标温度，并输出环形射流冷却喷环的开启个数。
[0023]
借由上述技术方案，本申请实施例提供的技术方案至少具有下列优点：
[0024]
本申请提供了一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统，能够通过控制辊道传送速度或喷环开启个数实现钢管头部和尾部特殊温度的灵活控制，可有效提高钢管纵向性能的均匀性，提高热轧无缝钢管的质量及成材率。
[0025]
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0026]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0027]
图1示出了本发明实施例提供的一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统结构示意图；
[0028]
图2示出了本发明实施例提供的另一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统结构示意图；
[0029]
图3示出了本发明实施例提供的一种数据处理模块的结构示意图；
[0030]
图4示出了本发明实施例提供的一种监控终端结构示意图。
具体实施方式
[0031]
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例
所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0032]
本申请实施例提供了一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统，如图1所示，包括：自动化控制装置1、在线冷却装置2以及运输辊道 3；
[0033]
所述自动化控制装置1分别与所述在线冷却装置2和所述运输辊道3 连接，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度，并向所述在线冷却装置2发送冷却控制指令，向所述运输辊道3发送转动控制指令；
[0034]
对于本发明实施例，所述在线冷却装置2分别与所述自动化控制装置1 和所述运输辊道3连接，用于接收所述自动化控制装置1发送的冷却控制指令，对所述运输辊道3传送的钢管进行在线冷却；
[0035]
所述运输辊道3分别与所述自动化控制装置1和所述在线冷却装置2 连接，用于接收所述自动化控制装置1发送的转动控制指令，调节运输辊道3转动速度，传送钢管进出所述在线冷却装置2。
[0036]
进一步地，如图2所示，所述自动化控制装置1，包括：通讯模块11，监控终端12和数据处理模块13；
[0037]
所述通讯模块11分别与监控终端12和数据处理模块13连接，用于所述监控终端12和所述数据处理模块13之间的数据及指令交互；
[0038]
所述数据处理模块13与所述通讯模块11连接，用于接收钢管参数，并输出钢管各控制段的实际目标温度；
[0039]
所述监控终端12与所述通讯模块11连接，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度，并向通讯模块11发出控制指令。
[0040]
进一步地，如图3所示，所述数据处理模块13，包括：长度处理单元 131、温度处理单元132和速度处理单元133；
[0041]
所述长度处理单元131与所述温度处理单元132连接，用于接收钢管参数，并输出钢管头部和尾部特殊温度控制段长度；
[0042]
对于本发明实施例，所述长度处理单元可以内置有长度处理芯片，可以将接收的钢管参数进行处理，得到钢管头部和尾部特殊温度控制段长度数据。例如，所述预设钢管头部和尾部特殊温度控制段长度算法可以包括：
[0043][0044]
其中：d
base
和l
base
分别为参考钢管外径和特殊温度控制长度，d为冷却钢管外径，l
h
和l
t
分别为钢管头部和尾部特殊温度控制段长度。
[0045]
所述温度处理单元132分别与所述长度处理单元131和所述速度处理单元133连接，用于接收钢管头部和尾部特殊温度控制段长度，并输出钢管各控制段的实际目标温度；
[0046]
需要说明的是，对于本发明实施例，可以按照钢管轧制方向，将待冷却钢管划分为不同控制段，所述不同控制段包括钢管头部特殊温度控制段、第一过渡段、钢管中部、第二过渡段和钢管尾部特殊温度控制段；所述温度处理单元132可以内置存储有温度处理算法的芯片，可以对得到的钢管头部和尾部特殊温度控制段长度进行处理，输出钢管各控制段的实际目标温度。具体地，所述钢管头部特殊温度算法可以包括：
[0047]
t
tgt
＝t0+t
h
；
[0048]
根据第一过渡段温度算法、初始目标温度、钢管长度、获取的钢管头部特殊温度控制段长度以及距离钢管头部长度，得到第一过渡段实际目标温度，所述第一过渡段温度算法可以包括：
[0049][0050]
根据钢管中部温度算法以及初始目标温度，得到钢管中部的实际目标温度，所述钢管中部温度算法可以包括：
[0051]
t
tgt
＝t0；
[0052]
根据第二过渡段温度算法、初始目标温度、钢管长度、获取的钢管尾部特殊控制段长度以及距离钢管头部长度，得到第二过渡段的实际目标温度，所述第二过渡段温度算法可以包括：
[0053][0054]
利用钢管尾部特殊温度算法、初始目标温度以及获取的钢管尾部特殊控制温度，得到钢管尾部实际目标温度，所述钢管尾部特殊温度算法可以包括：
[0055]
t
tgt
＝t0+t
t
；
[0056]
其中，t
tgt
为实际目标温度，t0为初始目标温度，t
h
为钢管头部特殊控制温度，t
t
为钢管尾部特殊控制温度，l为钢管长度，l
i
为距离钢管头部的长度，l
h
为钢管头部特殊温度控制段长度，l
i
为钢管尾部特殊温度控制段长度。
[0057]
所述速度处理单元133与所述温度处理单元132连接，用于接收钢管各控制段的实际目标温度，并输出运输辊道3的转动速度和加速度。
[0058]
对于本发明实施例，所述速度处理单元133可以内置有速度处理芯片，可以根据钢管各控制段的实际目标温度，输出运输辊道3不同时间段的转动速度和加速度，以便于在线冷却过程中，控制所述运输辊道3进行转动，从而调节钢管各部分的均匀性，提高钢管质量。例如，s1：钢管出定径后，自动化控制系统根据待冷却钢管的基本信息(如钢管规格和初始目标温度等)和冷却信息，确定钢管头尾特殊控制段长度和温度，并计算出喷环压力、流量、开启数量以及辊道的速度制度，包括各控制段的速度和加速度； s2：喷环按照设定的参数开启，钢管按照设定速度1匀速运行至钢管头部减速点时，钢管按照设定加速度减速至稳定运行速度2；s3：当钢管以稳定运行速度2运行至尾部到达加速点时，钢管按照设定的加速度加速至速度3，然后匀速通过冷却区。
[0059]
进一步地，如图4所示，所述监控终端12，包括：监视单元121和控制单元122；
[0060]
所述监视单元121，用于接收和展示钢管各控制段的实际目标温度；
[0061]
所述控制单元122，用于向所述在线冷却装置2发送冷却控制指令，向所述运输辊道3发送转动控制指令。
[0062]
对于本发明实施例，所述监视单元121接收到钢管各控制段的实际目标温度后，将其展示在展示界面上，以便于用户可以随时查看当前冷却钢管各部分的温度，从而及时采取措施，保证钢管轴向性能的均匀性，提高热轧无缝钢管的质量及成材率。
[0063]
另外，所述控制单元122可以根据接收的冷却喷环21开启数量，向所述在线冷却装
置2发送冷却控制指令，指示所述在线冷却装置2调节冷却环开启个数；所述控制单元122还可以根据接收的运输辊道3的转动速度和加速度，向所述运输辊道3发送转动控制指令，指示所述运输辊道3调节转动速度。从而通过控制冷却喷环2的开启数量和运输辊道3的变速控制，以实现对钢管不同控制段的轴向均匀化控制，保证钢管的均匀性，提高钢管质量和成材率。
[0064]
进一步地，所述在线冷却装置2，包括成组布置的环形射流冷却喷环 21，用于喷射冷却水以对所述钢管进行在线冷却。
[0065]
进一步地，所述数据处理模块13，还包括数量处理单元134；
[0066]
所述数量处理单元134与所述温度处理单元132连接，用于接收钢管各控制段的实际目标温度，并输出环形射流冷却喷环21的开启个数。
[0067]
对于本发明实施例，所述数量处理单元134可以内置有数量处理芯片，可以利用实际目标温度数据，计算冷却喷环21的开启个数，从而调节钢管各控制段的实际目标温度，使得钢管的均匀性提高，增加钢管质量和成材率。
[0068]
本申请提供了一种热轧无缝钢管在线冷却轴向均匀化控制系统，通过利用预设目标温度算法对获取的钢管参数进行处理，得到钢管各部分的实际目标温度，所述钢管参数包括钢管直径、长度和初始目标温度；通过调节辊道转动速度或者喷环开启数量，实现钢管长度方向上梯度化冷却控制，可有效提高钢管纵向性能的均匀性，提高热轧无缝钢管的质量及成材率。
[0069]
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。