[发明专利]提高跟踪系统控制精度保证中厚板淬火性能稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁热处理技术领域，特别是提供了一种提高跟踪系统控制精度保证中厚板淬火性能稳定性的方法，适用于使用无氧化辊底式炉及淬火机进行中厚板淬火生产领域。

背景技术

目前，国内中厚板厂普遍采用无氧化辊底式炉及炉后的淬火机进行离线淬火处理，淬火时钢板入水前的实际温度、淬火喷水时间及水量是保证钢板各部性能稳定的前提，但是在特厚板及低辊速淬火实际生产过程中，常出现当前钢板头尾性能不稳定现象。

据分析，目前公知的辊压式淬火机都是采用集管式，分高、低压两部分，又细分为20个能够单独控制流量的小控制区，通常高压区占14个，低压区占6个(沿淬火机长度方向上下布置，各3个)。当钢板入炉前放置在炉前辊道固定的位置时，对应建立钢板影像，影像位置由程序按炉辊电机转动方向及转动速度进行累计计算获得，每根炉内辊都是单独的变频器控制单独的电机传动的，被一个钢板影像占用的辊道，运动方向一致。实物钢板到达光栅时，光栅被触发进行钢板影像头、尾位置的修正，程序自动按影像位置控制炉门的开启、在炉内各加热区内各个烧嘴的点燃关闭以及淬火机各部流量控制区阀门的开闭。

由于钢板入炉后无法观测实物，影像与实物是否完全吻合也无法观测，对于特厚板，在炉加热时间长、在炉内摆动运行，速度较慢(摆动速度2-3m/min，平均速度0.2-0.7m/min)，升温也较慢，冷钢板与炉底辊之间易打滑，或个别炉辊暂时发生停转，都会造成影像与实物偏离，实物滞后于影像，同时，钢板入炉前长度通常留有一定的正差(200～300mm)，通常情况下，影像与实物偏离可通过炉内的光栅进行钢板位置的修正，但当偏差超过光栅调节范围(0.8-1.2m)时就无法修正了，同时由于炉内光栅布置间距较大，通常为15-20米，实际钢板通常会在被光栅修正之前与影像脱离很远(1～2m)，而PLC控制系统根据在炉各个钢板影像位置控制对应的辊道进行正反转时，就会发生辊道分组控制的冲突，导致炉内辊道得到正转控制信号，而被实际钢板带动反转，反馈信号与控制信号不一致，炉内辊报警停转的问题，由于炉内烧嘴控制采用跟踪钢板头尾位置，优先点燃被钢板占用的烧嘴这样的控制方法，这种时间长、距离长的实物和影像脱离，必然会导致钢板在热处理炉内的加热达不到预期效果，钢板在炉加热时就会出现头尾温差大的情况。而钢板出热处理炉进入淬火机后，跟踪系统按影像位置控制高底压区阀门开/闭时间，由于跟踪误差，会造成钢钢板尾部未出淬火机而高压区提前关闭，这样会造成钢板尾部冷却不足，严重时尾部比头部强度低30-50Mpa。

影响淬火性能的另一个问题就是，对于大线能量焊接及低焊接裂纹敏感性钢，为了保证焊接性能，要求较低的碳当量，为了获得淬火后性能，即使钢板薄也要很低的淬火机辊速，如厚度30mm钢板采用1.5m/min淬火机辊速，钢板进入淬火机时钢板尾部温度要下降约30℃左右，造成这种现象主要是因为薄钢板在炉内运行速度较快，但当钢板到温运行至炉尾时，触发炉尾的光栅，这时程序会调整辊道速度，使之与淬火机辊速同步，但是，钢板距离淬火机第一道喷水管还有一段距离，所以薄板采用低辊速淬火时，尾部强度常常会略低于头部。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高跟踪系统控制精度保证中厚板淬火性能稳定性的方法，解决了特厚板(100mm以上)影像与实物偏离过大导致的加热控制下头尾温差大以及薄钢板采用低辊速淬火时入水前产生温降而引起的淬火后强度不稳定问题。

本发明的主要创新点是在炉内增加4组光栅(一组光栅由一个光栅发射端和一个光栅接收端组成，实现对炉内钢板的检测)，并缩小光栅修正范围，提高特厚板在炉跟踪控制精度，保证加热效果，同时保证淬火时跟踪钢板头尾位置的偏差控制在淬火机各区阀门控制允许的范围之内，针对速度≤10m/min低辊速淬火，调整炉内辊道与淬火机辊道速度同步的触发点，使钢板距离淬火机喷水管近时开始同步，减少钢板温降。

本发明基于S7-400PLC构建的自动化网络，该网络以S7-400的中央处理器模块为网络主站，以现场ET200模块、辊道变频器、烧嘴控制器为网络子站，通过profibus工业现场总线及其协议实现互联，将现场设备、传感器的状态读入中央处理器，经过中央处理器内部的程序逻辑控制，输出控制信号，控制现场执行器执行自动控制动作。技术方案如下：

1、修改plc程序：