淬火机计算机过程控制系统技术研究
计算机技术在淬火炉设计上的应用
计算机技术在淬火炉设计上的应用淬火炉是一种利用高温和快速冷却将金属件迅速淬火的设备。
在传统的淬火炉设计中，工程师需要依靠经验和试错法来优化炉内温度和冷却效果。
然而，随着计算机技术的不断发展，计算机模拟和控制技术已经广泛应用于淬火炉的设计和优化过程中。
本文将探讨计算机技术在淬火炉设计上的应用。
一、计算机模拟技术在淬火炉设计中的应用计算机模拟技术是指利用计算机对淬火炉内的温度场、应力场等进行模拟和分析。
通过建立数值模型和相关物理方程，可以模拟出淬火过程中金属件的温度变化和相变行为。
首先，计算机模拟可以帮助工程师预测和优化淬火炉的温度分布。
通过计算淬火时金属件表面和内部的温度变化，工程师可以了解到不同部位的温度差异以及增减冷却介质的效果。
在设计阶段，可以调整炉膛结构和冷却介质供应方式，以实现更加均匀的温度分布，从而提高淬火效果。
其次，计算机模拟还能够显示金属件在淬火过程中的应力变化。
通过对金属件的热应力和残余应力进行计算和分析，工程师可以评估金属件的变形和裂纹风险。
基于这些信息，可以对淬火炉进行适当的结构和参数优化，以减少应力集中和变形问题。
最后，计算机模拟可以模拟金属相变过程，预测金属件在淬火过程中产生的组织和性能变化。
这对于材料的选择和热处理参数的确定非常重要。
利用计算机模拟的结果，工程师可以选择合适的材料和淬火工艺，以满足不同材料的性能要求。
二、计算机控制技术在淬火炉设计中的应用除了计算机模拟技术，计算机控制技术也在淬火炉的设计和运行中发挥着重要作用。
传统淬火炉通常是基于定时和手动控制来进行操作的，这种方式容易受到人员技能和经验的限制，且存在一定的误差和不稳定性。
计算机控制技术的应用可以实现淬火炉的自动化和智能化操作。
通过建立传感器和执行器的连接，实时监测淬火过程中的温度和气氛等参数，并根据预设的控制算法进行自动调节。
这样可以大大提高淬火炉的工作效率和稳定性。
此外，计算机控制技术还可以实现淬火过程的远程监控和远程操作。
淬火机计算机过程控制系统技术研究_王继忠
淬火机计算机过程控制系统技术研究王继忠1,2 童朝南1 彭开香1 肖磊11.北京科技大学2.北华大学 摘要:对中厚板无约束淬火机的计算机过程控制系统的构成及实施方法进行了介绍,通过人工智能技术对控冷模型进行优化,建成了常化炉后的淬火控冷系统,实现了西气东输管线钢材国产化改造的目标,淬火机控制系统经过实际运行,不但提高了产品的性能指标,而且由于使用了智能化控制手段,增加了产量,减轻了工人的劳动强度。
关键词:过程控制 淬火 控冷 集管 模型Study on Computer Process C ontrol System of Quenching MachineW ang Jizhong To ng Chao nan Peng Kaixiang Xiao LeiA bstract:T he paper me ntions the co mputer process contro l sy stem composition and implement o f unco n-str ained quenching machine fo r medium steel plate.By using a rtificial intelligence technique to optimize the co oling contr ol mo del,the quenching and cooling co ntrol sy stem behind no rmalizing furnace was designed and the g oal,w hich is pipeline steel lo calizatio n o f West to East P roject is achieved.The quenching co ntrol sy stem runs no rmally and stably.No t only is the products′pe rfor mance impro ved,but also the y ield increases and in-tensity of labo r reduced,because of intelligent contro l methods.Keywords:pr ocess contr ol que nch co oling co ntr ol header pipe model1 前言中厚板广泛地应用于国防科技、造船、重型机械、电站、石油、天气管道、桥梁及建筑行业中,中厚板冷却后性能的好坏一直是各大生产厂关心的问题,也是争相进行研究的重要课题之一;为了提高产品质量,扩大产品的规格和品种,中厚板轧后的热处理工艺是必不可少的,较常见的是运用常化炉加热钢板,在炉后建立淬火控冷设备,用以改善钢板的内部结构和性能,从而生产出高韧性,高强度和焊接性能良好的中厚板材。
基于现场总线的感应淬火机床控制系统设计
基于现场总线的感应淬火机床控制系统设计0 前言近年来，随着计算机网络的发展，企业资源计划(ERP)的应用已日渐普及，制造执行系统(MES)的研究和应用也得到业界的高度重视。
感应热处理机床是一种清洁热处理设备，符合现代化工业生产的3S 标准(Sure—可靠，Safe—安全，Saving—节约)，又可以安装在生产线上进行在线金属热处理，在国内外机械热处理行业已广泛应用，在制造多功能回转式淬火机床时，笔者研制了支持现场总线的数控系统使机床支持工业以太网，进而可以与车间级网络进行信息交换，并进行远程淬火参数设置。
1 多功能回转式淬火机床简介感应加热是利用电磁感应的方法对导体材料进行加热。
其主要优点是“效率高、成本低、节能、易于实现自动控制。
金属热处理的感应加热设备主要包括：加热电源、感应热处理机床、感应器和淬火变压器。
多功能回转式淬火机床是一条具有完善保护功能的自动加工线，采用回转式结构，使上、下料在同一个工位位置完成，操作方便；该机床可以同时加工同一种零件上的3 个不同表面，做到一个工件在一台淬火机床上一次完成淬火，且每个加工工位参数设置有一定的柔性冗余，可以实现各种淬火方式，如同时、连续、连续同时以及多段淬火等，主要应用在汽车、摩托车制造行业，以满足其多品种、小零件的淬火处理。
1.1 一体化设计为了减少占地面积和安装周期，采用一体化设计，即将机床与淬火液循环系统、冷却液循系统、加热电源和淬火变压器集成于一体，其层次结构如图1 所示。
从图1 可以看出，在高度方向上该机床结构分为3 层，上支板以上为转盘、夹具、淬火液回收槽等，上支板①与中支板②之间为运动部件，中支板②与底座③之间为执行部件(电机)和减速机。
这种结构形式能有效地防止淬火剂对某些机(电)部件的不良影响，同时便于部件的拆装维修。
1.2 生产线化多。
淬火起重机的电气控制系统设计与实现
淬火起重机的电气控制系统设计与实现摘要：本文旨在对淬火起重机的电气控制系统进行设计与实现的描述与探讨。
首先，对淬火起重机的原理和工作流程进行介绍，特别是电气控制系统在淬火工艺中的作用。
接着，根据设计要求，对起重机的电气控制系统进行详细的设计，包括选取适当的控制元件和传感器、制定控制策略以及搭建相应的控制回路。
随后，通过实际实施与测试，验证了所设计的电气控制系统的可行性和稳定性。
最后，总结了淬火起重机的电气控制系统设计与实现的经验和教训，并对进一步改进和优化提供了一些建议。
1. 引言淬火起重机是一种用于淬火工艺的特殊起重设备，广泛应用于冶金、机械制造和航空航天等行业。
起重机的电气控制系统是起重机的核心组成部分，对起重机的安全性、稳定性和工作效率具有重要影响。
因此，对淬火起重机的电气控制系统进行合理的设计与实现，对于保证起重机安全运行和提高工作效率至关重要。
2. 淬火起重机的工作原理和流程淬火是一种通过将金属材料迅速冷却来提高其硬度和强度的热处理工艺。
淬火起重机的工作原理是在淬火过程中通过起重机将工件从加热炉中取出，并将其迅速浸入冷却介质中进行冷却。
整个工艺分为四个阶段：起吊、运输、浸泡和放置。
电气控制系统在这个过程中起到了至关重要的作用。
3. 淬火起重机电气控制系统的设计要求在进行淬火起重机电气控制系统的设计之前，首先需要明确设计要求。
设计要求通常包括起重机的工作负载、作业环境、工作流程和安全要求等方面的考虑。
根据这些要求，才能有针对性地进行电气控制系统的设计与实现。
4. 淬火起重机电气控制系统的设计方案在明确了设计要求之后，可以根据实际情况选择合适的控制元件和传感器，并提出相应的控制策略。
控制元件可以包括变频器、接近开关、限位开关等，传感器可以包括温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
然后，通过搭建相应的控制回路，实现对起重机各个部分的精确控制。
5. 淬火起重机电气控制系统的实现与测试根据设计方案，进行实际的电气控制系统的搭建与测试。
高效淬火机过程控制计算机系统
１ 高 效 淬 火机 工 艺 和设 备 简 介
该高 效 淬火机 采用 的 是离线 热处 理加 速 冷却 工 艺 ， 包含 有强 制冷 却工 艺 ， 既 又有缓 冷工 艺 。在
设计加速冷却设备时 ，充分考虑到能实现高精度
收稿 日 ｊ０ １ Ｏ 【 改稿 收到 Ｅ ｊ０ １ ８ ４ 期 ２０ ２ ：修 ０ １ ２ ０ － 期 ０２ 作者简介 】 童朝南 （ ９ ５ ． 安徽铜陵人 ， １ ５ 一） 男， 教授 ， 博士生导师 ． 主要从事生产过 程智 能控制 ， 控错理论及智能控错理论研究
厚 板产 量 约 为 １ ｔ 占世 界 钢 产 量 的 １ ％左 亿 ， ４ 右 。为 了提高 产品质 量 ， 大产 品 的规 格和 品 种 ， 扩
处理使钢材产生马 氏体相变和贝茵体相变 ，从而
生产 出高 韧性 、高 强度 和焊 接性 能 良好 的 中厚 板
中厚板轧后 进行合 理 的热处理是必不可少 的工 艺 。最 常用 的热处理 工 艺 就是淬 火 ，即将 中厚 板
高效 淬 火机 过程 控 制计 算 机 系统
童朝 南 ， 彭开香 ， 戈 兰 ，纪 智 ，张利斌 ，李江昀
（． １ 北京科技大学 自动控制研究所 ， 京 １０ ８ ； 冶金工业 出版社） 北 ００３２
【 摘
要】 以太原钢铁公 司五轧厂淬火机改造 为背 景 ， 介绍 了高效淬火机过程控制计 算机系统的构成及其实施方
式 中
１ ６ ．。
为原 料 休止 角 ；Ｆ 为窑 内衬粘 滞 系数 ，
窑 内平 滑 时 为 ｌ１ １３ ，粘 着 窑 度设 定 ．１
当回转 窑产量为 ６ ０ｔｄ ， ０ ／ 时 冷却机速度是 ：
Ｃｖ＝ ２ ／ ÷ （ ． ４× Ｈｃ×０ １ ７× ５ｔ ｈ １０ｘ ２ １ ２ ×６ ） ０
中频淬火电气控制系统设计
中频淬火电气控制系统设计摘要：中频淬火是机械零件的生产过程必不可少的工序,它可以显著提高钢的强度和硬度,淬火的温度和升温速度及温度的稳定性将直接影响零件的残余内应力、强度、硬度和韧性配合的性能,因此淬火的温度稳定控制质量直接关系到整个零件的质量。
本设计就是通过微机控制100KW淬火系统的温度，主电路采用交-直-交变频器，电流型并联谐振（8000HZ），控制电路采用AT89C51单片机来控制，主要过程是通过温度传感器将温度信号传送给信号放大电路，然后经模数转化送入单片机再经单片机显示和控制，从硬件到软件两方面实现温度的稳定控制。
本设计具有接线简单、输出频率任意可调、功率因数高等优点。
关键词：中频淬火温度控制变频器 AT89C51单片机信号放大电路Abstract: The medium-frequency quenching is an essential process for mechanical parts’ production , which can significantly improve the strength and hardness of steel. Quenching temperature and heating rate and temperature stability will directly affect the parts performance of the residual stress, strength, hardness and toughness, so the quality of quenching temperature stability control is directly influencing the quality of the entire part. This design is just through the computer system of 100KW to control its temperature, and the main circuit use AC - Direct - AC converter, current-mode parallel resonant (8000HZ),and control circuit use AT89C51 microcontroller to control, which the main process is through the temperature sensor signals transmitting to the signal amplification circuit. And then transformed into the microcontroller through the module and then displayed and controlled by the MCU, both from hardware to software to achieve temperature stability control. This design has the wiring simple, the output frequency of any adjustable, high power factor advantages.Keywords:IF quenching, temperature control, inverter, AT89C51 microcontroller,signal amplification circuit目录1 引言 (1)2 总体方案设计思路 (4)3 总设计方案的确定 (5)3.1主电路的设计方案确定 (5)3.2控制电路的方案确定 (10)3.3保护电路的选择 (11)4主电路设计 (12)4.1主电路参数计算与设计 (12)5控制电路的设计 (16)5.1单片机的设计 (17)5.2调理电路的设计 (20)5.3驱动电路的设计 (20)5.4键盘及显示电路 (23)6温度控制 (25)6.1温度检测电路设计 (25)6.2冷却系统的确定 (27)7软件设计 (30)7.1主程序流程图 (30)7.2温度控制流程图 (31)7.3A/D转换器程序 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录程序清单 (38)附图总设计电路图…………………………………………………中频淬火电气控制系统设计1引言随着工业的发展，热处理是机械工业中十分重要的基础工艺，对提高机电产品内在质量和使用寿命，加强产品在国内外市场竞争能力具有举足轻重的作用。
淬火机计算机过程控制系统技术研究
维普资讯
淬 火机计算机 过程控制 系统技术研 究
电气传动 ２ ０ ０ ７年 第 ３ ７卷 第 １期
淬火机计算机过程控制 系统技术研究
王继忠 童 朝南 彭开 香 肖磊
１ ＿北京科技 大学 ２ ．北华 大学
摘要 ： 对中厚板无约束淬 火机的计算机过程控制 系统 的构 成及实施方法进 行 了介绍 ， 过人工智能技术 通 对控冷模型进行优化 ， 成了常化 炉后 的淬火控冷系统 ， 建 实现 了西气东输管线钢材 国产化改造的 目标 ， 淬火机
Ｋｅ ｗｏｄ ： ｒ ｃ ｓ ｏ ｔｏ ｑ ｅ ｃ ｃ ｏｉｇ ｃ ｎ ｒｌ ｈ ａ ｅ ｉｅ ｍｏ ｅ ｙ ｒｓ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｎ ｈ ｏ ｌ ｏ ｔｏ ｅｄ ｒｐ ｐ ｎ ｄｌ
１ 前 言
中厚板广 泛地 应用 于 国防科技 、 造船 、 型机 重 械、 电站 、 石油 、 气 管 道 、 梁 及 建 筑行 业 中 ， 天 桥 中
艺 ， 含 强 、 弱 冷却 方式 ， 设 计 制造 设备 时 ， 包 中、 在 考虑 到加 速冷却 的高 精度 和钢 板 材质 的多样 性 ，
扩 大了冷却 速度 的范 围 ， 考虑 了设 备 的 占地 面 并 积 和利用 率 。
厚 板冷 却后 性能 的好坏 一直是 各 大生产 厂关 心 的
Ｗ ａ ｇＪｚ ｏ ｇ Ｔｏ ｇ Ｃｈ ｏ ａ Ｐ ｎ ｉｉｎ Ｘｉｏ Ｌ ｉ ｎ ｉｈ ｎ ｎ ａｎｎ ｅ ｇ Ｋａｘａ ｇ ａ ｅ
计算机控制尖轨淬火新工艺探讨
围
淬火机 床 ２ 预变形尖轨 ３ 感应加热 装置 Ｊ ） 图 ４ 淬火机床示意囝
＃， ５＃） 按钮控制尖轨淬火变形时， 因各人操作手法 不同， 人为 因素多 ， 变形量大 （ 垂方 向为 １０ ２０ 铅 ５ ～ ０ ｌｎ。为了解 决这个生产 中的难题 ， ｒ） ｆ 我们研 究开发 了计算 机控 制 尖轨 中频感 应 淬火新 工艺 。
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表 ４ 丁件亚温 津止处 理后硬鹰
工 件有 效 尺 寸 ／ｌ ｌ ２ 丑 ｒ『 ４ ４ ０ Ｔｌ ｒ ３ ３ 加 ０ ５ ４ ５ ５ ６ ０ ８
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３设备 ： ） 淬火机 床
４试件： Ｉ ８０Ｉｌ ０ １ ） 长 ８ Ｉ Ａ 、 ３ Ｙｌ ｔ ６ 尖轨 ２ （ 根 标记 １＃ ２
＃） 材质 ： ７ Ｍｎ Ｕ１
５仪器： ） 光谱 分析仪 、 ｅｈｔ 金相 显微镜 、 绳 、 Ｎ ｐｏ一２ 线
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淬火机计算机过程控制系统技术研究王继忠1,2 童朝南1 彭开香1 肖磊11.北京科技大学2.北华大学 摘要:对中厚板无约束淬火机的计算机过程控制系统的构成及实施方法进行了介绍,通过人工智能技术对控冷模型进行优化,建成了常化炉后的淬火控冷系统,实现了西气东输管线钢材国产化改造的目标,淬火机控制系统经过实际运行,不但提高了产品的性能指标,而且由于使用了智能化控制手段,增加了产量,减轻了工人的劳动强度。
关键词:过程控制 淬火 控冷 集管 模型Study on Computer Process C ontrol System of Quenching MachineW ang Jizhong To ng Chao nan Peng Kaixiang Xiao LeiA bstract:T he paper me ntions the co mputer process contro l sy stem composition and implement o f unco n-str ained quenching machine fo r medium steel plate.By using a rtificial intelligence technique to optimize the co oling contr ol mo del,the quenching and cooling co ntrol sy stem behind no rmalizing furnace was designed and the g oal,w hich is pipeline steel lo calizatio n o f West to East P roject is achieved.The quenching co ntrol sy stem runs no rmally and stably.No t only is the products′pe rfor mance impro ved,but also the y ield increases and in-tensity of labo r reduced,because of intelligent contro l methods.Keywords:pr ocess contr ol que nch co oling co ntr ol header pipe model1 前言中厚板广泛地应用于国防科技、造船、重型机械、电站、石油、天气管道、桥梁及建筑行业中,中厚板冷却后性能的好坏一直是各大生产厂关心的问题,也是争相进行研究的重要课题之一;为了提高产品质量,扩大产品的规格和品种,中厚板轧后的热处理工艺是必不可少的,较常见的是运用常化炉加热钢板,在炉后建立淬火控冷设备,用以改善钢板的内部结构和性能,从而生产出高韧性,高强度和焊接性能良好的中厚板材。
淬火控冷就是充分利用有限资源,发挥钢材性能的重要技术之一。
因此,国内许多钢铁公司厂家都在寻求一种高效且淬火控冷质量好的工艺设备及控制方法。
本文介绍的是国内某钢铁公司西气东输管线钢材国产化技术改造工程的常化炉后快冷装置及计算机过程控制系统。
2 淬火机工艺和设备该淬火机采用的是离线热处理加速冷却工艺,包含强、中、弱冷却方式,在设计制造设备时,考虑到加速冷却的高精度和钢板材质的多样性,扩大了冷却速度的范围,并考虑了设备的占地面积和利用率。
淬火机设备结构如图1所示,该设备从入口侧起,依次是,入口温度计,H M D、前吹扫、水封、强冷集管,中冷集管,弱冷集管、气雾装置、侧吹扫装置、后吹扫、出口温度计和出口H M D;其中集管1～6号为强冷,7～19号为中冷,20～21为弱冷;在3,7,11,13,15集管的位置还装有5组气雾冷却装置,该集管在气雾装置使用时停止使用,气雾装置主要是用于要求弱冷的场合使用,在6～7,9～10,12～13,15～16号集管之间还装有4组侧吹扫,用以消除集管喷水在钢板表面形成气泡,使冷却加速进行,同时也起到使得钢板表面冷却均匀的效果。
气雾装置采用升降控制,可以上下移动用以保证薄板时的冷却效果,还可以防止钢板卡住。
当淬火机控制系统收到常化炉出钢信号后,系统根据前一次得到的下一块出钢钢板具体数45 淬火机计算机过程控制系统技术研究电气传动 2007年 第37卷 第1期 据,计算本次出钢钢板的冷却模型,然后送出辊道速度,并把此速度送入常化炉出炉区辊道,当钢板进入到冷却区入口HM D 位置时,H MD 给计算机发出指令,计算机根据模型控制前后吹扫,集管,气雾,侧吹扫的开启和关闭;使钢板的温度从850～950℃下降到450～800℃左右,钢板的冷却速度为2～15℃/s ,冷却形式为高密度管流/气雾冷却,从而达到工艺要求。
图1 淬火机冷却设备示意图3 计算机控制系统淬火线计算机控制系统设备(如图2)是由抛丸机、常化炉、吹火机、矫直机组成;各设备之间的通讯是通过以太网交换机完成,淬火机系统是由2台工控机(PC610)HM I 1和H M I 2组成上位机,和1台西门子PLC (下位机)构成,上位机和下位机之间的通讯也是采用工业以太网,下位机和各个子站的通讯采用PROFIBUS -DP 网。
图2 控制系统配置图软件主要包括PLC 控制程序和上位监控程序。
控制程序采用结构化、模块化编程。
系统有手动、半自动和全自动3种工作模式,程序根据特定任务分成相应的模块,各类模块根据不同控制要求加以组合完成3种模式下的各种控制功能。
PLC 控制程序使用S tep7集成开发工具编写,主要完成电气逻辑控制和状态参量监测,并配合上位机完成模型计算。
根据实际情况,最小扫描周期定为100m s 。
上位监控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,编程语言为C ,包括操作界面、故障报警、数据记录、趋势输出及报表打印等功能。
数据记录主要包括各管道的流量、压力信号以及网板入口和出口温度等。
上述数据均存入后台Sybase SQL Any w here 关系数据中,参数趋势图可将上述数据用图形化的方式显示出来,便于操作和技术人员监视和分析,数据亦可用报表的形式显示并打印,并预留了相应的数据库接口,可为企业信息管理系统提供生产信息。
模型计算部分,考虑到控制中神经网络训练的运算量较大,采用了专家分析系统。
专家数据库也采用了Sybase SQL Any w here 关系数据库实现。
控制流程由Wincc 和Step7程序共同完成。
4 淬火机过程控制系统主要模块功能及优化组织4.1 上位机人—机接口模块上位机主要任务是操作画面的显示,主要由6幅画面组成,分别为主画面、流量监控画面、阀门测试画面、半自动设定画面、辊道速度画面和报警记录画面,如图3所示。
图3 人机接口模块图图3中,控冷系统的主画面显示辊道速度,阀门开闭状态、该画面能实时地模拟钢板出炉,并对钢板实时跟踪,同时能按模型参数或计算机设定参数实时显示各集管和气雾、吹扫的阀门开闭情况,并对其流量计进行监测;钢板进入到快冷区的入口集管温度和出口温度均有显示,直到下一次出钢才重新修改。
此外,为了确保系统参数不能随意修改,特设置了系统分级口令操作,只有特定权限的操作人员输入正确的口令登录后才能对系统的控制模型参数进行修改。
为了确保淬火钢板的平直度,还设置了一个高位水箱水位和低位水箱压力显示,当高位水箱的水位过低时,水位值将报警闪烁。
流量监控画面主要是设定调节阀门的开口度,进行流量监视。
开关阀测试画面是对所有的开关阀门进行单独的测试,利于检修和设定。
半自动设定画面是在系统不能自动运行时,或有46 电气传动 2007年 第37卷 第1期淬火机计算机过程控制系统技术研究 新的钢种出现时使用,设定辊道速度,各开关的开起状态,以便系统能够自动跟踪运行。
辊道速度画面是显示辊道运行状态,对辊道简单的故障进行复位操作。
报警记录画面是记录每次运行时的用水量、温度值,为自动、半自动控制时调整工艺参数,并对现场的关键技术指标失常部件报警。
4.2 快速冷却模块快速冷却基本模型的确定主要是根据钢种、板厚、出炉温度等信息以及淬火后所要达到的淬火温度及冷却速度等控制要求进行控制,控制对象主要有(气雾、吹扫)投入的组数、辊道速度、冷却水量调节等,为保证钢板的平直度,减小内应力,钢板上下表面冷却水量的比例是主要的影响因素之一,但考虑到长期使用环境等实际情况,该比例系数在初期调试时就确定,不进入控制模型,也就是每组集管的喷水量是一定的。
对每一种钢种和板厚都建立了相应的控制模型,模型计算是根据导热定律Q=-K A(d T/d x)式中:K为导热系效;A为导热面积。
研究导热问题的两个特别的量,即热流量和温度分布。
热流量告诉我们给定系统所提出的能量要求,但从材料的观点分析,为了合理地设计这一系统,则要知道温度分布。
对于一般的三维导热,可以给出微分方程通式为2TX2+2TY2+2TZ2+qx=l Tατ(1)式中:T为温度场分布;q为单位体积单位时间的发热量;α热扩散率(导温系数);τ为时间变量。
由式(1)可以演化出特殊条件下的传热微分方程模型参数,主要包括集管(或气雾、吹扫)投入的组数、辊道速度的调节。
在进行模型参考自学习时一般对投入的集管组数和辊道速度进行自学习,在21组集管中有两组弱冷作为自学习用。
控制精度在±15℃,当误差大于15℃时才进行自学习,假定淬火后钢板的温度与模型设定温度误差为Δt:15℃<|Δt|<50℃时,仅对辊道速度进行自学习;|Δt|>50℃时,仅对投入的集管开启组数进行自学习。
其自学习规则如下:当-50℃<Δt<-15℃时,辊道速度加快v n+1= v n+Δv,Δv为一小的速度增量;当Δt<-50℃时,停开一组尾部集管;当15℃<Δt<50℃时,将辊道速度减小v n+1=v n-Δv,Δv为一小的速度增量;当Δt>50℃时,加开一组备用集管。
4.3 跟踪节水模块为了节约水量,减轻泵站的负担,在整个淬火过程中,要对钢板进行实时跟踪,也就是跟踪喷水,随着钢板的行进,不断地进行开启和关闭相应的集管(气雾、吹扫),从而保证喷水的有效性;输出辊道的速度一般是25m/min,(0.4～40m/min 可调节),常化炉出炉口与快冷入口相距很近,阀门的开起和调节一般为5～6s,这就需要由预控制实现,所以提前6s的时间(取辊道设定速度的1/10),为喷水的提前量;由于能够对钢板准确跟踪,因而可以采用跟踪钢板的方式进行喷水,也就是当钢板行进到设定应该喷水的集管(气雾、吹扫)下面时,设备开始喷水,而当离开后,即停止喷水。