一种金属板带材热处理流量调节控制系统技术方案

本发明专利技术属于金属板带材热处理领域，提出一种金属板带材热处理流量调节控制系统，包括冷却模块、供水模块、数据管理系统、预测模块、自学习模块。预测模块在板带材冷却前读取信息，计算调节参数发送到数据管理系统，数据管理系统对冷却模块和供水模块进行控制。自学习模块通过对板带材在冷却过程中自动设备及仪表数据实际变化的解析自动修改调节参数，在冷却结束后发送至数据管理系统。本发明专利技术满足了多品种、变规格、复杂热处理工艺和生产节奏对喷水系统水流量、水压、冷却路径的精确控制需求，调节速度快、稳定性好，节水节能，自动化程度高，并有效改善了流量集管堵塞所造成的流量曲线失真，实现了金属板带材高平直度、高均匀性、高效率热处理。效率热处理。效率热处理。

【技术实现步骤摘要】
一种金属板带材热处理流量调节控制系统


[0001]本专利技术涉及金属板带材热处理领域，尤其涉及一种金属板带材热处理流量调节控制系统。

技术介绍

[0002]热处理是改善金属板带材综合性能的关键工艺，尤其在提升其强韧性、耐蚀性、高温性能、疲劳性能、加工性能等方面作用明显。采用热处理的金属板带材种类较多如普碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金等，规格跨度大，厚度2～300mm，宽度800～5000mm，热处理工艺复杂如正火、回火、固溶、淬火、控制冷却、弱水冷等。
[0003]冷却是金属板带材重要热处理工艺环节，通过设计并控制不同的冷却路径，可显著改善金属板带材微观组织，获得更优异的性能。通常情况下，金属板带材冷却热处理以水或水溶液作为冷却介质，利用水廉价易得、无毒、不燃烧、理化性能稳定、冷却能力强等特点，实现不同的冷却制度，满足不同热处理工艺需求。目前，金属板带材热处理向精细化、复杂化、高效率、低能耗等方向发展，对喷水系统的阀组配置、喷水参数的精确控制和快速响应、科学合理的喷水控制、精确可靠的自动喷水系统等提出更高的要求。现有金属板带材热处理冷却喷水系统精度低、调节时间长、泄漏量大、自动化程度低等现实问题亟待解决。
[0004]现有专利中，中国专利申请公开号CN201447494U公开了一种无缝钢管高温快速淬火装置的喷水系统，包括三组喷水装置，每组喷水装置分别设置控制阀。该控制阀仅提供开闭功能，无法进行流量、压力精确调控。
[0005]中国专利申请公开号CN202030785U公开了一种适用于双频表面淬火装置的冷却装置，通过管道依次连接水池、供水泵、控制阀和喷水器。冷却装置喷水控制系统仅能够完成冷却水通断控制，未提供冷却水流量、压力控制功能，且仅提供一组控制阀组，无法实现复杂的多喷嘴开闭和流量调节功能。

技术实现思路

[0006]针对现有金属板带材冷却热处理喷水系统控制精度低、调节时间长、自动化程度低等问题，本专利技术的目的是提供一种金属板带材热处理流量调节控制系统，该系统及方法能有效提高金属板带材冷却热处理过程喷水工艺参数控制精度和调节速度，节水节能，满足多品种、变规格、复杂热处理工艺自动化生产的目标。
[0007]本专利技术的技术方案如下：一种金属板带材热处理流量调节控制系统，包括冷却模块、供水模块、数据管理系统、预测模块和自学习模块；数据管理系统分别连接冷却模块、供水模块、预测模块和自学习模块；冷却模块、供水模块分别与数据管理系统相互发送和读取数据；自学习模块连接并发送数据至预测模块；
[0008]预测模块向数据管理系统读取信息，根据读取的信息访问预测模块的基础数据库中最近n次钢种与厚度规格均相同的对应参数数据；当预测模块没有读取到钢种与厚度规格均相同的参数数据时，按照工艺总流量、使用喷嘴类型和开启组数、钢种、厚度、工艺水压
的优先顺序筛选类似工艺，参数数据筛选比重分别为50％、30％、10％、5％、5％，获得筛选后的工艺数据；将筛选后的工艺数据中的钢种和厚度与实际金属板带材的钢种和厚度进行比较；根据不同的比较结果，预测模块对预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数采取不同的处理方式，最终生成一组当前生产金属板带材的预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数，存放至数据管理系统的数据缓存区待后续使用；
[0009]自学习模块从数据管理系统中读取实时冷却数据，冷却数据包括阀门实际开口度、阀门开启组数、实际流量、实际水压、供水模块变频运行状态信息；冷却过程中自学习模块调用数据管理系统中的实时冷却数据与设定冷却数据进行分析和对比，分别对冷却过程中实际水压、流量稳定时间、实际流量和设定流量的偏差值的变化趋势进行监控，分三阶段进行自学习调节参数的优化；自学习调节参数为预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数；第一阶段以冷却过程中设定水压与实际水压间的波动差值P
d
为参考因素进行自学习调节参数调整；第二阶段以流量稳定时间T
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为参考因素进行自学习调节参数调整；第三阶段以实际流量和设定流量的偏差值F
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为参考因素进行自学习调节参数调整；优化后的自学习调节参数存放至预测系统的基础数据库中，覆盖预测模块生成的最后一组参数，预测系统的基础数据库中的原各组参数依次向前一组移动覆盖，直至原第一组参数被覆盖。
[0010]所述预测模块在板带材出炉剩余时间为3min到5min时，从数据管理系统读取信息，最终在冷却板带材出炉剩余时间达到1min时将数据发送到数据管理系统；当预测模块读取不成功则重复发送请求命令，直到读取成功为止；当板带材出炉剩余时间为3min且没有读取到预测模块所需数据时，预测模块发送报警信息至数据管理系统，数据管理系统在操作终端显示报警信息，提示操作人员需进行手动干预；所述自学习模块在板带材冷却过程中从数据管理系统中读取信息。
[0011]所述预测模块根据不同的比较结果采取不同的处理方式，具体如下：当钢种相同、厚度偏差在2mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数不进行处理，直接存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用；当被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在+2mm～+5mm范围内或大于5mm两种情况时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数按照不同比例减小后存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用；当被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在
‑
2mm～
‑
5mm范围内或小于
‑
5mm两种情况时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数按照不同比例增加后存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用。
[0012]所述被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在+2mm～+5mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例A1、A2、A3减小；被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在大于5mm时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例C1、C2、C3减小；被筛选出的工艺参数中钢种相近且厚度与实际板带材厚度差值在
‑
2mm～
‑
5mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例B1、B2、B3增加；被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在小于
‑
5mm时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例D1、D2、D3增加。
[0013]所述比例A1、A2、A3分别比比例C1、C2、C3小10
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30％；所述比例B1、B2、B3分别比比
例D1、D2、D3小10
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30％。
[0014]所述自学习模块分三阶段进行自学习调节参数的优化中；第一阶段具体为：冷却过程中波动差值|P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，该金属板带材热处理流量调节控制系统包括冷却模块、供水模块、数据管理系统、预测模块和自学习模块；数据管理系统分别连接冷却模块、供水模块、预测模块和自学习模块；冷却模块、供水模块分别与数据管理系统相互发送和读取数据；自学习模块连接并发送数据至预测模块；预测模块向数据管理系统读取信息，根据读取的信息访问预测模块的基础数据库中最近n次钢种与厚度规格均相同的对应参数数据；当预测模块没有读取到钢种与厚度规格均相同的参数数据时，按照工艺总流量、使用喷嘴类型和开启组数、钢种、厚度、工艺水压的优先顺序筛选类似工艺，参数数据筛选比重分别为50％、30％、10％、5％、5％，获得筛选后的工艺数据；将筛选后的工艺数据中的钢种、厚度与实际金属板带材的钢种、厚度进行比较；根据不同的比较结果，预测模块对预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数采取不同的处理方式，最终生成一组当前生产金属板带材的预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数，存放至数据管理系统的数据缓存区待后续使用；自学习模块从数据管理系统中读取实时冷却数据，冷却数据包括阀门实际开口度、阀门开启组数、实际流量、实际水压、供水模块变频运行状态信息；冷却过程中自学习模块调用数据管理系统中的实时冷却数据与设定冷却数据进行分析和对比，分别对冷却过程中实际水压、流量稳定时间、实际流量和设定流量的偏差值的变化趋势进行监控，分三阶段进行自学习调节参数的优化；自学习调节参数为预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数；第一阶段以冷却过程中设定水压与实际水压间的波动差值P
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为参考因素进行自学习调节参数调整；第二阶段以流量稳定时间T
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为参考因素进行自学习调节参数调整；第三阶段以实际流量和设定流量的偏差值F
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为参考因素进行自学习调节参数调整；优化后的自学习调节参数存放至预测系统的基础数据库中，覆盖预测模块生成的最后一组参数，预测模块的基础数据库中的原各组参数依次向前一组移动覆盖，直至原第一组参数被覆盖。2.根据权利要求1所述的金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，所述预测模块在板带材出炉剩余时间为3min到5min时，从数据管理系统读取信息，最终在冷却板带材出炉剩余时间达到1min时将数据发送到数据管理系统；当预测模块读取不成功则重复发送请求命令，直到读取成功为止；当板带材出炉剩余时间为3min且没有读取到预测模块所需数据时，预测模块发送报警信息至数据管理系统，数据管理系统在操作终端显示报警信息，提示操作人员需进行手动干预；所述自学习模块在板带材冷却过程中从数据管理系统中读取信息。3.根据权利要求1或2所述的金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，所述预测模块根据不同的比较结果采取不同的处理方式，具体如下：当钢种相同、厚度偏差在2mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数不进行处理，直接存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用；当被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在+2mm～+5mm范围内或大于5mm两种情况时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数按照不同比例减小后存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用；当被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在
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2mm～
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5mm范围内或小于
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5mm两种情况时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数按照不同比例增加后存放到数据管理系统的数据缓存区待后续使用。
4.根据权利要求3所述的金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，所述被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在+2mm～+5mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例A1、A2、A3减小；被筛选出的工艺参数中钢种相同且厚度与实际板带材厚度差值在大于5mm时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例C1、C2、C3减小；被筛选出的工艺参数中钢种相近且厚度与实际板带材厚度差值在
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2mm～
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5mm范围内时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例B1、B2、B3增加；被筛选出的工艺参数中钢种相近且厚度与实际板带材厚度差值在小于
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5mm时，预设定阀门开口度、闭环微调基数、供水模块变频控制参数分别按照比例D1、D2、D3增加。5.根据权利要求4所述的金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，所述比例A1、A2、A3分别比比例C1、C2、C3小10
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30％；所述比例B1、B2、B3分别比比例D1、D2、D3小10
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30％。6.根据权利要求1或2所述的金属板带材热处理流量调节控制系统，其特征在于，所述自学习模块分三阶段进行自学习调节参数的优化中；第一阶段具...

【专利技术属性】
技术研发人员：付天亮，宋国智，刘东浩，孙宇航，刘光浩，曳彦奇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：