[发明专利]一种立式连续退火炉快冷风门控制装置与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种立式连续退火炉快冷风门控制装置与控制方法。

背景技术

带钢在立式连续退火炉的快冷段通过保护气氛带走热量被快速冷却，以固定带钢内部的晶体结构。附图1为一个典型的立式连续退火炉快冷段工艺系统构成断面图，工作情况如下：氮氢保护气氛由快冷风机41、42从快冷炉膛2抽出后，经由水冷换热器31、32冷却后，经由快冷风箱51、52重新吹入快冷炉膛2内，冷却带钢1。由于保护气氛在带钢边部的流速快，在带钢中部的流速慢，如果对保护气氛的流量不做任何限制或调整，将导致带钢边部冷却速度快、而带钢中部冷却速度慢，即沿带钢宽度方向上冷却速度不一致，这是带钢退火工艺所不允许的。为了使带钢在整个宽度方向上冷却速度基本一致，快冷风箱51、52沿纵向被分为了五段：中间一段、左右两个边部各两段，其中位于边部的四段风道上设置有百叶窗式风门，可以通过执行机构控制边部风门开度，从而调整喷吹到带钢边部的保护气氛流量。执行机构可操作边部风门动作至四个位置：全开、2/3开启、1/3开启、全关，依次对应100％、66％、33％、0％的开度设定值。

现有的立式连退炉快冷风门控制一般通过操作工人工设定方式或二级计算机设定方式控制其开度。前一种方式主要依靠操作工的个人经验，谈不上精确控制；后一种方式主要通过在二级计算机中依据传热学数学模型进行复杂的带钢温度模拟计算，控制的实时性较差，且价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种立式连续退火炉快冷风门控制装置和控制方法，能实现对快冷段百叶风门开度的实时闭环控制，使沿带钢宽度方向上的冷却速度，即带钢温度基本一致。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种立式连续退火炉快冷风门控制装置，其包括有：快冷炉膛、与快冷炉膛连接的传动侧换热器和操作侧换热器、用于将快冷风机冷却风导入快冷炉膛的传动侧快冷风箱和操作侧快冷风箱、立式连续退火炉PLC控制系统，所述PLC控制系统分别与传动侧快冷风机、操作侧快冷风机、带钢外侧百叶风门、带钢内侧百叶风门和多通道板温计连接。

所述多通道板温计用于检测沿带钢宽度方向上的左边部、左中部、中部、右中部、右边部5个测点的带钢温度。

一种立式连续退火炉快冷风门控制方法，包括以下步骤：

1)由立式连续退火炉PLC控制系统根据多通道板温计的工作状态、带钢中部温度的检测值、带钢边部温度的检测值，计算带钢中部温度和带钢边部平均温度偏差的检测值；

2)由温度偏差设定值与由步骤1)中计算出的温度偏差检测值计算温度偏差的偏差；

3)将温度偏差的偏差在温差控制器中做PID比例积分微分运算后，并限幅在0％～100％后得到温差控制器的输出值LMN；

4)根据温差控制器的输出值LMN，以及退火炉中运行的快冷炉段的数量，查找开度设定表，确定各快冷炉段的百叶风门的开度设定值，PLC控制系统通过执行机构电磁阀的动作控制各百叶风门的开度。

5)按设定采样周期重复步骤1)～步骤4)，进行带钢百叶风门的连续闭环控制。

按上述方案，所述步骤1)中计算带钢中部温度和带钢边部平均温度偏差的检测值可按如下方法计算：

对于控制外侧百叶风门，温度偏差的检测值可按下式计算：

式中ΔT_PV_Out为带钢中部温度和带钢外边部温度的偏差检测值，RT_C为板温计检测的带钢中部温度，RT_A为板温计检测的带钢左边部温度，RT_E为板温计检测的带钢右边部温度。

对于控制内侧百叶风门，温度偏差的检测值可按下式计算：

式中ΔT_PV_In为带钢中部温度和带钢内边部温度的偏差检测值，RT_C为板温计检测的带钢中部温度，RT_B为板温计检测的带钢左中部温度，RT_D为板温计检测的带钢右中部温度。

按上述方案，所述步骤2)中由温度偏差设定值和由步骤1)中计算出的温度偏差检测值计算温度偏差的偏差，

对于控制外侧百叶风门，温度偏差的偏差可按下式计算：

ΔT_E_Out＝ΔT_SP_Out-ΔT_PV_Out