无缝钢管加速冷却控制系统研究

论文摘要

控制冷却技术是钢材生产中十分重要的工艺技术,为将控制冷却工艺能够较好的应用于无缝钢管生产领域,本文基于可变角度辊道实现无缝钢管在线加速冷却的工艺,对无缝钢管加速冷却控制系统进行探讨,并针对冷却过程中出现表面螺旋形温度分布不均现象进行了分析。作为无缝钢管加速冷却控制系统研究的背景资料,本文介绍了目前无缝钢管发展的状况和无缝钢管加速冷却模拟实验分析的结果,并根据当前冷却技术发展的情况,给出了无缝钢管控制冷却实施的主要形式及典型的冷却控制系统实现的手段。介绍了无缝钢管加速冷却系统实施的现场条件、冷却原理、冷却方式、冷却设备及其配置状况。根据控制系统组成及控制要求,给出了冷却控制系统的软件、硬件及通讯的设计情况,并对系统主要控制功能的实现方法作了详细说明。针对加速冷却过程中,大口径钢管表面出现的螺旋形温度不均匀分布的现象,通过作图法分析了冷却器在钢管周向上的冷却能力不均匀分布时对管体表面冷却均匀性的影响,找出了螺旋形温度不均现象形成的主要原因。加速冷却控制系统的应用效果表明该控制系统可完全满足无缝钢管加速冷却工艺的要求。冷却后的钢管产品综合性能显著提高,可以成为无缝钢管控制冷却技术应用的有效途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 无缝钢管冷却技术的发展概况
• 1.3 无缝钢管控冷技术发展过程中的典型工艺及装备
• 1.3.1 在线常化工艺
• 1.3.2 在线加速冷却工艺
• 1.3.2.1 冷床上实施加速冷却
• 1.3.2.2 辊道上的加速冷却装置
• 1.3.3 淬火热处理
• 1.4 典型冷却控制系统简介
• 1.4.1 常见控制系统的结构与功能
• 1.4.2 典型冷却控制系统举例
• 1.5 本文的研究目的及内容
• 1.5.1 本文的研究目的
• 1.5.2 本文的研究内容
• 第2章 无缝钢管加速冷却工艺与设备
• 2.1 控制冷却原理及常用冷却方式
• 2.2 冷却设备及其现场布置
• 2.2.1 冷却器结构简介
• 2.2.2 冷却辊道及其布置
• 2.2.3 供风供水设备配置
• 第3章 无缝钢管加速冷却计算机控制系统
• 3.1 控制系统配置
• 3.1.1 控制系统硬件配置
• 3.1.2 控制系统主要检测元件的作用
• 3.1.3 系统软件构成
• 3.1.3.1 PLC编程软件Step7
• 3.1.3.2 人机界面
• 3.1.4 加速冷却控制系统通信
• 3.1.4.1 光纤的基本结构
• 3.1.4.2 光纤通讯的优点
• 3.2 控制系统的主要测控量与功能
• 3.2.1 无缝钢管快速冷却系统的主要测控量
• 3.2.2 控制系统的主要功能
• 3.3 系统功能实现
• 3.3.1 辊道倾转/复位控制
• 3.3.2 辊道升降控制
• 3.3.3 风机与水泵控制
• 3.3.3.1 软启动原理
• 3.3.3.2 软启动器主要参数
• 3.3.4 风机水泵电动阀门开关控制
• 3.3.5 水槽液位控制
• 3.3.6 数据采集与处理
• 3.3.7 人机界面功能设计
• 第4章 无缝钢管冷却均匀性分析
• 4.1 加速冷却过程中无缝钢管的运动学分析
• 4.2 螺旋运动管体表面温度不均现象的分析
• 4.2.1 冷却器的冷却能力在钢管周向均匀分布
• 4.2.2 钢管周向冷却能力不均匀分布
• 4.3 无缝钢管均匀冷却控制的实施途径
• 第5章 系统应用效果
• 5.1 现场应用状况
• 5.2 冷却试验分析
• 5.2.1 系统冷却能力检验
• 5.2.2 冷却后产品性能检验
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢