專利名稱：一種中厚板熱處理強風冷卻系統的制作方法
一種中厚板熱處理強風冷卻系統技術領域
本發明屬于熱處理設備和工藝控制技術領域，尤其涉及一種中厚板熱處理強風冷卻系統。
背景技術：
目前，在中厚板熱處理領域風冷的作用有限，一方面由于現有風冷設備冷卻能力較小，待處理中厚板的鋼種和規格受到很大限制，另一方面由于鋼板風冷過程控制難度較大，大部分時候只能做到“一冷到底”，不能夠實現冷卻路徑控制。強風冷卻是冷卻風在壓差作用下流過高溫換熱面時產生的對流換熱過程，由于產生的局部換熱系數較大，該冷卻形式已廣泛應用于電力、化工和制冷行業中。將強風冷卻引入中厚板熱處理領域，對冷卻過程進行精確控制是當前中厚板熱處理技術發展的新趨勢。
專利CN101979675A，公開了一種熱處理爐用噴流冷卻裝置，裝置噴風強度自進料端向著出料端方向依次遞減，用以增大工件前段的冷卻速度，特別適合管狀工件的冷卻。該專利噴箱形式、換熱器形式、冷卻目的和冷卻工件類型與本發明差別較大。同時，該專利涉及的冷卻裝置并未配備控制系統，對工件冷卻過程的工藝控制缺乏必要的手段。
專利CN101571355A，公開了一種強循環快速冷卻室，利用上下風管對吹工件表面， 形成強對流，達到快速降溫的目的。該專利采用的風管結構較簡單，易產生冷卻不均問題。 同時，各風管相互連接，不能夠實現分區域冷卻，冷卻過程控制靈活性較小。此外，該專利并未配備過程控制系統，不能提供較精確的冷卻策略和冷卻規程，對冷卻過程整體控制程度不高。發明內容
本發明的目的是提供一種中厚板熱處理強風冷卻系統，該系統適用于較薄規格中厚板淬火(固溶)處理以及正火板進入矯直機前快速冷卻處理。
上述目的是通過下述方案實現的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，包括冷卻供風系統和控制系統，其特征在于，鋼板在一個沿輸送輥道設置的冷卻室內完成強風冷卻，冷卻室內容納多個冷卻段，每個冷卻段配置一套供風系統和一套換熱器，由一套過程控制系統控制該冷卻段鋼板溫降和冷卻風循環；每套供風系統由一臺變頻離心風機、一根主供風管、一根分流集氣管和多根分供風管組成，每根分供風管與一個噴箱連接；一套供風系統內變頻離心風機入口與位于冷卻室本體頂部的換熱器出風口連接，風機出口依次與主、分供風管連接，分供風管與安置在輸送輥道之間的上、下噴箱對應連接，冷卻室本體設排風通道與換熱器入風口連接，冷卻水系統與冷卻室本體、換熱器相伴設置；輸送輥道的控制方式為單獨傳動、成組變頻；控制系統由傳動儀表系統、PLC系統和過程控制系統三部分組成，過程控制系統根據生產計劃調用模型參數數據庫，利用構建的強風冷卻數學模型制定強風冷卻策略，計算強風冷卻規程，并將冷卻規程發送至PLC系統中執行和界面上顯示，在線修正余下冷卻段的冷卻策略，從而控制鋼板溫降速率和冷卻路徑；過程控制系統由入口金屬檢測器信號觸發PLC作業，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱由內腔、阻尼裝置和噴孔三部分組成，噴箱內腔進風側過風截面積大，封閉側過風截面積小，垂直輥道沿鋼板前進方向看噴箱呈直角梯形，進風側面和封閉側面與噴孔面垂直。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱內腔設阻尼裝置，阻尼裝置為兩層多孔篩板，進風側篩板孔徑大，出風側篩板孔徑小，冷卻風由噴箱進風側進入內腔，經阻尼裝置由噴孔噴出，噴孔安裝在噴孔面上，為多排圓形噴孔，上噴箱噴孔面在下側， 下噴箱噴孔面在上側，上下兩側噴孔面與輥面距離均為100mm。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，換熱器采用翅片管式水-氣換熱器，管內通冷卻水，與鋼板換熱后的熱風由冷卻室頂部抽入換熱器翅片間，與冷卻水發生熱交換，通過控制換熱器進水量，控制換熱效果，進而控制冷卻風噴射溫度，換熱器出口水溫上限為55°C。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于各冷卻段過程控制系統調用強風冷卻數學模型制定冷卻策略和各冷卻段冷卻規程，冷卻規程下發到PLC系統和傳動儀表系統；PLC系統根據實時采集的各冷卻段風量、風壓和板溫實測值，采用風量-風壓雙閉環控制使風量、風壓實際值與設定值之差在允許范圍內，控制對象為各冷卻段風機變頻器。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，強風冷卻策略包括各冷卻段目標冷卻溫度、冷卻速率和輥道控制邏輯，強風冷卻規程包括各噴箱供氣量、風壓、噴射溫度和鋼板行進速度。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，強風冷卻系統控制兩種換熱形式冷卻室內鋼板-冷卻風換熱和換熱器水-氣換熱；制定冷卻規程時，將每一套供風系統所針對的冷卻段內鋼板-冷卻風換熱過程離散為若干等溫降過程，利用鋼板-冷卻風換熱模型和換熱器水-氣換熱模型計算每個等溫降段內噴風參數和換熱器參數；在線修正計算時，根據PLC實時傳遞的噴風參數、鋼板位置及換熱器參數，利用上述換熱模型修正計算每個等溫降段內板溫和風溫，根據計算值與各冷卻段熱電偶實測板溫的差值調整冷卻規程。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程冷卻風經主供風管、分流集氣管和分供風管，以一定速度和壓力由上、下噴箱噴出，氣體射流沖擊鋼板表面，產生強化換熱效果，與鋼板換熱后的熱風由冷卻室頂部抽出，經換熱器冷卻后重新被送入噴箱；冷卻室前金屬檢測器檢測到鋼板頭部時，過程控制系統制定冷卻策略、計算冷卻規程并由PLC系統執行規程，此時冷卻室內輥道按設定輥速轉動，同時冷卻室前輥道按相同輥速運送鋼板進冷卻室；鋼板即將出冷卻室時，冷卻室后輥道按冷卻室內輥速轉動，運送鋼板出冷卻室；當冷卻室后金屬檢測器檢測到鋼板尾部時，冷卻室內輥道停止轉動。
根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，所述強風冷卻數學模型，包括供風參數初始化模型、冷卻風噴射溫度計算模型、鋼板表面綜合換熱系數計算模型和鋼板溫降模型；供風參數初始化模型包括供風管路沿程壓力損失計算、供風管路局部壓力損失計算和噴孔噴射參數計算，計算結果為噴孔噴風速度、單噴孔噴風量和單噴孔噴風壓力；冷卻風噴射溫度計算模型根據翅片管換熱器結構尺寸、冷卻水進水-回水溫度、冷卻水流量和換熱器入口熱風溫度計算換熱器熱效率，進而計算換熱器出口冷風溫度；鋼板表面綜合換熱系數計算模型根據鋼板表面多噴孔射流沖擊換熱情況下局部換熱系數與雷諾數、噴射距離、噴孔直徑和噴氣溫度的關系，利用集總參數法計算各冷卻段鋼板上下表面綜合換熱系數；鋼板溫降模型采用沿厚度和寬度方向的二維非穩態導熱方程，熱物性參數隨板溫變化而變化，利用有限元法求解得到各溫降段內鋼板寬向和厚向的溫度分布。
本發明的中厚板強風冷卻系統與現有技術相比，具有如下特點1、噴箱采用縱向變截面技術和阻尼均流技術，使沿噴箱長度方向各噴孔出風量、風壓一致，有效的減少了供風波動，提高了冷卻均勻性。
2、通過合理設計噴孔間距、噴孔直徑和噴射距離，使噴箱多噴孔射流沖擊換熱更均勻，減小噴射回流和射流干涉，增強了換熱效果。
3、上下噴箱沿輥道對稱布置，噴射距離相等，使鋼板上下表面產生均勻的強化換熱效果，消除了盲點和渦流，較好的控制了冷后板形，提高了產品成材率和成品質量。
4、通過合理設計換熱器結構參數，提高了換熱器熱效率，結合所建立的數學模型和PLC實時控制，實現風溫精確控制，為鋼板冷卻過程精確控制打下基礎。
5、采用風量-風壓雙閉環控制，實現冷卻風恒定、可控供給，為強風冷卻規程的精確執行創造條件，提高了系統的控制精度。
6、過程控制系統采用觸發機制，緊密結合輥道控制和生產連鎖，利用構建的數學模型，科學、合理制定強風冷卻策略和冷卻規程，并自動下發到PLC中執行和界面上顯示， 實現了鋼板強風冷卻過程精確、自動控制以及冷卻路徑控制，有效的提高了生產效率，簡化了操作步驟。
圖1是本發明中的強風冷卻系統設備主視圖； 圖2是本發明中的強風冷卻系統設備俯視圖；圖3是本發明中的強風冷卻系統設備左視圖； 圖4是本發明中的強風冷卻系統PLC系統示意圖； 圖5是本發明中的強風冷卻系統過程控制系統示意圖； 圖6是本發明中的強風冷卻系統等級控制及模型控制示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明具體實施方式
作進一步說明。
下面首先描述本發明的強風冷卻設備的實施方案。
強風冷卻系統冷卻室被分成多個冷卻段，每個冷卻段包含若干支上下噴箱和若干根輥道，鋼板在上下噴箱間的輥面上按工藝速度運動，輥道控制方式為單獨傳動、成組變頻。每個冷卻段配備一套供風系統、一套換熱器和一套控制系統。冷卻室側壁和頂壁內安裝有由冷卻水管構成的水墻，其作用為提高鋼板冷卻速度和防止鋼板熱量向外傳遞，在冷卻水出水口安裝流量開關，監測冷卻水流量變化。
強風冷卻系統中，每套供風系統具備一組變頻離心風機、一根主供風管、一根分流集氣管和若干根分供風管，分供風管與上下噴箱對應連接，風機入口與換熱器連接，供風系統為各冷卻段噴箱提供恒定、可控的冷卻風。
如圖廣3所示，強風冷卻系統設備的變頻離心風機1入口與換熱器2出風口連接， 風機1出口依次與主供風管6、分流集氣管7和分供風管8連接，分供風管8與上噴箱9和下噴箱10對應連接，冷卻室3頂部設排風通道，與換熱器2入風口連接，換熱器2安置在冷卻室本體3頂部，冷卻水系統4與冷卻室本體3、換熱器2相伴設置，噴箱沿輸送輥道上下對稱布置，上噴箱9、下噴箱10安置在輸送輥道5之間，分別置于冷卻過程中的鋼板11的上、 下方，噴箱噴孔面向鋼板噴風，上下噴箱與輥面垂直距離均為100mm，這樣設計可使鋼板上下表面產生均勻的強化對流效果，消除盲區和渦流。換熱器2采用翅片管式水-氣換熱器， 冷卻水系統4連接工廠水網。
強風冷卻系統噴箱由內腔、阻尼裝置和噴孔三部分組成。噴箱內腔進風側過風截面積大，封閉側過風截面積小，垂直輥道沿鋼板前進方向看噴箱呈直角梯形，進風側面和封閉側面與噴孔面垂直，這樣設計可使沿噴箱長度方向的各噴孔噴風量趨于一致，提高冷卻均勻性。噴箱內腔設阻尼裝置，該裝置為兩層多孔篩板，進風側篩板孔徑大，出風側篩板孔徑小，冷卻風由噴箱進風側進入內腔，經阻尼裝置由噴孔噴出。阻尼裝置一方面起到緩沖作用，減小供風波動，提供穩定冷卻風，另一方面起到均流作用，減少各噴孔噴風量和噴風壓力的差異。縱向變截面和阻尼均流設計方案實現了噴箱長度方向流量均勻性控制。多排圓形噴孔安裝在噴孔面上，通過合理設計噴孔間距、噴孔直徑和噴射距離，使多噴孔射流沖擊換熱更均勻，減小噴射回流和射流干涉，增強換熱效果。
強風冷卻系統換熱器采用翅片管式水-氣換熱器，包括翅片、冷卻水管、外殼和檢測儀表四部分。多層翅片平行于氣流方向排列，多根冷卻水管垂直穿過翅片，與外界水網連接，總進水管上安裝流量開關，用于檢測進水量，總出水管上安裝水溫儀，用于檢測出水溫度。熱風由冷卻室頂部抽入換熱器翅片間，與冷卻水發生熱交換，通過增加換熱面積達到增強冷卻能力的效果。
利用冷卻水管間距、冷卻水管直徑、翅片間距、翅片厚度、氣流方向翅片長度、冷卻水量和換熱器換熱面積等已知量，計算出換熱器冷卻水管束外表面空氣側換熱系數，進而利用兩側流體均不混合的叉流式換熱器換熱單元數與熱效率的關系得出換熱器熱效率，最后根據熱效率與冷卻風溫度和冷卻水溫度的關系，由根據換熱模型計算出的換熱器入口熱風溫度、根據外界水網提供的換熱器入口水溫和根據換熱器出口水溫儀測得的出口水溫計算出換熱器出口冷卻風溫度，該溫度經過適當處理即可作為下一循環冷卻風噴射溫度參與鋼板-冷卻風換熱計算。
當強風冷卻系統PLC接收到工作指令時，見圖4，指定冷卻段風機1按給定頻率工作，冷卻風由冷卻室3經換熱器2抽至風機1入口，此處設置風壓、風流量檢測點P、Qf、風機變頻控制點C。帶有一定壓力和速度的冷卻風由風機1出口噴出后，經各冷卻段主供風管6匯入分流集氣管7中。分流集氣管7與主供風管6相對的另一側連接若干分供風管8， 冷卻風沿分供風管8進入冷卻室本體3內的上、下噴箱9、10中。根據設備參數和風機頻率可計算出噴箱9、10入口端供風量、風壓和風溫。由于噴箱9、10采用縱向變截面和阻尼均流設計方案，冷卻風均勻、穩定的通過阻尼裝置兩層多孔篩板，由安裝在噴孔面上的多排圓形噴孔噴出。強風冷卻過程控制系統結合噴箱入口端進風量、風壓、風溫和噴箱結構尺寸可7計算出噴孔噴射速度、噴風量、噴風溫度、噴射角和噴射方式。冷卻風由上下噴箱9、10噴出后，射流沖擊鋼板11表面，產生強化換熱效果。冷卻室3出口設置測溫點T3、測輥速點V。 與鋼板換熱后的熱風由冷卻室3頂部抽出，經換熱器2入風口進入翅片間，翅片與冷卻水系統4垂直安裝。熱風與冷卻水充分換熱后，由換熱器2出風口(測溫點Tl)重新回到風機1 中，繼續下一輪循環。根據換熱器2入風口風溫、入水口水溫、入水口流量(測水流量點QS )、 出水口水溫(測溫點T2)和換熱器2結構尺寸可得到換熱器2熱效率，進而計算出換熱器2 出風口風溫。冷卻水系統4的管路一部分連接到各冷卻段換熱器2入水口，根據強風冷卻系統控制指令調節水量；另一部分連接到冷卻室3側壁和頂壁的水墻中，在提高冷卻室冷卻效率的同時，阻止鋼板熱量向外傳播。只要冷卻室工作，冷卻水系統一直投入使用。
下面描述本發明的強風冷卻系統控制系統實施方案。
如圖5飛所示，強風冷卻系統控制系統具備二級控制體系，包括傳動儀表系統、 PLC系統12和過程控制系統13三部分。結合廠級MES或計劃管理系統，控制系統能夠實現過程參數的實時反饋、風量-風壓雙閉環控制、風溫閉環控制、鋼板跟蹤及輥道連鎖控制、強風冷卻策略和冷卻規程的預計算、強風冷卻策略和冷卻規程的在線修正等功能。強風冷卻系統控制兩種換熱形式冷卻室內鋼板-冷卻風換熱和換熱器水-氣換熱。計算冷卻規程時，將每一套供風系統所針對的冷卻段內鋼板-冷卻風換熱過程離散為若干等溫降過程，利用鋼板-冷卻風換熱模型和換熱器水-氣換熱模型計算每個等溫降段內噴風參數和換熱器參數。每個等溫降段內參數計算流程為首先根據供風參數初始化模型16完成供風管路沿程壓力損失計算、供風管路局部壓力損失計算和噴孔噴射參數計算，計算結果為噴孔噴風速度、單噴孔噴風量和單噴孔噴風壓力；然后結合鋼板表面綜合換熱系數模型 18，根據鋼板表面多噴孔射流沖擊換熱情況下局部換熱系數與雷諾數、噴射距離、噴孔直徑和噴氣溫度的關系，利用集總參數法計算各冷卻段鋼板上下表面綜合換熱系數；進而根據鋼板溫降模型19，采用沿厚度和寬度方向的二維非穩態導熱方程，利用有限元法求解得到各溫降段內鋼板寬向和厚向的溫度分布；最后，利用冷卻風噴射溫度計算模型17，根據翅片管換熱器結構尺寸、冷卻水進水-回水溫度、冷卻水流量和換熱器入口熱風溫度計算換熱器熱效率，進而計算換熱器出口冷風溫度。如此往復循環，直至鋼板冷卻到目標溫度，從而計算出鋼板冷卻過程中的溫度參數和換熱器換熱參數。在線修正計算時，根據PLC系統 12實時傳遞的噴風參數、鋼板位置及換熱器參數，利用上述換熱模型修正計算每個等溫降段內板溫和風溫，根據計算值與各冷卻段熱電偶實測板溫的差值調整冷卻規程。
作業流程當冷卻室入口金屬檢測器檢測到鋼板11頭部位置時，強風冷卻系統 PLC系統12將反饋的觸發信號通過過程控制系統13發送給廠級MES或計劃管理系統，后者將待冷卻鋼板11計劃信息發送給過程控制系統13，這些信息包括鋼種、板號、鋼板規格、目標開冷溫度、目標終冷溫度、目標冷速、冷卻模式和鋼板合金成分。過程控制系統13制定冷卻策略、計算冷卻規程并由PLC系統12執行規程。PLC系統12分別執行供風系統和輥道系統的作業規程冷卻風經主供風管、分流集氣管和分供風管，以一定速度和壓力由上、下噴箱10噴出，氣體射流沖擊鋼板11表面，產生強化換熱效果，與鋼板11換熱后的熱風由冷卻室頂部抽出，經換熱器冷卻后重新被送入噴箱；同時冷卻室前輥道14按相同輥速運送鋼板進冷卻室；鋼板即將出冷卻室時，冷卻室后輥道15按冷卻室內輥輥速轉動，運送鋼板出冷卻室；當冷卻室后金屬檢測器檢測到鋼板尾部時，冷卻室內輥道5停止轉動。
權利要求
1.一種中厚板熱處理強風冷卻系統，包括冷卻供風系統和控制系統，其特征在于，鋼板在一個沿輸送輥道設置的冷卻室內完成強風冷卻，冷卻室內容納多個冷卻段，每個冷卻段配置一套供風系統和一套換熱器，由一套過程控制系統控制該冷卻段鋼板溫降和冷卻風循環；每套供風系統由一臺變頻離心風機、一根主供風管、一根分流集氣管和多根分供風管組成，每根分供風管與一個噴箱連接；一套供風系統內變頻離心風機入口與位于冷卻室本體頂部的換熱器出風口連接，風機出口依次與主、分供風管連接，分供風管與安置在輸送輥道之間的上、下噴箱對應連接，冷卻室本體設排風通道與換熱器入風口連接，冷卻水系統與冷卻室本體、換熱器相伴設置；輸送輥道的控制方式為單獨傳動、成組變頻；控制系統由傳動儀表系統、PLC系統和過程控制系統三部分組成，過程控制系統根據生產計劃調用模型參數數據庫，利用構建的強風冷卻數學模型制定強風冷卻策略，計算強風冷卻規程，并將冷卻規程發送至PLC系統中執行和界面上顯示，在線修正余下冷卻段的冷卻策略，從而控制鋼板溫降速率和冷卻路徑；過程控制系統由入口金屬檢測器信號觸發PLC作業，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程。
2.根據權利要求1所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱由內腔、 阻尼裝置和噴孔三部分組成，噴箱內腔進風側過風截面積大，封閉側過風截面積小，垂直輥道沿鋼板前進方向看噴箱呈直角梯形，進風側面和封閉側面與噴孔面垂直。
3.根據權利要求2所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱內腔設阻尼裝置，阻尼裝置為兩層多孔篩板，進風側篩板孔徑大，出風側篩板孔徑小，冷卻風由噴箱進風側進入內腔，經阻尼裝置由噴孔噴出，噴孔安裝在噴孔面上，為多排圓形噴孔，上噴箱噴孔面在下側，下噴箱噴孔面在上側，上下兩側噴孔面與輥面距離均為100mm。
4.根據權利要求1所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，換熱器采用翅片管式水-氣換熱器，管內通冷卻水，與鋼板換熱后的熱風由冷卻室頂部抽入換熱器翅片間，與冷卻水發生熱交換，通過控制換熱器進水量，控制換熱效果，進而控制冷卻風噴射溫度，換熱器出口水溫上限為55°C。
5.根據權利要求1所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于各冷卻段過程控制系統調用強風冷卻數學模型制定冷卻策略和各冷卻段冷卻規程，冷卻規程下發到PLC 系統和傳動儀表系統；PLC系統根據實時采集的各冷卻段風量、風壓和板溫實測值，采用風量-風壓雙閉環控制使風量、風壓實際值與設定值之差在允許范圍內，控制對象為各冷卻段風機變頻器。
6.根據權利要求5所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，強風冷卻策略包括各冷卻段目標冷卻溫度、冷卻速率和輥道控制邏輯，強風冷卻規程包括各噴箱供氣量、風壓、噴射溫度和鋼板行進速度。
7.根據權利要求5所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，強風冷卻系統控制兩種換熱形式冷卻室內鋼板-冷卻風換熱和換熱器水-氣換熱；制定冷卻規程時， 將每一套供風系統所針對的冷卻段內鋼板-冷卻風換熱過程離散為若干等溫降過程，利用鋼板-冷卻風換熱模型和換熱器水-氣換熱模型計算每個等溫降段內噴風參數和換熱器參數；在線修正計算時，根據PLC實時傳遞的噴風參數、鋼板位置及換熱器參數，利用上述換熱模型修正計算每個等溫降段內板溫和風溫，根據計算值與各冷卻段熱電偶實測板溫的差值調整冷卻規程。
8.根據權利要求5所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程冷卻風經主供風管、分流集氣管和分供風管，以一定速度和壓力由上、下噴箱噴出，氣體射流沖擊鋼板表面，產生強化換熱效果，與鋼板換熱后的熱風由冷卻室頂部抽出，經換熱器冷卻后重新被送入噴箱；冷卻室前金屬檢測器檢測到鋼板頭部時，過程控制系統制定冷卻策略、計算冷卻規程并由PLC系統執行規程，此時冷卻室內輥道按設定輥速轉動，同時冷卻室前輥道按相同輥速運送鋼板進冷卻室；鋼板即將出冷卻室時，冷卻室后輥道按冷卻室內輥速轉動，運送鋼板出冷卻室；當冷卻室后金屬檢測器檢測到鋼板尾部時，冷卻室內輥道停止轉動。
9.根據權利要求5所述的一種中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，所述強風冷卻數學模型，包括供風參數初始化模型、冷卻風噴射溫度計算模型、鋼板表面綜合換熱系數計算模型和鋼板溫降模型；供風參數初始化模型包括供風管路沿程壓力損失計算、供風管路局部壓力損失計算和噴孔噴射參數計算，計算結果為噴孔噴風速度、單噴孔噴風量和單噴孔噴風壓力；冷卻風噴射溫度計算模型根據翅片管換熱器結構尺寸、冷卻水進水-回水溫度、冷卻水流量和換熱器入口熱風溫度計算換熱器熱效率，進而計算換熱器出口冷風溫度；鋼板表面綜合換熱系數計算模型根據鋼板表面多噴孔射流沖擊換熱情況下局部換熱系數與雷諾數、噴射距離、噴孔直徑和噴氣溫度的關系，利用集總參數法計算各冷卻段鋼板上下表面綜合換熱系數；鋼板溫降模型采用沿厚度和寬度方向的二維非穩態導熱方程，熱物性參數隨板溫變化而變化，利用有限元法求解得到各溫降段內鋼板寬向和厚向的溫度分布。
全文摘要
本發明公開了一種中厚板熱處理強風冷卻系統，包括冷卻供風系統和控制系統，鋼板在一個沿輸送輥道設置的冷卻室內完成強風冷卻，冷卻室內容納多個冷卻段，每個冷卻段配置一套供風系統和一套換熱器，由一套過程控制系統控制該冷卻段鋼板溫降和冷卻風循環；輸送輥道的控制方式為單獨傳動、成組變頻；控制系統由傳動儀表系統、PLC系統和過程控制系統三部分組成，過程控制系統根據生產計劃調用模型參數數據庫，利用構建的強風冷卻數學模型制定強風冷卻策略，計算強風冷卻規程，并將冷卻規程發送至PLC系統中執行和界面上顯示；過程控制系統由入口金屬檢測器信號觸發PLC作業，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程。本發明提高了生產效率，簡化了操作步驟。
文檔編號C21D9/00GK102517430SQ201110419299
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者付天亮, 李勇, 王國棟, 王昭東, 王黎筠, 田勇, 袁國, 韓毅 申請人:東北大學