本發(fā)明涉及熱軋冷卻，具體而言，尤其涉及一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
1、在金屬材料熱軋過程中，控制冷卻對(duì)產(chǎn)品性能的提升至關(guān)重要。恰當(dāng)?shù)睦鋮s工藝能夠使金屬板帶材等產(chǎn)品獲得理想的晶粒尺寸、金相組織以及析出分布等，進(jìn)而優(yōu)化其強(qiáng)塑性、韌性以及疲勞性能等關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)，延長實(shí)際服役壽命。隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，為滿足下游產(chǎn)業(yè)對(duì)鋼材等金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量日益嚴(yán)苛的要求，acc（加速冷卻）、ufc（超快速冷卻）等先進(jìn)冷卻工藝快速發(fā)展，對(duì)與其相適應(yīng)冷卻裝置的精細(xì)化、智能化控制也提出了更高要求。
2、中國專利公開號(hào)cn116121503a公布了一種鋼板樁連續(xù)淬火冷卻裝置，裝置包括：架體、第一升降機(jī)構(gòu)、第二升降機(jī)構(gòu)以及多組沿架體長度方向布置的淬火單元，淬火單元包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和噴水機(jī)構(gòu)，利用了框架內(nèi)部的升降機(jī)構(gòu)來調(diào)整集管的高度，以適應(yīng)不同規(guī)格的鋼材和冷卻工藝需求。由此可見，上述技術(shù)方案雖公開了通過升降機(jī)構(gòu)適應(yīng)不同工藝需求，但其結(jié)構(gòu)整體高度較高，由于框架結(jié)構(gòu)的特性，在承受較大載荷時(shí)容易因重心偏高而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。而且，固定框架的大量鋼結(jié)構(gòu)使用不僅增加了材料成本，還使得裝置整體較為笨重，安裝與維護(hù)難度較大。此外，傳統(tǒng)的冷卻裝置通常配備10組以上集管并統(tǒng)一控制，這導(dǎo)致了調(diào)控精度和適用工藝存在較大的局限性，而若拆分其為單元式冷卻機(jī)構(gòu)又將面臨基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)用量劇增、生產(chǎn)成本增加的問題。
3、因此，為適應(yīng)綠色制造與可持續(xù)發(fā)展的理念，亟待研發(fā)一種集高穩(wěn)定性、高精度調(diào)節(jié)與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性于一體的冷卻裝置，以滿足先進(jìn)冷卻工藝多樣化的適配需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置及其控制方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中冷卻裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冗繁、控制精度較低、適應(yīng)性不高以及后期維護(hù)成本高等的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
3、一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，包括：n個(gè)沿所述冷卻輥道移動(dòng)方向連續(xù)或間隔布置的單元式冷卻機(jī)構(gòu)，n≥1；
4、每個(gè)所述單元式冷卻機(jī)構(gòu)包括：
5、升降組件，包括螺旋升降機(jī)和與其連接的移動(dòng)構(gòu)架，所述螺旋升降機(jī)固定于支撐梁上部，所述移動(dòng)構(gòu)架下部安裝并承載有上集管；
6、冷卻組件，包括所述上集管和下集管，所述上集管通過進(jìn)水管路連接至冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)；
7、支撐組件，包括工字型截面的支撐梁，所述支撐梁對(duì)稱分布于冷卻裝置底部并固定于地面；
8、控制系統(tǒng)，配置為獨(dú)立調(diào)控各單元式冷卻機(jī)構(gòu)中上集管的高度、流量及冷卻模式。
9、進(jìn)一步地，所述移動(dòng)構(gòu)架為格柵式鋼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部中空區(qū)域容納所述螺旋升降機(jī)，且格柵尺寸與所述上集管的安裝布局適配，確保上集管受均勻支撐力。
10、進(jìn)一步地，所述支撐梁的數(shù)量為4組，呈對(duì)稱分布，其高度hz與上集管和熱軋產(chǎn)品間的最小距離hmin適配，且所述螺旋升降機(jī)的可調(diào)節(jié)高度h滿足h=hmax?hmin，其中hmax為最大調(diào)節(jié)距離。
11、進(jìn)一步地，所述支撐梁在靠近冷卻輥道驅(qū)動(dòng)的一側(cè)采用分體式結(jié)構(gòu)，垂直方向分為上、中、下三部分：
12、上部和中部各為單個(gè)小支撐梁；
13、下部包括兩個(gè)小支撐梁，布置于相鄰輥道驅(qū)動(dòng)間隙中；
14、中部的小支撐梁在水平方向加寬以連接上下部分。
15、進(jìn)一步地，所述螺旋升降機(jī)配置有導(dǎo)向構(gòu)件，包括固定于支撐梁的導(dǎo)向柱和固定于移動(dòng)構(gòu)架的導(dǎo)向套，所述導(dǎo)向套沿導(dǎo)向柱滑動(dòng)，限制移動(dòng)構(gòu)架的升降軌跡為垂直直線運(yùn)動(dòng)。
16、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向構(gòu)件還包括定位銷，用于確保導(dǎo)向套與導(dǎo)向柱的安裝位置精度。
17、進(jìn)一步地，還包括驅(qū)動(dòng)組件，包括升降電機(jī)、換向器及連接線路，所述升降電機(jī)和換向器安裝于所述移動(dòng)構(gòu)架上部，通過所述螺旋升降機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)構(gòu)架垂直升降。
18、進(jìn)一步地，所述支撐梁和移動(dòng)構(gòu)架基于數(shù)學(xué)算法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，優(yōu)化參數(shù)包括材料屬性、載荷分布、空間限制及經(jīng)濟(jì)成本，形成輕量化支撐結(jié)構(gòu)。
19、進(jìn)一步地，所述上集管在單個(gè)單元式冷卻機(jī)構(gòu)中的數(shù)量為5～8組，且每組上集管配有獨(dú)立閥組，其開閉及流量由控制系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)控。
20、本發(fā)明還提供一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置的控制方法，包括：
21、s1、實(shí)時(shí)采集熱軋產(chǎn)品的位置、傳輸速度、溫度分布、規(guī)格參數(shù)及前序冷卻工藝參數(shù)；
22、s2、基于預(yù)設(shè)的生產(chǎn)優(yōu)化模型，根據(jù)s1中的參數(shù)確定各單元式冷卻機(jī)構(gòu)的目標(biāo)冷卻工藝參數(shù)，所述目標(biāo)冷卻工藝參數(shù)包括：上集管高度、冷卻模式及控冷方式選擇、各組集管的流量分配及開閉時(shí)序；
23、s3、通過控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)整各單元式冷卻機(jī)構(gòu)中上集管的垂直高度與冷卻模式，并獨(dú)立控制每組上集管的控冷方式及流量，使熱軋產(chǎn)品在連續(xù)傳輸過程中實(shí)現(xiàn)分區(qū)段差異化冷卻；
24、其中，所述冷卻模式包括常規(guī)冷卻、加速冷卻及超快速冷卻的切換，且不同單元式冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻模式可獨(dú)立配置；所述控冷方式包括空冷、層流冷卻及射流冷卻的切換，且每組上集管的控冷方式可獨(dú)立配置。
25、由于采用了上述技術(shù)方案，較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
26、1、本發(fā)明提供的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置及其控制方法，通過采用單元式冷卻機(jī)構(gòu)、格柵式移動(dòng)構(gòu)架及分體式工字型支撐梁，摒棄傳統(tǒng)四柱框架的冗余結(jié)構(gòu)，提高空間利用率，降低裝置總高度，減少基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)用量，大幅節(jié)省材料成本；同時(shí)，工字型截面支撐梁與對(duì)稱布局設(shè)計(jì)優(yōu)化了載荷分布，顯著提高裝置的抗變形能力與運(yùn)行穩(wěn)定性。
27、2、本發(fā)明提供的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置及其控制方法，每個(gè)單元式冷卻機(jī)構(gòu)配置5～8組上集管，結(jié)合獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的四個(gè)螺旋升降機(jī)及集成化控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各單元中上集管的高度、冷卻模式、控冷方式、各組集管開閉及流量，精準(zhǔn)適配不同規(guī)格熱軋產(chǎn)品的冷卻需求（如板帶材厚度、材質(zhì)差異），冷卻工藝命中率提升，且避免傳統(tǒng)統(tǒng)一控制模式下的調(diào)控局限性。
28、3、本發(fā)明提供的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置及其控制方法，移動(dòng)構(gòu)架的格柵式中空設(shè)計(jì)及分體式支撐梁結(jié)構(gòu)，便于螺旋升降機(jī)、上集管等關(guān)鍵部件的檢修與更換，無需整體拆卸裝置，提高維護(hù)效率；此外，單元式模塊化布局支持冷卻機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)線上靈活增減或間隔布置，快速響應(yīng)多樣化冷卻工藝的適配需求，擴(kuò)展性強(qiáng)。
1.一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，包括：n個(gè)沿冷卻輥道移動(dòng)方向連續(xù)或間隔布置的單元式冷卻機(jī)構(gòu)，n≥1；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述移動(dòng)構(gòu)架（12）為格柵式鋼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部中空區(qū)域容納所述螺旋升降機(jī)（11），且格柵尺寸與所述上集管（21）的安裝布局適配，確保上集管（21）受均勻支撐力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述支撐梁（31）的數(shù)量為4組，其高度hz與上集管（21）和熱軋產(chǎn)品間的最小距離hmin適配，且所述螺旋升降機(jī)（11）的可調(diào)節(jié)高度h滿足h=hmax?hmin，其中hmax為最大調(diào)節(jié)距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述支撐梁（31）在靠近冷卻輥道驅(qū)動(dòng)（61）的一側(cè)采用分體式結(jié)構(gòu)，垂直方向分為上、中、下三部分：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述螺旋升降機(jī)（11）配置有導(dǎo)向構(gòu)件，包括固定于支撐梁（31）的導(dǎo)向柱（111）和固定于移動(dòng)構(gòu)架（12）的導(dǎo)向套（112），所述導(dǎo)向套（112）沿導(dǎo)向柱（111）滑動(dòng)，限制移動(dòng)構(gòu)架（12）的升降軌跡為垂直直線運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向構(gòu)件還包括定位銷（113），用于確保導(dǎo)向套（112）與導(dǎo)向柱（111）的安裝位置精度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)組件（4），包括升降電機(jī)（41）、換向器（42）及連接線路（43），所述升降電機(jī)（41）和換向器（42）安裝于所述移動(dòng)構(gòu)架（12）上部，通過所述螺旋升降機(jī)（11）驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)構(gòu)架（12）垂直升降。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述支撐梁（31）和移動(dòng)構(gòu)架（12）基于數(shù)學(xué)算法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，優(yōu)化參數(shù)包括材料屬性、載荷分布、空間限制及經(jīng)濟(jì)成本，形成輕量化支撐結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軋后穩(wěn)位減構(gòu)型在線冷卻裝置，其特征在于，所述上集管（21）在單個(gè)單元式冷卻機(jī)構(gòu)中的數(shù)量為5～8組，且每組上集管（21）配有獨(dú)立閥組，其開閉及流量由控制系統(tǒng)（5）獨(dú)立調(diào)控。
10.一種基于權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述冷卻裝置的控制方法，其特征在于，包括：