2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

层流冷却横向流量检测设备开发

单位:北京首钢股份有限公司

项目是由北京首钢股份有限公司自主创新研发,主要应用于热连轧轧制工艺领域。

本项目针对热轧带钢宽度方向轧后冷却均匀性不足导致的带钢瓢曲、性能一致性差等行业共性问题,首次自主开发出层流冷却横向流量全自动精确检测设备。检测设备包括终端、主控、手机App三大部分。终端由多阻尼箱式测量装置及配套的电子系统构成,是检测设备的主体装置,每个终端相互独立,能够进行全自动多次检测,效率高、结果精准。主控为手持触控式人机交互设备,能够同时控制多个终端,采用无限通讯方式与多个终端同步进行数据传输,形成小型物联网体系。同时,主控配有手机端APP,可实现设备运行状态监控、历史数据查询及导出等功能。设备特点主要体现在基于物联网的全自动重复测量、高精度测量等方面,并兼具体积小,安装方便,一键化操作,人机交互便利等优势。

项目的主要创新点包括:1)针对层流集管密排喷水口无法安装流量计的难题,采用TRIZ理论中的分割原理,提出利用集水装置收集水量的办法代替喷水口水量的直接测量,并利用双浮球液位计浮球触发时间间隔t,以及浮球间的体积V,通过公式V/t来计算单位时间内的集水量。2)创造性的在测量系统中引入落水胆装置,通过落水胆自动集水过程中液位触发浮球时间间隔计算流量,通过落水胆自动排水功能触发下一次自动测量,最终实现了测量系统全自动多次测量的功能。3)针对同一个集管需要布置多个测量装置以测量集管不同位置水量的需求,将每个集水装置及配套电子系统构成一套终端,多个终端由一个控制器控制,通过无线通讯构成小型物联网系统,实现了多终端全自动多次测量的整套测量系统,并使用手机APP查询测量结果的自动记录及历史记录。

项目自2020年7月投产上线以来产生效果显著。设备能够兼容多数常规热连轧线层流冷却系统,并已成功应用于首钢股份一热轧、二热轧等产线,检测重复率(检测结果标准差除以平均值)达到1.5%,基于该检测设备对轧后冷却横向流量定量化的调节后,产品板形质量、性能一致性等指标大幅提升。在经济效益方面,高强酸洗板板形提升节省费用431.13万元,薄规格集装箱板板形提升节省费用129万元,高强钢性能一致性提升节省费用208.8万元,合计10个月共节省费用达769万元。