CN104946877B - 合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法及其装置，其方法是在合金化炉对经过热镀锌处理后的带钢依次进行加热、保温和冷却，最终实现带钢合金化的过程，包括：1)在上部冷却段向带钢表面喷射冷却气体；2)采集带钢相对于中心线的振动偏移量，并将振动偏移量与预设偏移量相比较；3)当采集的振动偏移量大于预设偏移量时，向带钢喷射冷却汽雾，直至振动偏移量自适应恢复到预设偏移量以内。其装置主要包括压缩空气源、第一可调节气阀、第一进气风机、第二可调节气阀、第二进气风机、第三可调节气阀、第三进气风机、气体冷却喷嘴、汽雾冷却喷嘴、汽雾发生装置、激光测距仪和PLC控制器。
Description
技术领域
本发明涉及热镀锌带钢制造领域，具体地指一种合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法及其装置。
背景技术
作为带钢热镀工艺段的带钢稳定技术的一部分，除了气刀引起的扰动外，另一个造成带钢热镀和合金化过程不均匀的工艺点在于合金化炉冷却段的冷却风机引起的带钢抖动。武钢冷轧的合金化炉主要由感应加热段、均热保温段和冷却段三大部分组成。如图1所示，带钢从锌锅完成热镀锌过程后，依次通过上述加热段的高频感应加热，在5s时间内将带钢由出锌锅时的460℃加热到550℃左右，再通过均热段和冷却段按照均热和冷却曲线要求完成合金化过程。
合金化炉呈立式布置，其冷却段采用风机吹扫的风冷方式实现带钢的高强度冷却。由于冷却段冷却强度大，冷却段距离相对有限，在短距离的有限空间内，必然引起较为强烈的紊流发生。冷却风机产生的紊流作用于带钢上，引起整段合金化炉的带钢在冷却段产生最大振幅，合金化过程中带钢沿炉体中心线位置发生剧烈振动，一方面导致了温度不均匀的发生，另外引起带钢的剧烈抖动，传递到加热段和均热段，直接导致合金化不均缺陷的发生，甚至对带钢的热镀过程也产生不利影响。如图2所示，目前的冷却风机采用开环控制方式。整套冷却系统仅起到压缩空气吹扫和冷却功能，即使发现了带钢抖动严重引起均热段带钢偏移的情况也无法通过对风机的调节实现对带钢位置的改善，从而导致合金化不均的情况无法得到修正。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能够抑制带钢在合金化炉冷却段抖动、达到带钢的冷却要求、确保所得产品质量稳定的合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法及其装置。
为实现上述目的，本发明一种合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，是在合金化炉的底部加热段、中部保温段和上部冷却段对经过热镀锌处理后的带钢依次进行加热、保温和冷却，最终实现带钢合金化的过程，其特殊之处在于，它包括如下步骤：
1)在合金化炉的上部冷却段从两侧向带钢表面喷射冷却气体，控制冷却气体的喷射流量为400～800m3/h，喷射压力为0.5～1.4MPa；
2)采集带钢相对于合金化炉的上部冷却段的中心线的振动偏移量，并将所采集的振动偏移量与预设偏移量相比较；
3)当所采集的振动偏移量大于预设偏移量时，向带钢两侧喷射冷却汽雾，控制冷却汽雾的喷射距离为250～400mm，喷射流量为280～720m3/h，喷射压力为0.25～1.0Mpa，直至带钢的振动偏移量自适应恢复到预设偏移量以内。
优选地，所述预设偏移量为5mm。带钢的振动偏移量在5mm以内不会造成温度不均，当振动偏移量大于5mm时需要采取措施干预。
优选地，所述步骤3)中，当振动偏移量为5～10mm时，控制冷却汽雾的喷射流量为280～380m3/h，喷射压力为0.25～0.8MPa，同时控制冷却气体的喷射流量为420～540m3/h，喷射压力为0.5～0.8MPa，直至带钢的振动偏移量恢复到预设偏移量以内。当带钢的振动偏移量大于预设偏移量的在一定范围时，采取向带钢两侧喷射冷却汽雾，以冷却气体和冷却气雾耦合方式对带钢进行冷却工艺，减少冷却气体对炉内气流的影响。
优选地，所述步骤3)中，当振动偏移量大于10mm时，控制冷却汽雾的喷射流量为500～720m3/h，喷射压力为0.6～1.0MPa，并暂停向带钢两侧喷射冷却气体，直至带钢的振动偏移量恢复到预设偏移量以内。当带钢的振动偏移量大于预设偏移量超过一定程度时，完全采用冷却汽雾的方式进行冷却工艺，使带钢在张力作用下回到合金化炉中心位置。
最佳地，所述步骤3)中，当振动偏移量小于预设偏移量时，控制冷却气体的喷射流量为600～800m3/h，喷射压力为0.8～1.4MPa，并停止向带钢两侧喷射冷却汽雾，以使带钢的振动偏移量保持在预设偏移量以内。当带钢的振动偏移量较小时，可直接通过调节带钢两侧冷却气体的喷射流量抑制带钢抖动。
一种为实现上述方法而设计的合金化炉冷却段组合式喷射装置，包括压缩空气源，其特殊之处在于，所述压缩空气源的输出端通过第一可调节气阀与第一进气风机的输入端相连，所述第一进气风机的输出端通过第一传输管系同时与安装在合金化炉的上部冷却段上的多组气体冷却喷嘴的输入端相连，每组气体冷却喷嘴的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段的带钢两侧，
所述压缩空气源的输出端还通过第三可调节气阀与第三进气风机的输入端相连，所述第三进气风机的输出端与汽雾发生装置的进口相连，所述汽雾发生装置的出口通过第二可调节气阀与第二进气风机的输入端相连，所述第二进气风机的输出端通过第二传输管系同时与安装在合金化炉的上部冷却段上的多组汽雾冷却喷嘴的输入端相连，每组汽雾冷却喷嘴的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段的带钢两侧；
它还包括设置在合金化炉的上部冷却段用于检测带钢与合金化炉中心线之间振动偏移量的激光测距仪，所述激光测距仪的检测信号输出端与PLC控制器的数据输入端相连，所述PLC控制器的数据输出端分别与第一进气风机、第一可调节气阀、第二进气风机、第二可调节气阀、第三进气风机和第三可调节气阀的控制信号输入端相连，从而实时调节冷却气体和冷却汽雾的喷射参数。
进一步地，所述气体冷却喷嘴设置有3～6组，每组的两个冷却气体喷嘴与带钢的直线距离为150～300mm，此布置方案具有更好的冷却效果。
更进一步地，所述汽雾冷却喷嘴设置有2～4组，每组的两个汽雾冷却喷嘴与带钢的直线距离为150～300mm，此布置方案具有更好的冷却效果。
更进一步地，所述气体冷却喷嘴和汽雾冷却喷嘴在同一侧均匀间隔布置，使气体冷却喷嘴喷射的冷却气体和汽雾冷却喷嘴喷射的冷却汽雾均匀地喷射在带钢表面，因而具有更好的纠偏效果。
更进一步地，所述激光测距仪设置有三个，分别布置在合金化炉的上部冷却段内带钢一侧的上部、中部和下部，分别采集三个部位的带钢的振动偏移量，使测量结果更准确。
本发明在现有冷却段冷却风机的基础上，对带钢位移进行闭环控制，并通过调节带钢两侧的冷却风机压力使带钢的偏移得到修正，通过增设汽雾冷却喷嘴，并根据激光测距仪采集的带钢在合金化炉上部冷却段内的振动偏移量，通过PLC控制器控制带钢两侧气体冷却喷嘴和汽雾冷却喷嘴的喷射流量，以弥补冷却风机在调节过程中冷却能力的不足。同时将冷却风机的送风量设置成与激光测距仪联锁并可自动调节，利用对带钢对中位置的测量确保带钢抖动受到有效控制。
本发明的优点在于：本发明设计用于实现带钢冷却段风机引起的振动，可大幅度降低由于冷却段风机吹扫过程中引起的带钢抖动传递到均热段和加热段引起的合金化不均问题，提高中高端合金化产品的成材率，增强产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明带有抑制带钢抖动功能的合金化炉在镀锌生产线上的布局方位示意图。
图2为现有合金化炉冷却段冷却装置的结构示意图
图3为本发明带有抑制带钢抖动功能的合金化炉冷却段冷却装置的结构示意图。
图中：底部加热段1，中部保温段2，上部冷却段3，气体冷却喷嘴4，汽雾冷却喷嘴5，压缩空气源6，第一进气风机7-1，第二进气风机7-2，第三进气风机7-3，第一可调节气阀8-1，第二可调节气阀8-2，第三可调节气阀8-3，汽雾发生装置9，激光测距仪10，PLC控制器11，感应加热器12，电阻加热器13，带钢14，第一传输管系15，第二传输管系16。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图3所示，本发明的一种合金化炉冷却段组合式喷射装置，包括压缩空气源6，压缩空气源6的输出端通过第一可调节气阀8-1与第一进气风机7-1的输入端相连，第一进气风机7-1的输出端通过第一传输管系15同时与安装在合金化炉的上部冷却段3上的三组气体冷却喷嘴4的输入端相连，每组气体冷却喷嘴4的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段3的带钢17两侧，每组两个冷却气体喷嘴4与带钢14的直线距离为150～300mm。
压缩空气源6的输出端还通过第三可调节气阀8-3与第三进气风机7-3的输入端相连，第三进气风机7-3的输出端与汽雾发生装置9的进口相连，汽雾发生装置9的出口通过第二可调节气阀8-2与第二进气风机7-2的输入端相连，第二进气风机7-2的输出端通过第二传输管系16同时与安装在合金化炉的上部冷却段3上的两组汽雾冷却喷嘴5的输入端相连，每组汽雾冷却喷嘴5的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段3的带钢17两侧，每组两个的汽雾冷却喷嘴5与带钢14的直线距离为150～300mm。气体冷却喷嘴4和汽雾冷却喷嘴5在同一侧均匀间隔布置。
它还包括设置在合金化炉的上部冷却段3用于检测带钢14与合金化炉中心线之间振动偏移量的激光测距仪10，激光测距仪10的检测信号输出端与PLC控制器9的数据输入端相连，PLC控制器9的数据输出端分别与第一进气风机7-1、第一可调节气阀8-1、第二进气风机7-2、第二可调节气阀8-2、第三进气风机7-3和第三可调节气阀8-3的控制信号输入端相连。激光测距仪10设置有三个，分别布置在合金化炉的上部冷却段3内带钢14一侧的上部、中部和下部。
本发明方案将压缩空气源6分成三个部分，分别通往带钢14A侧，带钢14B侧和汽雾发生装置9。并在原方案基础上增设两组以上的汽雾冷却喷嘴5。同时，上部冷却段3布置有一个以上的激光测距仪对带钢对中心的偏移距离进行测量。优选三个激光测距仪分别设置在合金化炉的上部冷却段3内的上部、中部和下部。通往A、B侧的压缩气体可以根据带钢14对中心的偏移距离进行压力调整。由压力减小侧引起的带钢14冷却效果不佳则利用增设的汽雾冷却喷嘴5进行冷却补偿。
本发明合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，是在合金化炉的底部加热段1、中部保温段2和上部冷却段3对经过热镀锌处理后的带钢14依次进行加热、保温和冷却，最终实现带钢14合金化的过程。具体包括如下步骤：
1)向进入上部冷却段3的带钢14两侧喷射冷却气体，控制冷却气体的喷射流量为400～800m3/h，喷射压力为0.5～1.4MPa；
2)采集带钢14与合金化炉中心线的振动偏移量，并将振动偏移量与预设偏移量相比较；
3)当振动偏移量大于预设偏移量时，向带钢14两侧的喷射冷却汽雾，控制冷却汽雾的喷射距离为250～400mm，喷射流量为280～720m3/h，喷射压力为0.25～1.0Mpa，直至带钢14的振动偏移量自适应恢复到预设偏移量以内
具体控制方法为：以预设偏移量为5mm为例，当振动偏移量为±3～5mm时，汽雾冷却喷嘴5保持关闭状态，PLC控制器11控制气体冷却喷嘴4的喷射流量，使冷却气体的喷射流量为600～800m3/h，喷射压力为0.8～1.4MPa；
当振动偏移量为±5～10mm时，PLC控制器11启动汽雾冷却喷嘴5，并控制气体冷却喷嘴4和汽雾冷却喷嘴5的喷射流量，使汽雾冷却喷嘴5的喷射流量为280～380m3/h，喷射压力为0.25～0.8Mpa，冷却气体的喷射流量为420～540m3/h，喷射压力为0.5～0.8MPa。
当振动偏移量大于10mm时，PLC控制器11关闭气体冷却喷嘴4，并控制汽雾冷却喷嘴5的喷射流量为500～720m3/h，喷射压力为0.6～1.0MPa。
当带钢14进入上部冷却段3受到冷却压缩空气的吹扫作用时，激光测距仪10就不断读取带钢14的振动偏移量。如果带钢14的振动较小，控制在3mm范围内，始终保持带钢两侧的气体喷嘴压力，汽雾冷却方式不投入。如引起带钢偏移大于3mm小于5mm时，该振动偏移量被激光测距仪10读取。此时，PLC控制器11调节第一进气风机7-1和第一可调节气阀8-1控制气体冷却喷嘴4的吹扫压力降低，迫使带钢1回到合金化炉的中心位置。由于合金化炉冷却段3空气冷却的冷却能力被降低，必须采用汽雾冷却的方式对冷却段3内冷却能力进行补偿。此时，PLC控制器11根据冷却能力的减少量打开第三进气风机7-3、第三可调节气阀8-3气阀和第二进气风机7-2、第二可调节气阀8-2，启动汽雾发生装置9和汽雾冷却喷嘴5，使得冷却段3能够满足温度速降的能力。如果带钢14的振动很大，振动偏移量大于10mm，则减小甚至关闭带钢14两侧气体冷却喷嘴4的喷射流量，继续增大汽雾冷却喷嘴5的喷射流量。
整个调节的过程均通过PLC控制器11计算实现。
Claims (10)
1.一种合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，是在合金化炉的底部加热段(1)、中部保温段(2)和上部冷却段(3)对经过热镀锌处理后的带钢(14)依次进行加热、保温和冷却，最终实现带钢(14)合金化的过程，其特征在于：它包括如下步骤：
1)在合金化炉的上部冷却段(3)从两侧向带钢(14)表面喷射冷却气体，控制冷却气体的喷射流量为400～800m3/h，喷射压力为0.5～1.4MPa；
2)采集带钢(14)相对于合金化炉的上部冷却段(3)的中心线的振动偏移量，并将所采集的振动偏移量与预设偏移量相比较；
3)当所采集的振动偏移量大于预设偏移量时，向带钢(14)两侧喷射冷却汽雾，控制冷却汽雾的喷射距离为250～400mm，喷射流量为280～720m3/h，喷射压力为0.25～1.0Mpa，直至带钢(14)的振动偏移量自适应恢复到预设偏移量以内。
2.根据权利要求1所述的合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，其特征在于：所述预设偏移量为5mm。
3.根据权利要求2所述的合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，其特征在于：所述步骤3)中，当振动偏移量为5～10mm时，控制冷却汽雾的喷射流量为280～380m3/h，喷射压力为0.25～0.8MPa，同时控制冷却气体的喷射流量为420～540m3/h，喷射压力为0.5～0.8MPa，直至带钢(14)的振动偏移量恢复到预设偏移量以内。
4.根据权利要求2所述的合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，其特征在于：所述步骤3)中，当振动偏移量大于10mm时，控制冷却汽雾的喷射流量为500～720m3/h，喷射压力为0.6～1.0MPa，并暂停向带钢(14)两侧喷射冷却气体，直至带钢(14)的振动偏移量恢复到预设偏移量以内。
5.根据权利要求2所述的合金化炉内带钢抖动抑制和纠偏方法，其特征在于：所述步骤3)中，当振动偏移量小于预设偏移量时，控制冷却气体的喷射流量为600～800m3/h，喷射压力为0.8～1.4MPa，并停止向带钢(14)两侧喷射冷却汽雾，以使带钢(14)的振动偏移量保持在预设偏移量以内。
6.一种为实现权利要求1所述方法而设计的合金化炉冷却段组合式喷射装置，包括压缩空气源(6)，其特征在于：
所述压缩空气源(6)的输出端通过第一可调节气阀(8-1)与第一进气风机(7-1)的输入端相连，所述第一进气风机(7-1)的输出端通过第一传输管系(15)同时与安装在合金化炉的上部冷却段(3)上的多组气体冷却喷嘴(4)的输入端相连，每组气体冷却喷嘴(4)的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段(3)的带钢(17)两侧；
所述压缩空气源(6)的输出端还通过第三可调节气阀(8-3)与第三进气风机(7-3)的输入端相连，所述第三进气风机(7-3)的输出端与汽雾发生装置(9)的进口相连，所述汽雾发生装置(9)的出口通过第二可调节气阀(8-2)与第二进气风机(7-2)的输入端相连，所述第二进气风机(7-2)的输出端通过第二传输管系(16)同时与安装在合金化炉的上部冷却段(3)上的多组汽雾冷却喷嘴(5)的输入端相连，每组汽雾冷却喷嘴(5)的数量为两个，对称布置在穿越上部冷却段(3)的带钢(17)两侧；
它还包括设置在合金化炉的上部冷却段(3)用于检测带钢(14)与合金化炉中心线之间振动偏移量的激光测距仪(10)，所述激光测距仪(10)的检测信号输出端与PLC控制器(11)的数据输入端相连，所述PLC控制器(11)的数据输出端分别与第一进气风机(7-1)、第一可调节气阀(8-1)、第二进气风机(7-2)、第二可调节气阀(8-2)、第三进气风机(7-3)和第三可调节气阀(8-3)的控制信号输入端相连，从而实时调节冷却气体和冷却汽雾的喷射参数。
7.根据权利要求6所述的合金化炉冷却段组合式喷射装置，其特征在于：所述气体冷却喷嘴(4)设置有3～6组，每组的两个冷却气体喷嘴(4)与带钢(14)的直线距离为150～300mm。
8.根据权利要求6或者7所述的合金化炉冷却段组合式喷射装置，其特征在于：所述汽雾冷却喷嘴(5)设置有2～4组，每组的两个汽雾冷却喷嘴(5)与带钢(14)的直线距离为150～300mm。
9.根据权利要求8所述的合金化炉冷却段组合式喷射装置，其特征在于：所述气体冷却喷嘴(4)和汽雾冷却喷嘴(5)在同一侧均匀间隔布置。
10.根据权利要求9所述的合金化炉冷却段组合式喷射装置，其特征在于：所述激光测距仪(10)设置有三个，分别布置在合金化炉的上部冷却段(3)内带钢(14)一侧的上部、中部和下部。
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