CN106555144A - 连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法。该系统包括带钢测厚仪、测长辊、热镀锌装置、气刀、冷态锌层测量仪、控制系统。沿带钢前进方向、位于热镀锌装置的入口前设置带钢测厚仪和测长辊，热镀锌装置的出口之后依次设置气刀和冷态锌层测量仪。带钢测厚仪检测带钢的厚度信号，测长辊检测带钢的长度信号，冷态锌层测量仪检测带钢的锌层厚度，并且带钢测厚仪、测长辊和冷态锌层测量仪分别将测量数据发送至控制系统。控制系统根据长度信号和厚度信号预估气刀处的带钢厚度，并对气刀进行压力调整，并根据锌层厚度对气刀压力进行进一步调整。本发明可以使成卷的连续变厚度来料锌层厚度均匀，并且工艺简单。

Description

连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及冷轧系统及方法，更具体地说，涉及一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法。

背景技术

为了实现汽车轻量化的目标，目前汽车行业正在推广使用一种通过轧制得到的厚度连续变化的带材——变厚板，如图1所示，其可以通过单张或是成卷的方式来轧制这种变厚板，工业上一般采用效率较高的成卷轧制方式进行生产。

有些使用场合下对板材的抗腐蚀性能有要求，因此，有些变厚板必须以镀锌的形式供给。镀锌有热度与电镀两种方式，热镀锌在成本和对环境的影响上较电镀锌有优势。

现有的生产方法有以下几种：

专利CN101796210.B中，采用的生产工艺是：对热轧带钢先进行热镀锌或者热镀铝，再进行连续变厚度轧制，之后，按要求将用户所需的板材从钢卷中剪切下来。

专利CN103806029.A中，采用的方法是：在不等厚轧制之后，将带材进行电镀，此后再进行合金化处理，之后提交用户进行成形处理。

专利US8522586B2提出的方法是，对热轧或者冷轧来料进行热镀或者电镀，之后再进行不等厚轧制以及后续的工艺处理。

专利CN102712961则采用将热轧来料进行不等厚轧制，之后进行再结晶退火，再进行电镀、合金化处理。

发明内容

针对现有技术中存在的变厚板钢材镀锌工艺复杂的问题，本发明的目的是提供一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，包括带钢测厚仪、测长辊、热镀锌装置、气刀、冷态锌层测量仪、控制系统。沿带钢前进方向、位于热镀锌装置的入口前设置带钢测厚仪和测长辊，热镀锌装置的出口之后依次设置气刀和冷态锌层测量仪。带钢测厚仪检测带钢的厚度信号，测长辊检测带钢的长度信号，冷态锌层测量仪检测带钢的锌层厚度，并且带钢测厚仪、测长辊和冷态锌层测量仪分别将测量数据发送至控制系统。控制系统根据长度信号和厚度信号预估气刀处的带钢厚度，并对气刀进行压力调整，并根据锌层厚度对气刀压力进行进一步调整。

根据本发明的一实施例，热镀锌装置包括炉鼻子、锌锅、沉没辊、稳定辊。锌锅为热镀锌装置的主体，炉鼻子为锌锅的入口，沉没辊设置于锌锅内部，稳定辊设置于锌锅的出口处。

根据本发明的一实施例，气刀的间距为9～15mm，其位置高于热镀锌装置300～600mm。

根据本发明的一实施例，控制系统将锌层厚度与设定值比较并进行计算，从而对气刀压力进行进一步调整。

根据本发明的一实施例，沿带钢前进方向、位于带钢测厚仪和测长辊之前设置退火炉。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制方法，包括以下步骤：设定变厚轧制目标带钢的轮廓尺寸；根据设定的轮廓尺寸设定对应两个等厚段的气刀压力；测量热镀锌之前带钢的长度和厚度；根据热镀锌之前带钢的长度和厚度调整气刀压力；测量热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度；根据热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度计算对应两个等厚段的厚度偏差值；根据厚度偏差值计算对应两个等厚段的气刀压力调整量；调整气刀压力。

在上述技术方案中，本发明的连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法可以使成卷的连续变厚度来料锌层厚度均匀，并且工艺简单。

附图说明

图1为变厚轧制示意图；

图2为热镀锌机组入口带钢轮廓示意图；

图3为本发明连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统的结构示意图；

图4为本发明连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制方法的流程图；

图5为不等厚样件示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示是设定的连续变厚度出口轮廓，这也是热镀锌机组入口带钢厚度轮廓的示意。

锌层厚度影响因素众多，例如带钢厚度、宽度、板形、表面粗糙度、带钢温度、锌液温度及成分等。对于连续变厚度带钢1，原料厚度不可避免地呈周期变化趋势，而带钢温度、锌液温度及成分属工艺条件，基本不会变化，所以只有气刀5调节可以对锌层厚度进行控制，故本发明的实质就是通过调节气刀参数进行锌层厚度控制。

进一步地，本发明主要的气刀参数有气刀压力、气刀5喷嘴与带钢1表面距离、带钢1的运行速度、气刀5距锌锅2液面高度、喷嘴间隙、喷吹角度等。气刀参数中的刀唇间隙在气刀5安装时已固定，可以看成是常数，这样锌层厚度主要影响因素只剩刀压、喷吹角度、刀距、刀高和带钢速度五个变量，其中带钢速度、气刀压力、气刀间距等变量对锌层厚度影响最为显著。

因此，参照图3，本发明首先公开一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统10，其主要结构包括带钢测厚仪8、测长辊11、热镀锌装置、气刀5、冷态锌层测量仪7、控制系统10、退火炉6等，其中热镀锌装置又进一步包括了炉鼻子9、锌锅2、沉没辊3、稳定辊4。下面来进一步详细说明上述各个结构的作用及其连接关系。

如图3所示，锌锅2为热镀锌装置的主体，炉鼻子9为锌锅2的入口，沉没辊3设置于锌锅2内部，稳定辊4设置于锌锅2的出口处。沿带钢前进方向、位于带钢测厚仪8和测长辊11之前设置退火炉6。带钢1运行速度由生产线前后工序所决定，速度在锌层厚度控制中作为扰动量，不作为调节量。生产过程中一般把刀距控制在9～15mm之间，不动态调整，刀高的取值通常取决于带钢1运行速度，一般高于锌锅2300～600mm。喷嘴的角度是离线调整的。故，对于锌层厚度的控制实际是通过调节气刀压力实现的。

继续参照图3，沿带钢前进方向、位于热镀锌装置的入口前设置带钢测厚仪8和测长辊11，热镀锌装置的出口之后依次设置气刀5和冷态锌层测量仪7。带钢测厚仪8检测带钢1的厚度信号，测长辊11检测带钢1的长度信号，冷态锌层测量仪7检测带钢1的锌层厚度，并且带钢测厚仪8、测长辊11和冷态锌层测量仪7分别将测量数据发送至控制系统10。

控制系统10首先按照要求的锌层厚度，对不同厚度的带钢1预设定气刀5的压力，即首先根据长度信号和厚度信号预估气刀5处的带钢厚度，并对气刀5进行压力调整。具体来说，带钢1经过退火炉6之后，依次通过带钢测厚仪8、测长辊11，测得的厚度与长度信息将送至控制系统10，控制系统10将厚度与长度信息组合起来，得到带钢1的厚度轮廓信息。同时，控制系统10将对带钢1进行跟踪，计算到气刀5处带钢1对应的厚度，并按预设定压力进行调节。

同时，冷态锌层测量仪7测量带材的锌层厚度，送入控制系统10，控制系统10计算测量带钢1涂镀锌层的厚度与预设定锌层厚度设定值之间的偏差，结合跟踪计算得到的测量位置处带钢1的厚度信息，对预设定的气刀压力进行进一步调整。

此外，参照图4，本发明还公开一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制方法，包括以下步骤：

S1：设定变厚轧制目标带钢的轮廓尺寸。

S2：根据设定的轮廓尺寸计算对应两个等厚段的气刀压力。

S3：测量热镀锌之前带钢的长度和厚度。

S4：根据热镀锌之前带钢的长度和厚度调整气刀压力。

S5：测量热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度。

S6：根据热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度计算对应两个等厚段的厚度偏差值。

S7：根据厚度偏差值计算对应两个等厚段的气刀压力调整量。

S8：进一步调整气刀压力。

下面通过一个实施例来进一步说明上述方法。

如图5所示，一个变厚板样件包含两个等厚段h1、h2，在轧制的时候，是设定一个样件长度与厚度值，再周期地进行轧制，因此，镀锌机组入口的带钢厚度呈现周期性变化。

S1：设定变厚轧制目标带钢的轮廓尺寸，每个样件设定变厚轧制目标轮廓设定为：

厚度：h1＝2.0mm，h2＝1.0mm

长度：Len1＝250mm，T1＝100mm，Len2＝500mm，T2＝100mm，Len3＝250mm

要求的锌层厚度：ch＝80g/m²

S2：根据设定的轮廓尺寸计设定对应两个等厚段的气刀压力。在热镀锌开始之前，先将带钢尺寸输入控制系统10，控制系统10将根据带钢运行的速度、带钢的厚度计算对应两个等厚段的气刀压力p1、p2。

与常规热镀锌机组不同，本发明包含一个跟踪模块，输入信号由测长辊11提供，功能在控制系统10中实现。控制系统10将根据镀锌开始前的气刀压力预设定值调节气刀压力，并将设定值输出至执行机构。

S3：测量热镀锌之前带钢的长度和厚度。在镀锌的时候，测厚仪8与测长辊11将测量带钢1的位置与厚度，送入控制系统10中。

S4：根据热镀锌之前带钢的长度和厚度调整气刀压力。控制系统10将其组合起来。测长辊11至气刀5的距离是恒定的，因此控制系统10的跟踪功能可以根据带钢运行速度计算出气刀5处带钢的厚度，并调整气刀压力。

S5：测量热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度。

在气刀之后，布置有冷态锌层测量仪7，将测量带钢1的镀层厚度并将测量值发送给控制系统10。控制系统的跟踪功能将计算出位于冷态锌层测量仪7的带钢的厚度。

S6：根据热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度计算对应两个等厚段的厚度偏差值。

控制系统将冷态锌层测量仪7处带钢厚度值与镀层厚度值组合起来，可以获得对应对应两个等厚段的镀层厚度偏差值Δch1、Δch2。

S7：根据厚度偏差值计算对应两个等厚段的气刀压力调整量。

根据这两个偏差值，控制系统将计算出对应两个等厚段的气刀压力调整量Δp1、Δp2。这实际是一个反馈控制过程。

S8：进一步调整气刀压力。

接下来，控制系统10将根据气刀5处带钢的厚度，给执行机构输出气刀压力值p1+Δp1或者p2+Δp2。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，其特征在于，包括：

带钢测厚仪、测长辊、热镀锌装置、气刀、冷态锌层测量仪、控制系统；

沿带钢前进方向、位于热镀锌装置的入口前设置所述带钢测厚仪和测长辊，热镀锌装置的出口之后依次设置所述气刀和冷态锌层测量仪；

所述带钢测厚仪检测带钢的厚度信号，所述测长辊检测带钢的长度信号，所述冷态锌层测量仪检测带钢的锌层厚度，并且带钢测厚仪、测长辊和冷态锌层测量仪分别将测量数据发送至所述控制系统；

所述控制系统根据所述长度信号和厚度信号预估气刀处的带钢厚度，并对气刀进行压力调整，并根据所述锌层厚度对气刀压力进行进一步调整。

2.如权利要求1所述的连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，其特征在于，所述热镀锌装置包括炉鼻子、锌锅、沉没辊、稳定辊；

所述锌锅为热镀锌装置的主体，所述炉鼻子为所述锌锅的入口，所述沉没辊设置于锌锅内部，所述稳定辊设置于锌锅的出口处。

3.如权利要求1所述的连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，其特征在于，所述气刀的间距为9～15mm，其位置高于热镀锌装置300～600mm。

4.如权利要求1所述的连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，其特征在于，所述控制系统将锌层厚度与设定值比较并进行计算，从而对气刀压力进行进一步调整。

5.如权利要求1所述的连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统，其特征在于，沿带钢前进方向、位于带钢测厚仪和测长辊之前设置退火炉。

6.一种连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定变厚轧制目标带钢的轮廓尺寸；

根据设定的轮廓尺寸设定对应两个等厚段的气刀压力；

测量热镀锌之前带钢的长度和厚度；

根据热镀锌之前带钢的长度和厚度调整气刀压力；

测量热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度；

根据热镀锌之后的带钢厚度和锌层厚度计算对应两个等厚段的厚度偏差值；

根据厚度偏差值计算对应两个等厚段的气刀压力调整量；

调整气刀压力。