CN108220862B - 一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法，包括如下步骤：1)、根据喷锌设备的参数以及喷锌量要求，确定喷锌电流Y与铝产品挤出速度X的对应关系式，设定偏差值σ和延迟时间T；2)、在喷锌过程中采集铝产品挤出速度，喷锌设备的控制系统根据步骤1)中关系式计算出铝产品挤出速度X对应的喷锌电流，记为Y₂，同时控制系统自动采集当前的实际喷锌电流Y₁，并判断是否满足Y₂－σ≤Y₁≥Y₂+σ。若不满足且不满足时间达到延迟时间T，喷锌设备自动调整实际喷锌电流，使实际喷锌电流与铝产品挤出速度基本满足设定的关系式，进行精确控制，确保喷锌层厚度均匀、无缺陷。

Description

一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法

技术领域

本发明涉及一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法。

背景技术

挤压铝型材是铝加工行业的主要门类之一，其产品用于建筑、电器、汽车、轨道交通等多个行业，其中部分挤压铝型材产品对耐腐蚀性能有较高的要求。为了提高产品的耐腐蚀性能，行业内通用的处理办法是在挤压过程中，使用喷锌设备在产品表面喷涂一层锌。实践表明，如果产品表面喷锌量过少，则不能达到增强产品耐腐蚀性能的作用；如果产品表面喷锌量过多，则会降低产品的焊接性能，而且导致生产成本的增加。所以，挤压铝型材产品表面喷锌量一定要精确控制。在铝产品挤压过程中，挤出速度是不断变化的，为了控制产品表面的喷锌含量，喷锌速度也要随之不断变化。

目前市面上主流的喷锌设备，喷锌量的控制方式为：用喷锌电流表征喷锌速度，在喷锌设备上设定启动喷锌电流(开始喷锌时的电流)、启动喷锌速度(产品挤出速度达到设定值后开始喷锌)、目标喷锌电流(大于启动喷锌电流值)和目标喷锌速度(大于启动喷锌速度值)，这四个设定值确定一条直线，该直线即为喷锌电流与产品速度的对应关系。另外设定喷锌比例初始值为100％，通过手动增大或减小喷锌比例来调节喷锌电流。

例如：设定启动喷锌电流30、启动喷锌速度30、目标喷锌电流70、目标喷锌速度70，喷锌比例100％。喷锌电流与产品速度对应关系式为Y＝X，如图2所示。但是实际运行过程中，随着挤出产品速度的变化，喷锌电流的变化总是偏出设定的直线。如当挤出产品速度50时，喷锌电流应该为50，但实际喷锌电流可能是45或者57。

铝挤出产品喷锌后，经检测发现产品表面喷锌含量低于要求值。通常增大喷锌比例，比如增大到120％，这表示将喷锌电流与产品速度对应关系改为Y＝120％X。但是会带来如下两个问题：1、当产品表面喷锌含量检测的位置在生产时的速度是50，喷锌电流也是50，检测结果比要求值低。然后将喷锌比例由100％增大到120％，继续生产，当产品挤出速度50时，喷锌电流为60，该状态下产品表面喷锌含量正好达到要求值。然而，挤出速度并不只是50，调整喷锌比例前，挤出速度50的产品喷锌含量偏低，挤出速度70的产品喷锌含量可能正好符合要求。那么调整喷锌比例后，挤出速度50的产品喷锌含量满足要求了，挤出速度70的产品喷锌含量就会超出要求。

问题2：假设产品表面喷锌含量检测的位置在生产时的速度是50，喷锌电流不是设定的50，而是偏差到了45，检测结果比要求值低。这时候增大喷锌比例可能会使产品表面喷锌含量超出要求值。

综上，目前市面上主流的喷锌设备有三点局限：

1、喷锌电流与产品速度的对应关系只能设定为直线，而线性的对应关系并不是最合适的。

2、实际运行过程中，随着产品速度的变化，喷锌电流的变化总是偏出设定的直线，调节喷锌比例有缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法，解决现有技术中对挤压铝型材表面喷速度不易控制，导致喷锌层厚度不能满足要求的技术问题。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法，包括如下步骤：

1)、喷锌速度决定单位时间内的喷锌量，采用喷锌电流表征喷锌速度，利用喷锌设备的控制系统将速度信号转化为电流信号；根据喷锌设备的参数以及喷锌量要求，确定喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：AY＝BX²+C X+D，其中，Y表示喷锌电流，单位为安培，X表示铝产品挤出速度，单位为m/min，A、B、C、D为常数，且B、C不同时为0，A不为0；

2)、在喷锌过程中，采用速度传感器采集铝产品挤出速度X，并传递给喷锌设备的控制系统，喷锌设备的控制系统根据步骤1)中关系式计算出铝产品挤出速度X对应的喷锌电流，记为Y₂，同时控制系统自动采集当前的实际喷锌电流Y₁，并判断是否满足Y₂－σ≤Y₁≥Y₂+σ，σ为设定偏差值，且σ＞0：

2.1)、若不满足，且不满足时间超过T，T为设定延迟时间，T＞0，则控制系统自动调节喷锌比例，使实际喷锌电流Y₁变为Y₁’，且满足Y₂－σ≤Y₁’≥Y₂+σ；

2.2)、若满足，按照该实际喷锌电流Y₁值继续喷锌。

通过喷锌量的要求，以及喷锌设备参数的不同，确定对应喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式。同时，设定偏差值σ，当实际喷射电流Y₁超出设定范围时，及时对其进行调整，使实际喷锌电流与铝产品挤出速度基本满足设定的关系式，进行精确控制，确保喷锌层厚度均匀、无缺陷。

进一步改进，所述步骤2)中σ为(1～3)安培，T为(1～2)秒。，设定偏差值σ和延迟时间T越小，控制越精确。

进一步改进，所述喷锌量要求为7±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm时，喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：180Y＝﹣X²+180X+1260，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为32A，启动喷锌速度为30m/min。

进一步改进，所述喷锌量要求为8±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离120-140mm，所述喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：144Y＝﹣X²+180X+396，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为34A，启动喷锌速度为30m/min。

进一步改进，所述喷锌含量要求为8±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm，产品宽度超过30mm，使用三孔弧光罩，挤出速度≤50m/min；所述喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：2Y＝X+50，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为30A，启动喷锌速度为10m/min。。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、喷锌电流与产品速度的对应关系可以按照客户需求任意设置，不需要一定是直线，适应性强；实际运行过程中，随着产品速度的变化，一旦喷锌电流的变化偏出设定，系统自动调节喷锌电流到设定范围，控制精度高。

3、系统根据设定自动调节喷锌比例，没有缺陷。喷锌系统改造前，实际检测产品表面喷锌含量，超出要求范围的概率达30％。喷锌系统改造后，实际检测产品表面喷锌含量，超出要求范围的概率低于5％。而且喷锌系统自动调节，节省了大量的人工成本和生产时间。

附图说明

图1为本发明中喷锌设备、及喷锌过程示意图。

图2为现有技术中喷锌电流与铝产品挤出速度对应关系的函数图。

图3为本发明实施例一中喷锌电流与铝产品挤出速度对应关系的函数图。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

如图1所示，为喷锌过程示意图，喷锌设备包括导电嘴1、空气喷嘴2和金属丝3，喷锌过程中产生电弧4。扬州瑞斯乐复合金属材料有限公司是一家生产微通道铝扁管(一种挤压型材，产品表面要求喷锌)的企业，其喷锌设备是日本库肯喷锌机。库肯喷锌机是目前行业内最先进的喷锌设备之一，其控制系统采用的就是本申请背景技术中所述的目前主流的控制方法，公司在实际生产中发现，产品表面喷锌含量波动很大，不能满足要求，然后使用本发明所述的控制方法对喷锌设备的控制系统进行了改造。

公司某一型号产品表面喷锌含量要求是7±1g/m²，该型号产品在1#生产线挤压。该生产线喷锌设备参数为：电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm。通过大量的数据采集分析发现，当喷锌电流与铝产品挤出速度满足对应关系式：180Y＝-X²+180X+1260时，如图3所示，产品表面喷锌含量基本在7±1g/m²范围内，启动喷锌电流为32A，启动喷锌速度为30m/min。采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系如表1所示。

表1采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系

产品速度m/min	30	40	50	60	70	80
							喷锌电流A	32	38	43	47	50	51

设定偏差值σ＝1A，延迟时间T＝1s。

通过举例说明系统的实际运行过程：

例1：某一时刻t₁，产品速度是60m/min，根据公式计算喷锌电流为47A，此时实际喷锌电流Y₁为50A，超出了范围47±1，且时间达到1s，则控制系统自动降低喷锌电流至47A。

例2：某一时刻t₂，产品速度是70m/min，根据公式计算喷锌电流为50A，如果此时实际喷锌电流为45A，超出了范围50±1，且时间达到1s，则控制系统自动降低喷锌电流至50A。

喷锌系统改造前，实际检测产品表面喷锌含量，超出要求范围的概率达30％。喷锌系统改造后，实际检测产品表面喷锌含量，超出要求范围的概率低于5％。而且喷锌系统自动调节，节省了大量的人工成本和生产时间。

实施例二：

公司某一型号产品表面喷锌含量要求是8±1g/m²，该型号产品在2#生产线挤压。该生产线喷锌设备参数为：电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离120-140mm。通过大量的数据采集分析发现，当喷锌电流与铝产品挤出速度满足对应关系式：144Y＝﹣X²+180X+396时，产品表面喷锌含量基本在8±1g/m²范围内，启动喷锌电流为34A，启动喷锌速度为30m/min。。采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系如表2所示。

表2采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系

产品速度m/min	30	40	50	60	70	80
							喷锌电流A	34	42	48	53	56	58

设定偏差值σ＝1A，延迟时间T＝1s。

系统实际运行过程同例1相似。

实施例三：

公司某一型号产品表面喷锌含量要求是8±1g/m²，该型号产品在1#生产线挤压。该生产线喷锌设备参数为：电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm，该产品宽度超过30mm，使用三孔弧光罩，挤出速度≤50。通过大量的数据采集分析发现，当喷锌电流与铝产品挤出速度满足对应关系式：2Y＝X+50时，产品表面喷锌含量基本在8±1g/m²范围内，启动喷锌电流为30A，启动喷锌速度为10m/min。。采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系如表3所示。

表3采用该对应关系式喷锌电流值与铝产品挤出速度值对应关系

产品速度m/min	10	20	30	40	50
						喷锌电流A	30	35	40	45	50

设定偏差值σ＝1A，延迟时间T＝1s。

系统实际运行过程同例1相似。

Claims (5)

1.一种挤压铝型材表面喷锌的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、喷锌速度决定单位时间内的喷锌量，采用喷锌电流表征喷锌速度，利用喷锌设备的控制系统将速度信号转化为电流信号；根据喷锌电压、气压、喷枪到产品的距离、弧光罩型号，以及喷锌量要求，确定喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：AY＝BX²+CX+D，其中，Y表示喷锌电流，单位为安培，X表示铝产品挤出速度，单位为m/min，A、B、C、D为常数，且B、C不同时为0，A不为0；

2)、在喷锌过程中，采用速度传感器采集铝产品挤出速度X，并传递给喷锌设备的控制系统，喷锌设备的控制系统根据步骤1)中关系式计算出铝产品挤出速度X对应的喷锌电流，记为Y₂，同时控制系统自动采集当前的实际喷锌电流Y₁，并判断是否满足Y₂－σ≤Y₁≥Y₂+σ，σ为设定偏差值，且σ＞0；

2.1)、若不满足，且不满足时间超过T，T为设定延迟时间，T＞0，则控制系统自动调节喷锌比例，使实际喷锌电流Y₁变为Y₁’，且满足Y₂－σ≤Y₁’≥Y₂+σ；

2.2)、若满足，按照该实际喷锌电流Y₁值继续喷锌。

2.根据权利要求1所述的挤压铝型材表面喷锌的控制方法，其特征在于，所述步骤2)中σ为(1～3)安培，T为(1～2)秒。

3.根据权利要求1或2所述的挤压铝型材表面喷锌的控制方法，其特征在于，所述喷锌量要求为7±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm时，喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：

180Y＝﹣X²+180X+1260，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为32A，启动喷锌速度为30m/min。

4.根据权利要求1或2所述的挤压铝型材表面喷锌的控制方法，其特征在于，所述喷锌量要求为8±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离120-140mm，所述喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：

144Y＝﹣X²+180X+396，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为34A，启动喷锌速度为30m/min。

5.根据权利要求1或2所述的挤压铝型材表面喷锌的控制方法，其特征在于，所述喷锌含量要求为8±1g/m²，喷锌电压30±1V，气压0.5-0.6MPa，喷枪到产品距离140-160mm，产品宽度超过30mm，使用三孔弧光罩，挤出速度≤50m/min；喷锌电流与铝产品挤出速度的对应关系式：2Y＝X+50，设定偏差值σ＝1安培，T＝1秒，启动喷锌电流为30A，启动喷锌速度为10m/min。