CN110042223A - 冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法，本方法实时采集退火炉各工艺段氢含量H₂、氧含量O₂、炉压P_a、炉内气氛的露点DP和板温炉温差SF的工艺参数并存储；通过设置于退火炉炉辊轴承座上用于监测炉辊冷却水的流量开关传感器采集退火炉炉辊冷却水流量，并据此判定水冷系统的工作状态；设定各工艺参数的标准值，将实时采集的工艺参数与标准值进行比较，从而对退火炉状态作出相应判定。本方法采集退火炉工艺参数以及设备自身状态数据，并经筛选后建立判断标准，实现退火炉状态的在线监测与实时预警，确保退火炉的正常运行以及冷轧产品的质量。

Description

冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法。

背景技术

退火炉是冷轧热镀锌机组生产的关键设备，也是冷轧产品质量的关键工艺过程。按照退火炉典型工艺流程，退火炉大致包含预加热段、加热段、均热段、快冷段、均衡段以及炉鼻子段，退火炉各工艺段有大量与产品质量相关的工艺参数，同时退火炉也有大量与设备自身状态相关的过程数据，这些数据目前大部分是孤立的，也就是说退火炉的大量信息分散在现场离散控制系统(DCS系统)和数据仓库中，而未被利用进行趋势化分析与管理。

以某厂冷轧热镀锌机组为例，历史上发生过多起露铁等重大质量事故，以及多起设备重大故障，如燃烧系统烧损造成安全隐患、水冷系统漏水造成重大质量缺陷等。当前的做法仅仅是在产生严重后果之后去追溯历史数据查找变化点，虽然退火炉管理平台用人工的方法每月进行趋势性数据的的分析采集，但是由于采集的数据量较大、趋势分析缺乏全面性等，导致对一些工艺参数及设备自身状态数据的劣化不能及时发现，且事后分析实效性很差。因此对退火炉状态实施在线监测与预警具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法，本方法采集退火炉工艺参数以及设备自身状态数据，并经筛选后建立判断标准，实现退火炉状态的在线监测与实时预警，确保退火炉的正常运行以及冷轧产品的质量。

为解决上述技术问题，本发明冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法包括如下步骤：

步骤一、通过冷轧热镀锌机组控制系统实时采集退火炉工艺参数并存储，工艺参数包括各工艺段氢含量H₂、氧含量O₂、炉压P_a、炉内气氛的露点DP和板温炉温差SF；

步骤二、通过设置于退火炉炉辊轴承座上用于监测炉辊冷却水的流量开关传感器采集退火炉炉辊冷却水流量，流量开关传感器处于开状态表示冷却水流量高并且水冷系统工作正常，流量开关传感器处于关状态表示冷却水流量低或者水冷系统存在漏水现象；

步骤三、设定炉内氢含量标准值S_h2＝3～8％，

判定：当H₂∈S_h2，即氢含量H₂处于标准值S_h2范围内为正常，当氢含量H₂<3％或H₂>8％时,表示退火炉工艺参数氢含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤四、设定炉内氧含量标准值S_O2≤35％，

判定：当O₂∈S_O2，即氧含量O₂处于标准值S_O2范围内为正常；当氧含量O₂>35％时,表示退火炉工艺参数氧含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤五、设定退火炉加热段和快冷段炉压在线监测的标准值分别为S_pa1和S_pa2，实时采集的退火炉加热段和快冷段炉压分别为P_a1和P_a2，设定S_pa1＝100～350P_a、S_pa2＝200～400P_a；

判定：当P_a1∈S_pa1和P_a2∈S_pa2，即炉压P_a1和P_a2处于标准值范围内时为正常，当加热段炉压P_a1<100P_a或P_a1>350P_a时,表示退火炉加热段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当快冷段炉压P_a2<200P_a或P_a2>400P_a时,表示退火炉快冷段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤六、设定退火炉炉鼻子段在线监测的露点标准值为S_dp，带钢厚度≤1.0mm时，S_dp为-15℃～-25℃；带钢厚度>1.0mm时，S_dp为≤-35℃，退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点正常范围为≤-35℃；

判定：当退火炉炉鼻子段露点DP∈S_dp，即露点DP处于标准值范围内时为正常，当带钢厚度>1.0mm时，退火炉各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

当带钢厚度≤1.0mm时，退火炉炉鼻子段露点DP<-25℃或DP>-15℃时,表示退火炉炉鼻子段的露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉除鼻子段外相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤七、设定退火炉内板温炉温差标准值S_sf为-25℃～25℃，当满足当前炉况稳定条件时，对退火炉的板温炉温差进行状态显示和预警，

判定：当SF∈S_sf，即板温炉温差SF处于标准值范围内为正常，当SF<-25℃或SF>25℃时,表示退火炉工艺参数板温炉温差异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色。

进一步，所述当前炉况稳定的判断逻辑为：假设退火炉温度连续点数为N，最大板温波动范围为T，带钢最大速度波动范围为V，则同一钢种在温度连续N点同时满足≤T和≤V，则认为当前炉况稳定，

其中：T＝板温最大值-板温最小值、V＝带钢速度最大值-带钢速度最小值。

由于本发明冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法采用了上述技术方案，即本方法实时采集退火炉各工艺段氢含量H₂、氧含量O₂、炉压P_a、炉内气氛的露点DP和板温炉温差SF的工艺参数并存储；通过设置于退火炉炉辊轴承座上用于监测炉辊冷却水的流量开关传感器采集退火炉炉辊冷却水流量，并据此判定水冷系统的工作状态；设定各工艺参数的标准值，将实时采集的工艺参数与标准值进行比较，从而对退火炉状态作出相应判定。本方法采集退火炉工艺参数以及设备自身状态数据，并经筛选后建立判断标准，实现退火炉状态的在线监测与实时预警，确保退火炉的正常运行以及冷轧产品的质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法流程框图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法包括如下步骤：

步骤一、通过冷轧热镀锌机组控制系统实时采集退火炉工艺参数并存储，工艺参数包括各工艺段氢含量H₂、氧含量O₂、炉压P_a、炉内气氛的露点DP和板温炉温差SF；

步骤二、通过设置于退火炉炉辊轴承座上用于监测炉辊冷却水的流量开关传感器采集退火炉炉辊冷却水流量，流量开关传感器处于开状态表示冷却水流量高并且水冷系统工作正常，流量开关传感器处于关状态表示冷却水流量低或者水冷系统存在漏水现象；

步骤三、设定炉内氢含量标准值S_h2＝3～8％，

判定：当H₂∈S_h2，即氢含量H₂处于标准值S_h2范围内为正常，当氢含量H₂<3％或H₂>8％时,表示退火炉工艺参数氢含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤四、设定炉内氧含量标准值S_O2≤35％，

判定：当O₂∈S_O2，即氧含量O₂处于标准值S_O2范围内为正常；当氧含量O₂>35％时,表示退火炉工艺参数氧含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤五、设定退火炉加热段和快冷段炉压在线监测的标准值分别为S_pa1和S_pa2，实时采集的退火炉加热段和快冷段炉压分别为P_a1和P_a2，设定S_pa1＝100～350P_a、S_pa2＝200～400P_a；

判定：当P_a1∈S_pa1和P_a2∈S_pa2，即炉压P_a1和P_a2处于标准值范围内时为正常，当加热段炉压P_a1<100P_a或P_a1>350P_a时,表示退火炉加热段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当快冷段炉压P_a2<200P_a或P_a2>400P_a时,表示退火炉快冷段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤六、设定退火炉炉鼻子段在线监测的露点标准值为S_dp，带钢厚度≤1.0mm时，S_dp为-15℃～-25℃；带钢厚度>1.0mm时，S_dp为≤-35℃，退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点正常范围为≤-35℃；

判定：当退火炉炉鼻子段露点DP∈S_dp，即露点DP处于标准值范围内时为正常，当带钢厚度>1.0mm时，退火炉各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

当带钢厚度≤1.0mm时，退火炉炉鼻子段露点DP<-25℃或DP>-15℃时,表示退火炉炉鼻子段的露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉除鼻子段外相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤七、设定退火炉内板温炉温差标准值S_sf为-25℃～25℃，当满足当前炉况稳定条件时，对退火炉的板温炉温差进行状态显示和预警，

判定：当SF∈S_sf，即板温炉温差SF处于标准值范围内为正常，当SF<-25℃或SF>25℃时,表示退火炉工艺参数板温炉温差异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色。

进一步，所述当前炉况稳定的判断逻辑为：假设退火炉温度连续点数为N，最大板温波动范围为T，带钢最大速度波动范围为V，则同一钢种在温度连续N点同时满足≤T和≤V，则认为当前炉况稳定，

其中：T＝板温最大值-板温最小值、V＝带钢速度最大值-带钢速度最小值。

本方法中各类数据采集需明确数据类型、数据长度、数据计量单位，并记录数据来源及地址，确保所采集数据的正确性，同时设定合适的数据更新频率，确保所采集数据的有效性，从而得到正确的在线监测诊断结果。

本方法的核心在于建立退火炉运行状态的在线监测诊断机制，通过对退火炉工艺参数的采集，以及退火炉炉辊冷却水流量开关状态的采集，形成退火炉主要工艺参数的数据筛选方法以及判断标准，实现退火炉设备状态的在线监测与实时预警，确保退火炉的正常运行。

本方法弥补了目前退火炉运行状态信息无法有效利用的不足，通过对退火炉数据系统和控制系统进行数据信号筛选以获取退火炉工艺参数，建立退火炉运行状态异常的判定标准，实现退火炉状态的在线预警；用于指导操作人员和设备管理人员采取应对措施，避免因退火炉炉内气氛异常、冷却水系统漏水造成的重大产品质量缺陷，支撑冷轧热镀锌机组设备的正常生产运行。

Claims (2)

1.一种冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、通过冷轧热镀锌机组控制系统实时采集退火炉工艺参数并存储，工艺参数包括各工艺段氢含量H₂、氧含量O₂、炉压P_a、炉内气氛的露点DP和板温炉温差SF；

步骤二、通过设置于退火炉炉辊轴承座上用于监测炉辊冷却水的流量开关传感器采集退火炉炉辊冷却水流量，流量开关传感器处于开状态表示冷却水流量高并且水冷系统工作正常，流量开关传感器处于关状态表示冷却水流量低或者水冷系统存在漏水现象；

步骤三、设定炉内氢含量标准值S_h2＝3～8％，

判定：当H₂∈S_h2，即氢含量H₂处于标准值S_h2范围内为正常，当氢含量H₂<3％或H₂>8％时,表示退火炉工艺参数氢含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤四、设定炉内氧含量标准值S_O2≤35％，

判定：当O₂∈S_O2，即氧含量O₂处于标准值S_O2范围内为正常；当氧含量O₂>35％时,表示退火炉工艺参数氧含量异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤五、设定退火炉加热段和快冷段炉压在线监测的标准值分别为S_pa1和S_pa2，实时采集的退火炉加热段和快冷段炉压分别为P_a1和P_a2，设定S_pa1＝100～350P_a、S_pa2＝200～400P_a；

判定：当P_a1∈S_pa1和P_a2∈S_pa2，即炉压P_a1和P_a2处于标准值范围内时为正常，当加热段炉压P_a1<100P_a或P_a1>350P_a时,表示退火炉加热段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当快冷段炉压P_a2<200P_a或P_a2>400P_a时,表示退火炉快冷段炉压异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤六、设定退火炉炉鼻子段在线监测的露点标准值为S_dp，带钢厚度≤1.0mm时，S_dp为-15℃～-25℃；带钢厚度>1.0mm时，S_dp为≤-35℃，退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点正常范围为≤-35℃；

判定：当退火炉炉鼻子段露点DP∈S_dp，即露点DP处于标准值范围内时为正常，当带钢厚度>1.0mm时，退火炉各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

当带钢厚度≤1.0mm时，退火炉炉鼻子段露点DP<-25℃或DP>-15℃时,表示退火炉炉鼻子段的露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；当退火炉除炉鼻子段外其他各工艺段露点DP>-35℃时,表示退火炉除鼻子段外相应工艺段露点异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色；

步骤七、设定退火炉内板温炉温差标准值S_sf为-25℃～25℃，当满足当前炉况稳定条件时，对退火炉的板温炉温差进行状态显示和预警，

判定：当SF∈S_sf，即板温炉温差SF处于标准值范围内为正常，当SF<-25℃或SF>25℃时,表示退火炉工艺参数板温炉温差异常，在线监测预警，控制系统退火炉状态显示红色。

2.根据权利要求1所述的冷轧热镀锌机组退火炉在线监测诊断方法，其特征在于：所述当前炉况稳定的判断逻辑为：假设退火炉温度连续点数为N，最大板温波动范围为T，带钢最大速度波动范围为V，则同一钢种在温度连续N点同时满足≤T和≤V，则认为当前炉况稳定，

其中：T＝板温最大值-板温最小值、V＝带钢速度最大值-带钢速度最小值。