CN110116059A - 一种适用于dos油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法，属于冷轧连退技术领域。本发明对于等间距设置多个喷雾器喷嘴的旋转喷雾器，收集其涂覆板材的设备工艺参数，确定旋转喷雾器高度设置范围，在此范围内选取旋转喷雾器高度优化步长，并确定优化步数；在每一步优化过程中确定所有喷嘴在板材表面的乳化液流量密度分布以及板材的喷涂区域，在喷涂区域内以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数，确定出基于此高度优化步长的最优高度。本发明在保证涂油量、涂油效率达到目标值的情况下，通过优化出最优的旋转喷雾器高度，实现DOS油的最小消耗，降低二次冷轧机组现场生产成本。

Description

一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法

技术领域

本发明属于冷轧连退技术领域，特别涉及一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法。

背景技术

近年来，随着二次冷轧产品需求量不断增加，用户对产品质量和品种多样性的要求也越来越高，提升二次冷轧产品表面质量，进而提升镀锡板品质已经成为行业关注的重点。在实际生产中，为了避免二次冷轧机组来料由于运输和环境等因素出现锈蚀，往往在退火处理后在带钢表面涂上一层DOS油。二次冷轧是在一次冷轧及退火之后，将带钢进一步压下减薄，以提高材料的硬度和强度。在二次冷轧机组的生产过程中，带钢在第一机架进行轧制压下，实现带钢的厚度减薄，满足产品的厚度要求，在第二机架进行平整，实现带钢板形、表面粗糙度的控制，保证最终的产品质量。静电涂油机是将防锈介质高质量涂覆在钢材表面以防止腐蚀的关键设备。它依靠高压静电场的作用和尖端放电的影响,将从刀梁刃口间隙流出的油液迅速雾化,并吸附于钢材的表面形成匀薄的油膜,以使钢材达到防锈的目的。

二次冷轧机组带DOS油轧制过程中，DOS油涂油量和涂油均匀性会对轧制润滑过程和轧后带钢表面质量产生影响。若是静电涂油机涂油厚度和均匀性得不到保证,将会对后续的生产环节产生恶劣的影响，如果涂油量过大将有可能造成钢卷打滑,钢卷从“C”型钩滑出后摔坏钢卷和设备,防锈油从钢卷内溢出,使包装纸损坏,清洗防锈油困难等问题；如果涂油不均则会造成局部涂油量不足,产生锈蚀。因此，在二次冷轧生产过程中带钢表面涂油量与涂覆均匀性是否合理，将会直接影响到轧制生产的正常进行。这样，通过合理的静电涂油机需旋转喷雾器高度设定，保证实现DOS油的均匀性涂覆，对于二次冷轧机组生产顺利进行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法。旨在综合考虑静电涂油机喷雾器之间的间距、喷雾器喷射角度、计量泵转速、生产线速度、带钢宽度、油的比重、涂油效率、泵的排量与油液涂覆均匀性的关系，在确定旋转喷雾器的高度与带钢表面油液密度分布的对应关系的基础上，在保证二次冷轧机组生产顺利的前提下，通过优化旋转喷雾器高度，实现DOS油涂覆最均匀，为二次冷轧机组DOS油油液涂覆均匀综合优化控制提供了有效的技术保障。

本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案为：一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法，其特征在于，对于等间距设置多个喷雾器喷嘴的旋转喷雾器，收集其涂覆板材的设备工艺参数，确定旋转喷雾器高度设置范围，在此范围内选取旋转喷雾器高度优化步长，并确定优化步数；在每一步优化过程中确定所有喷嘴在板材表面的乳化液流量密度分布以及板材的喷涂区域，在喷涂区域内以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数，确定出基于此高度优化步长的最优高度。

进一步的技术方案在于，所述设备工艺参数包括喷雾器喷嘴之间的间距L、喷雾器喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、带钢宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D。

进一步的技术方案在于，所述目标函数为

式中，q_zi(y)叠加后板材表面乳化液流量密度分布；n_s为优化步数；γ为权重系数，0<γ<1。

进一步的技术方案在于，其具体步骤如下：

A)在板材一侧分布两个喷雾器喷嘴，收集旋转喷雾器高度优化所需设备工艺参数，包括：喷雾器喷嘴之间的间距L、喷雾器喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、带钢宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D；

B)在旋转喷雾器高度为H_li时，此时单个喷嘴沿带钢宽度y轴方向分布在板材表面的乳化液流量密度分布q_i(y)：

C)计算所有喷嘴沿板材宽度y轴方向分布叠加在板材表面的乳化液流量密度分布q_zi(y)：

D)沿板材宽度y轴方向，以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数F(H_li)：

式中，γ为权重系数，0<γ<1；

E)收集旋转喷雾器高度最小值H_lmin，旋转喷雾器高度最大值H_lmax；

F)选取旋转喷雾器高度优化步长△H_l；

G)计算旋转喷雾器高度的优化步数

H)定义旋转喷雾器高度优化过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

I)计算此时旋转喷雾器高度H_li＝H_lmin+(i-1)△H_l,计算F(H_li)，令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)，最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li；

J)令i＝i+1，再次计算F(H_li)，并判断F(H_li)<F_y是否成立，若成立，则令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)、最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li，转入步骤K)；若不成立，直接转入步骤K)；

K)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤J)；若不成立，则转入步骤L)；

L)输出DOS油旋转喷雾器高度最优间距H_li，完成DOS油旋转喷雾器高度的优化。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

能够实现二次冷轧机组静电涂油机DOS油涂覆均匀性的综合优化，在保证涂油量、涂油效率达到目标值的情况下，通过优化出最优的旋转喷雾器高度，实现DOS油的均匀涂覆，保证二次冷轧机组现场生产的顺利进行。

具体实施方式

本发明实施例阐述了一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法，其对于等间距设置多个喷雾器喷嘴的旋转喷雾器，收集其涂覆板材的设备工艺参数，确定旋转喷雾器高度设置范围，在此范围内选取旋转喷雾器高度优化步长，并确定优化步数；在每一步优化过程中确定所有喷嘴在板材表面的乳化液流量密度分布以及板材的喷涂区域，在喷涂区域内以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数，确定出基于此高度优化步长的最优高度。

本发明实施例中，所述设备工艺参数包括喷雾器喷嘴之间的间距L、喷雾器喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、带钢宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D。

本发明实施例中，所述目标函数为

式中，q_zi(y)叠加后板材表面乳化液流量密度分布；n_s为优化步数；γ为权重系数，0<γ<1。

本发明实施例中，以某二次冷轧机组为例，对本发明所述二次冷轧机组以油液涂覆均匀性为目标的旋转喷雾器高度优化方法进行详细说明。其具体步骤如下：

A)在板材一侧分布两个喷雾器喷嘴，收集旋转喷雾器高度优化所需设备工艺参数，包括：喷雾器喷嘴之间的间距L＝180mm、喷雾器喷射角度θ＝30°、计量泵转速R＝30000rpm、生产线速度V＝600mpm、带钢宽度B＝1120mm、油的比重S＝0.912、涂油效率E＝25％、泵的排量D＝37.5L/min；

B)在旋转喷雾器高度为H_li时，此时单个喷嘴沿带钢宽度y轴方向分布在板材表面的乳化液流量密度分布q_i(y)：

C)计算所有喷嘴沿板材宽度y轴方向分布叠加在板材表面的乳化液流量密度分布q_zi(y)：

D)沿板材宽度y轴方向，以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数F(H_li)：

式中，γ为权重系数，0<γ<1；

E)收集旋转喷雾器高度最小值H_lmin＝75mm，旋转喷雾器高度最大值H_lmax＝240mm；

F)选取旋转喷雾器高度优化步长△H_l＝5mm；

G)计算旋转喷雾器高度的优化步数

H)定义旋转喷雾器高度优化过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

I)计算此时旋转喷雾器高度H_li＝H_lmin+(i-1)ΔH_l＝75mm,计算F(H_li)，令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)，最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li；

J)令i＝i+1，再次计算F(H_li)，并判断F(H_li)<F_y是否成立，若成立，则令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)、最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li，转入步骤K)；若不成立，直接转入步骤K)；

K)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤J)；若不成立，则转入步骤L)；

L)输出DOS油旋转喷雾器高度最优间距H_li，完成DOS油旋转喷雾器高度的优化。

最后，为了方便比较，表1给出此实施例中带钢在采用本发明所述二次冷轧机组以油液涂覆均匀性为目标的旋转喷雾器高度优化方法优化前后DOS油涂覆均匀性对比。

表1此实施例中带钢在喷雾器高度工艺优化前后涂覆均匀性对比

本发明实施例中，以某二次冷轧机组为例，对本发明所述二次冷轧机组以油液涂覆均匀性为目标的旋转喷雾器高度优化方法进行详细说明。其具体步骤如下：

A)在板材一侧分布两个喷雾器喷嘴，收集旋转喷雾器高度优化所需设备工艺参数，包括：喷雾器喷嘴之间的间距L＝185mm、喷雾器喷射角度θ＝40°、计量泵转速R＝45000rpm、生产线速度V＝1000mpm、带钢宽度B＝1250mm、油的比重S＝0.917、涂油效率E＝15％、泵的排量D＝45L/min；

B)在旋转喷雾器高度为H_li时，此时单个喷嘴沿带钢宽度y轴方向分布在板材表面的乳化液流量密度分布q_i(y)：

C)计算所有喷嘴沿板材宽度y轴方向分布叠加在板材表面的乳化液流量密度分布q_zi(y)：

D)沿板材宽度y轴方向，以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数F(H_li)：

式中，γ为权重系数，0<γ<1；

E)收集旋转喷雾器高度最小值H_lmin＝75mm，旋转喷雾器高度最大值H_lmax＝240mm；

F)选取旋转喷雾器高度优化步长ΔH_l＝3mm；

G)计算旋转喷雾器高度的优化步数

H)定义旋转喷雾器高度优化过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

I)计算此时旋转喷雾器高度H_li＝H_lmin+(i-1)ΔH_l＝75mm,计算F(H_li)，令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)，最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li；

J)令i＝i+1，再次计算F(H_li)，并判断F(H_li)<F_y是否成立，若成立，则令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)、最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li，转入步骤K)；若不成立，直接转入步骤K)；

K)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤J)；若不成立，则转入步骤L)；

L)输出DOS油旋转喷雾器高度最优间距H_li，完成DOS油旋转喷雾器高度的优化。

最后，为了方便比较，表2给出此实施例中带钢在采用本发明所述二次冷轧机组以油液涂覆均匀性为目标的旋转喷雾器高度优化方法优化前后DOS油涂覆均匀性对比。

表2此实施例中带钢在喷雾器高度工艺优化前后涂覆均匀性对比

Claims (4)

1.一种适用于DOS油静电涂油机旋转喷雾器高度优化的方法，其特征在于，对于等间距设置多个喷雾器喷嘴的旋转喷雾器，收集其涂覆板材的设备工艺参数，确定旋转喷雾器高度设置范围，在此范围内选取旋转喷雾器高度优化步长，并确定优化步数；在每一步优化过程中确定所有喷嘴在板材表面的乳化液流量密度分布以及板材的喷涂区域，在喷涂区域内以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数，确定出基于此高度优化步长的最优高度。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述设备工艺参数包括喷雾器喷嘴之间的间距L、喷雾器喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、带钢宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述目标函数为

式中，q_zi(y)叠加后板材表面乳化液流量密度分布；n_s为优化步数；γ为权重系数，0<γ<1。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，其具体步骤如下：

A)在板材一侧分布两个喷雾器喷嘴，收集旋转喷雾器高度优化所需设备工艺参数，包括：喷雾器喷嘴之间的间距L、喷雾器喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、带钢宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D；

B)在旋转喷雾器高度为H_li时，此时单个喷嘴沿带钢宽度y轴方向分布在板材表面的乳化液流量密度分布q_i(y)：

C)计算所有喷嘴沿板材宽度y轴方向分布叠加在板材表面的乳化液流量密度分布q_zi(y)：

D)沿板材宽度y轴方向，以乳化液流量密度分布的最大值与最小值的差值最小为目标函数F(H_li)：

式中，γ为权重系数，0<γ<1；

E)收集旋转喷雾器高度最小值H_lmin，旋转喷雾器高度最大值H_lmax；

F)选取旋转喷雾器高度优化步长△H_l；

G)计算旋转喷雾器高度的优化步数

H)定义旋转喷雾器高度优化过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

I)计算此时旋转喷雾器高度H_li＝H_lmin+(i-1)△H_l,计算F(H_li)，令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)，最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li；

J)令i＝i+1，再次计算F(H_li)，并判断F(H_li)<F_y是否成立，若成立，则令旋转喷雾器高度优化目标函数的最优值F_y＝F(H_li)、最优旋转喷雾器高度H_y＝H_li，转入步骤K)；若不成立，直接转入步骤K)；

K)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤J)；若不成立，则转入步骤L)；

L)输出DOS油旋转喷雾器高度最优间距H_li，完成DOS油旋转喷雾器高度的优化。