CN110201854A - 基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，属于板材涂敷技术领域。本发明在板材上、下表面每一侧均设置喷嘴，以均匀涂覆板材上、下表面；收集喷嘴涂覆板材的设备工艺参数，确定喷嘴在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围，在板材上表面涂油量设置范围内选取涂油量优化步长，并确定优化步数；在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围内，分别确定每一步优化过程中板材上、下表面涂油量以及喷涂区域；基于在喷涂区域内以板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数，确定出最优涂油量。本发明能够在保证涂油效率达到目标值的情况下，通实现油液的最小消耗，降低冷轧连退机组现场生产成本。

Description

基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法

技术领域

本发明属于板材涂敷技术领域，特别涉及一种基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法。

背景技术

冷轧连退过程中常采用静电涂油机对带钢的上下表面进行喷涂，带钢上下表面油液的涂覆均匀性与静电涂油机的设备与工艺特点直接相关。静电涂油系统结合涡轮旋转喷雾器和高电压静电发生装置，实现油液在钢带上下表面精确、均匀的涂敷。油液经过计量泵传送至雾化器，并引入静电电荷，这种电荷和雾化器边缘形成的离心力共同作用，使油液分裂为颗粒状态。随后，带电的油液滴和作为阴极的钢带相互吸引，将油液滴均匀的涂敷在运行的钢带两侧，高压静电电荷也确保油液滴在钢带的宽度方向上均匀的沉积。涂油装置利用计量泵供油，每个喷雾器喷出精确的涂油量，而且流量控制与带钢速度成比例。与传统的涂油机通过调节空气压力来控制涂油量不同，旋转喷雾式静电涂油机通过控制输油计量泵的转速来直接控制涂油量。计量泵的驱动和控制由直流伺服控制系统实现，从而提高了涂油精度和响应速度。

如图1所示，冷轧连退过程中使用静电涂油机对带钢表面进行喷涂，生产过程中检测装置将会检测带钢的运行速度，预先设定涂油量以匹配带钢的运行速度，并将数据传给PLC控制器，由控制器调节涂油电压与计量泵对带钢的上下表面进行喷涂。

然而，喷雾过程带钢下表面的喷雾由于重力的影响，就会使得在带钢的下表面出现一定的涂油损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法。本发明主要是在确定板材表面油液密度分布与板材下表面油液损失的对应关系的基础上，在保证现场生产顺利的前提下，通过优化油液涂油量的设定，实现油液涂覆最均匀，为板材上、下表面油液涂覆均匀综合优化控制提供了有效的技术保障。

本发明所提供的技术方案为：基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，包括如下步骤：在板材上、下表面每一侧均设置喷嘴，以均匀涂覆板材上、下表面；收集喷嘴涂覆板材的设备工艺参数，确定喷嘴在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围，在板材上表面涂油量设置范围内选取涂油量优化步长，并确定优化步数；在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围内，分别确定每一步优化过程中板材上、下表面涂油量以及喷涂区域；基于在喷涂区域内以板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数，确定出最优涂油量。

进一步的技术方案在于，所述喷嘴为静电涂油机的喷嘴，其设备工艺参数包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、板材宽度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F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值，B为板材宽度。

进一步的技术方案在于，利用设置4个喷嘴的卧式静电涂油机对带钢进行均匀涂覆，带钢每一侧为2个喷嘴，其具体步骤如下：

(A)收集卧式静电涂油机对带钢的上、下表面进行均匀涂覆的设备工艺参数，包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度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)收集卧式静电涂油机涂覆带钢上表面涂油量最小值q_smin，上表面涂油量最大值q_smax，下表面涂油量最小值q_xmin，下表面涂油量最大值q_xmax；

(C)基于卧式静电涂油机对带钢下表面涂覆需补偿重力损失；确定出板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x之间的关系：

(D)以喷涂区域内板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值；

(E)选取带钢上表面涂油量优化步长△q_s；并计算带钢上表面涂油量的优化步数

(F)定义带钢上表面涂油量过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

(G)计算此时带钢上表面涂油量q_si＝q_smin+(i-1)△q_s，下表面涂油量q_xi以及F_i(y)，令F(y)＝F_i(y)；

(H)令i＝i+1，再次计算F_i(y)，并判断F(y)<F_i(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_i(y)、最优静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy＝q_si，最优静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy＝q_xi，转入步骤(I)；若不成立，直接转入步骤(I)；

(I)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤(H)；若不成立，则转入步骤(J)；

(J)输出静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy，静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy，完成卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量的优化。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明能够实现卧式静电涂油机油液涂覆均匀性的综合优化，在保证静电涂油机旋转喷雾器的高度、两个喷雾器的间距达到目标值的情况下，通过优化出最优的上下表面涂油量，实现油液的均匀涂覆，保证冷轧机组现场生产的顺利进行。

附图说明

图1是涂油量的控制系统原理图。

具体实施方式

本发明实施例中阐述了一种基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，包括如下步骤：在板材上、下表面每一侧均设置喷嘴，以均匀涂覆板材上、下表面；收集喷嘴涂覆板材的设备工艺参数，确定喷嘴在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围，在板材上表面涂油量设置范围内选取涂油量优化步长，并确定优化步数；在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围内，分别确定每一步优化过程中板材上、下表面涂油量以及喷涂区域；基于在喷涂区域内以板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数，确定出最优涂油量。

本发明实施例中，所述喷嘴为静电涂油机的喷嘴，其设备工艺参数包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、板材宽度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F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值，B为板材宽度。

本发明实施例中，利用设置4个喷嘴的卧式静电涂油机对带钢进行均匀涂覆，带钢每一侧为2个喷嘴；其具体步骤如下：

(A)收集卧式静电涂油机对带钢的上、下表面进行均匀涂覆的设备工艺参数，包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度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)收集卧式静电涂油机涂覆带钢上表面涂油量最小值q_smin，上表面涂油量最大值q_smax，下表面涂油量最小值q_xmin，下表面涂油量最大值q_xmax；

(C)基于卧式静电涂油机对带钢下表面涂覆需补偿重力损失；确定出板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x之间的关系：

(D)以喷涂区域内板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值；

(E)选取带钢上表面涂油量优化步长△q_s；并计算带钢上表面涂油量的优化步数

(F)定义带钢上表面涂油量过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

(G)计算此时带钢上表面涂油量q_si＝q_smin+(i-1)△q_s，下表面涂油量q_xi以及F_i(y)，令F(y)＝F_i(y)；

(H)令i＝i+1，再次计算F_i(y)，并判断F(y)<F_i(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_i(y)、最优静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy＝q_si，最优静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy＝q_xi，转入步骤(I)；若不成立，直接转入步骤(I)；

(I)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤(H)；若不成立，则转入步骤(J)；

(J)输出静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy，静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy，完成卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量的优化。

本发明实施例中，以某二次冷轧机组为例，对本发明所述冷轧连退机组卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量设定方法进行详细说明。

首先，收集卧式静电涂油机对带钢的上、下表面进行均匀涂覆的设备工艺参数，包括：喷雾器之间的间距L＝180mm、喷雾器的高度H＝195mm、喷雾器喷射角度θ＝110°、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。

随后，收集卧式静电涂油机带钢上表面涂油量最小值q_smin＝15mg/mm²，卧式静电涂油机带钢上表面涂油量最大值q_smax＝35mg/mm²，卧式静电涂油机带钢下表面涂油量最小值q_xmin＝17.5mg/mm²，卧式静电涂油机带钢下表面涂油量最大值q_xmax＝37mg/mm²；

随后，基于卧式静电涂油机对带钢下表面涂覆需补偿重力损失；确定出板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x之间的关系：

随后，以喷涂区域内板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值；

随后，选取带钢上表面涂油量优化步长△q_s＝0.01mg/mm²；并计算带钢上表面涂油量的优化步数

随后，定义带钢上表面涂油量过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

随后，计算此时带钢上表面涂油量q_si＝q_smin+(i-1)△q_s，下表面涂油量q_xi以及F_i(y)，令F(y)＝F_i(y)；

随后，令i＝i+1，再次计算F_i(y)，并判断F(y)<F_i(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_i(y)、最优静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy＝q_si，最优静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy＝q_xi，进行下一步；

若不成立，进行下一步；

随后，判断i<n是否成立，若成立，则再次重复上一步；若不成立，则进行下一步；

随后，输出静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy，静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy，完成卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量的优化。

最后，为了方便比较，表1给出实施例1中带钢在采用本发明所述冷轧连退机组卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量设定方法优化前后油液涂覆均匀性对比。

本发明实施例中，以某二次冷轧机组为例，对本发明所述冷轧连退机组卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量设定方法进行详细说明。

首先，收集卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量设定方法所需设备工艺参数，包括：喷雾器之间的间距L＝185mm、喷雾器的高度H＝205mm、喷雾器喷射角度θ＝120°、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。

随后，收集卧式静电涂油机带钢上表面涂油量最小值q_smin＝15mg/mm²，卧式静电涂油机带钢上表面涂油量最大值q_smax＝35mg/mm²，卧式静电涂油机带钢下表面涂油量最小值q_xmin＝17.5mg/mm²，卧式静电涂油机带钢下表面涂油量最大值q_xmax＝37mg/mm²；

随后，基于卧式静电涂油机对带钢下表面涂覆需补偿重力损失；确定出板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x之间的关系：

随后，以喷涂区域内板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值；

随后，选取带钢上表面涂油量优化步长△q_s＝0.01mg/mm²；并计算带钢上表面涂油量的优化步数

随后，定义带钢上表面涂油量过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

随后，计算此时带钢上表面涂油量q_si＝q_smin+(i-1)△q_s，下表面涂油量q_xi以及F_i(y)，令F(y)＝F_i(y)；

随后，令i＝i+1，再次计算F_i(y)，并判断F(y)<F_i(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_i(y)、最优静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy＝q_si，最优静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy＝q_xi，进行下一步；

若不成立，进行下一步；

随后，判断i<n是否成立，若成立，则再次重复上一步；若不成立，则进行下一步；

随后，输出静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy，静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy，完成卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量的优化。

最后，为了方便比较，表2给出实施例2中带钢在采用本发明所述冷轧连退机组卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量设定方法优化前后油液涂覆均匀性对比。

表1

表2

Claims (4)

1.基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，包括如下步骤：在板材上、下表面每一侧均设置喷嘴，以均匀涂覆板材上、下表面；收集喷嘴涂覆板材的设备工艺参数，确定喷嘴在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围，在板材上表面涂油量设置范围内选取涂油量优化步长，并确定优化步数；在板材上、下表面分别完成均匀涂覆板材的涂油量设置范围内，分别确定每一步优化过程中板材上、下表面涂油量以及喷涂区域；基于在喷涂区域内以板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数，确定出最优涂油量。

2.根据权利要求1所述的基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，所述喷嘴为静电涂油机的喷嘴，其设备工艺参数包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度θ、计量泵转速R、生产线速度V、板材宽度B、油的比重S、涂油效率E、泵的排量D。

3.根据权利要求1所述的基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，所述目标函数为F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值，B为板材宽度。

4.根据权利要求1所述的基于板材上、下表面均匀涂覆的涂油量设定方法，其特征在于，利用设置4个喷嘴的卧式静电涂油机对带钢进行均匀涂覆，带钢每一侧为2个喷嘴；其具体步骤如下：

(A)收集卧式静电涂油机对带钢的上、下表面进行均匀涂覆的设备工艺参数，包括喷嘴之间的间距L、喷嘴的高度H、喷嘴喷射角度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)收集卧式静电涂油机涂覆带钢上表面涂油量最小值q_smin，上表面涂油量最大值q_smax，下表面涂油量最小值q_xmin，下表面涂油量最大值q_xmax；

(C)基于卧式静电涂油机对带钢下表面涂覆需补偿重力损失；确定出板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x之间的关系：

(D)以喷涂区域内板材上、下表面涂油量差值最小为目标函数F(y)：

式中，为板材上表面涂油量q_s和下表面涂油量q_x的平均值；

(E)选取带钢上表面涂油量优化步长△q_s；并计算带钢上表面涂油量的优化步数

(F)定义带钢上表面涂油量过程参数i,1≤i≤n，并初始化i＝1；

(G)计算此时带钢上表面涂油量q_si＝q_smin+(i-1)△q_s，下表面涂油量q_xi以及F_i(y)，令F(y)＝F_i(y)；

(H)令i＝i+1，再次计算F_i(y)，并判断F(y)<F_i(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_i(y)、最优静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy＝q_si，最优静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy＝q_xi，转入步骤(I)；若不成立，直接转入步骤(I)；

(I)判断i<n是否成立？若成立，转入步骤(H)；若不成立，则转入步骤(J)；

(J)输出静电涂油机带钢上表面涂油量q_sy，静电涂油机带钢下表面涂油量q_xy，完成卧式静电涂油机基于上下表面均匀涂油的涂油量的优化。