CN111974573B - 一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法，包括：步骤A，计算并在线控制泵的转速；步骤A1，收集计量泵的特征参数；步骤A2，计量泵基础转速设定值；步骤A3，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值；步骤A4，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值；步骤B，设定涂油电压；步骤C，设定旋转喷雾器的转速；步骤D，设定涂油的温度；步骤E，完成二次冷轧来料油涂覆均匀性的在线调节。本发明能根据冷轧带钢钢种规格以及轧制速度所需的带钢表面质量，通过对静电涂油机计量泵转速的调整，在线调控涂油效率，实现涂油量的在线快速调控，有利于减少钢种切换所需的涂油量调整时间，解决现有技术无法在线快速调节的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业涂敷方法，更具体地说，涉及一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法。
背景技术
冷轧连退过程中常采用癸二酸二辛酯(Dioctyl Sebacate，DOS)油对带钢进行喷涂，二次冷轧机组来料表面DOS油的涂覆是在重卷机组静电涂油机上完成的，这样来料表面DOS油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DOS油在钢带上下表面精确、均匀的涂敷。DOS油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DOS油分裂为颗粒状态。随后，带电的DOS油液滴和作为阴极的钢带相互吸引，将DOS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DOS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。
当带钢的规格发生变化时需要对带钢表面的涂油量进行调节，通过调节计量泵的基础转速设定值来调节涂油量。然而，喷雾过程本身就存在一定的涂油损失，再加上设备本身的各种偏差，所以需要通过修正涂油效率来补偿涂油偏差。例如，当实际涂油量偏大时，可以通过增大涂油效率的值来减小计量泵转速给定值，从而减小实际涂油量。通过均衡的调节计量泵的基础转速设定值与涂油效率来使带钢上下的涂覆更加均匀。同样的，当带钢的运行速度发生变化时，控制器依然将调节计量泵的基础转速，此时仍需要对带钢的涂油效率进行调节，使带钢上下表面能实现均匀的涂覆。因此，能否实现计量泵基础转速设定值与涂油效率的均衡调节对带钢上下表面的涂覆均匀性至关重要。此时油液喷涂量的均匀性对后续生产起到关键作用，若不能有效调控将限制现场生产连续性与产品质量的稳定性的提升。
现有技术中有一些工业油的涂敷方法：
发明专利：一种涂油机流量调控器(申请号：201610802786.8)
该专利通过在机体上设置物件感应模块、油量感应模块、传输模块、管理模块，物件感应模块感应物件所需涂油部位的面积大小，油量感应模块感应储油箱内的油量信息，感应到的信息通过传输模块传输至管理模块进行处理；在机体上设置流量传感器，实时感应涂油机内的流量变化；设置提示模块，当涂油机流量调控异常时发出提示信息；提示信息的方式为声音或LED灯光显示；能够防止涂油机流量大幅度变化，更加有效的提高了涂油机的涂油均匀性和工作效率，减少了油量的消耗。该发明未涉及计量泵转速的调节。
发明专利：一种涂油机节油装置(申请号：201820182662.9)
该专利通过增加开口调节装置、角度调节装置和转轴来减小涂油量，所述开口调节装置对称设置在刀梁两侧，所述开口调节装置包括开口调节气缸、开口调节气缸活塞杆、第二支架和开口调节板，所述第二支架安装在开口调节板上表面，所述开口调节气缸活塞杆的端部通过螺母安装在第二支架上，所述开口调节气缸安装在涂油室侧壁上，所述角度调节装置对称设置在刀梁两侧，所述角度调节装置包括角度调节板、滑动机构、角度调节气缸、角度调节气缸活塞杆和第一支架，所述角度调节板与开口调节板通过转轴铰接，使涂油机在应用于低速生产或带钢表面要求小涂油量的工况时，能够满足生产需要，节省生产成本，提高带钢表面质量。该装置通过增加机械装置来节约油液的消耗，但未涉及计量泵基础转速设定值与涂油效率的调节。
论文：静电涂油机液压系统的改进[J].金属世界,2004,6:13-14.
该论文研究了静电涂油机液压系统的改进，在两个计量泵之间增加了一段管路，把两个计量泵的出口管连接起来，并且增加一个截止阀，当需要一个计量泵工作时两个计量泵之一投入工作即可，另一台计量泵可作为备用泵，增加了计量泵使用时的互换性，并且当其中的一个计量泵发生故障时，可在维修时间进行修理，而不影响正常生产。该装置通过增加油液管路来对液压系统进行改进，但未涉及计量泵转速的调节。
论文：新型钢板静电涂油机的关键技术[J].机械与电子,2002,6:42-43.
该论文通过对现有钢板静电涂油机的结构及其应用情况进行分析,并作了大量试验及理论计算,得出连续静电场的建立及新型输送辊道是新型钢板静电涂油机的关键技术。静电涂油机在保证涂油效果的前提下,可使涂油室的宽度最小做到600mm。不但避免了前述钢板涂油机机体较宽、事故较多及特殊辊道更换困难等,还使它的应用范围得到了大大提高，所得结论能有效的提高涂油机涂油质量，但并未提供油液均匀性在线调整控制的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法，包括：步骤A，计算并在线控制泵的转速；步骤A1，收集计量泵的特征参数；步骤A2，计量泵基础转速设定值；步骤A3，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值；步骤A4，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值；步骤B，设定涂油电压；步骤C，设定旋转喷雾器的转速；步骤D，设定涂油的温度；步骤E，完成二次冷轧来料油涂覆均匀性的在线调节。
进一步地，步骤A1包括计量泵的允许最大转速Rmax、涂油效率E、涂油效率最大值Emax、涂油效率最小值Emin。
进一步地，步骤A2包括：计量泵基础转速设定值R：
式中，V——被涂覆带材的实际运行速度；B——带材的宽度；S——油的比重；D——泵的排量。
进一步地，步骤A3包括：A31)定义转速设定值的变化步长δR，中间变量i，带材宽度变化时最佳转速设定值Rby，带材宽度变化时最佳涂油效率设定值Eby，宽度变化时目标函数初始值F0＝10000；A32)令i＝1；A33)令变化后的泵的转速设定值Rb＝iδR；A34)判断不等式Rb＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A35)；否则转入步骤A39)；A35)计算变化后的涂油效率设定值
A36)判断不等式Emin＜Eb＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A37)；否则转入步骤A39)；A37)计算宽度变化时控制目标函数
A38)判断不等式F＜F0是否成立，如果成立令F0＝F，Rby＝Rb，Eby＝Eb，转入步骤A33)；否则，令i＝i+1直接转入A33)；A39)输出带材宽度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rby与Eby。
进一步地，步骤A4包括：定义机组运行速度变化时最佳转速设定值Rvy，最佳涂油效率设定值Evy，速度变化时目标函数初始值G0＝10000；A42)令i＝1；A43)令速度变化后的泵的转速设定值Rv＝iδR；A44)判断不等式Rv＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A45)；否则转入步骤A49)；A45)计算变化后的涂油效率设定值
A46)判断不等式Emin＜Ev＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A47)；否则转入步骤A49)；A47)计算速度变化时控制目标函数
A48)判断不等式G＜G0是否成立，如果成立令G0＝G，Rvy＝Rv，Evy＝Ev，i＝i+1转入步骤A43)；否则，令i＝i+1直接转入A43)；A49)输出带材速度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rvy与Evy。
在上述技术方案中，本发明能够根据冷轧带钢钢种规格以及轧制速度所需的带钢表面质量，通过对静电涂油机计量泵转速的调整，在线调控涂油效率，实现涂油量的在线快速调控，有利于减少钢种切换所需的涂油量调整时间，解决现有技术无法在线快速调节的问题。
附图说明
图1是静电涂油机涂油量的控制系统原理示意图；
图2是二次冷轧来料DOS油涂覆均匀性的在线调节流程图；
图3是计量泵转速在线控制方法子流程图；
图4是带材宽度变化时的计量泵转速调节子流程图；
图5是带材速度变化时的计量泵转速调节子流程图。
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。
本发明公开一种以均匀涂覆为目标的二次冷轧来料DOS油的涂覆方法，该方法的主要核心在于计量泵转速的在线控制与涂油效率的调节。当带钢的规格发生变化时，具体来说，当被涂覆带材的宽度规格增加ΔB时，本发明均衡地变化泵的基础转速设定值与涂油效率的设定值，使得两者变化率相对均衡。当涂油机组运行速度增加ΔV时，本发明均衡地变化泵的基础转速设定值与涂油效率的设定值，使得两者变化率相对均衡。
本发明根据冷轧连退过程的不同钢种规格、轧制速度所需的涂油量，通过静电涂油机计量泵基础转速设定值与涂油效率的调节，实现喷油量的在线控制，具体技术方案如下：
步骤A，计量泵转速的在线控制；
步骤B，涂油电压的设定；
步骤C，旋转喷雾器转速的设定；
步骤D，涂油温度的设定；
步骤E，完成二次冷轧来料DOS油涂覆均匀性的在线调节。
本发明方法的核心在于步骤A，即计量泵转速地在线控制。具体来说，本发明的步骤A包括以下步骤：
步骤A1，收集计量泵的特征参数，包括计量泵的允许最大转速Rmax、涂油效率E、涂油效率最大值Emax、涂油效率最小值Emin；
步骤A2，计量泵基础转速设定值R：
式中，V——被涂覆带材的实际运行速度；
B——带材的宽度；
S——油的比重；
D——泵的排量。
步骤A3，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值：
步骤A31)定义转速设定值的变化步长δR，中间变量i，带材宽度变化时最佳转速设定值Rby，带材宽度变化时最佳涂油效率设定值Eby，宽度变化时目标函数初始值F0＝10000；
步骤A32)令i＝1；
步骤A33)令变化后的泵的转速设定值Rb＝iδR；
步骤A34)判断不等式Rb＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A35)；否则转入步骤A39)；
步骤A35)计算变化后的涂油效率设定值
步骤A36)判断不等式Emin＜Eb＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A37)；否则转入步骤A39)；
步骤A37)计算宽度变化时控制目标函数
步骤A38)判断不等式F＜F0是否成立，如果成立令F0＝F，Rby＝Rb，Eby＝Eb，转入步骤A33)；否则，令i＝i+1直接转入A33)；
步骤A39)输出带材宽度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rby与Eby。
步骤A4，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值：
步骤A41)定义机组运行速度变化时最佳转速设定值Rvy，最佳涂油效率设定值Evy，速度变化时目标函数初始值G0＝10000；
步骤A42)令i＝1；
步骤A43)令速度变化后的泵的转速设定值Rv＝iδR；
步骤A44)判断不等式Rv＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A45)；否则转入步骤A49)；
步骤A45)计算变化后的涂油效率设定值
步骤A46)判断不等式Emin＜Ev＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A47)；否则转入步骤A49)；
步骤A47)计算速度变化时控制目标函数
步骤A48)判断不等式G＜G0是否成立，如果成立令G0＝G，Rvy＝Rv，Evy＝Ev，i＝i+1转入步骤A43)；否则，令i＝i+1直接转入A43)；
步骤A49)输出带材速度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rvy与Evy。
本发明能够根据冷轧带钢钢种规格以及轧制速度所需的带钢表面质量，通过对静电涂油机计量泵转速的调整，在线调控涂油效率，实现涂油量的在线快速调控，有利于减少钢种切换所需的涂油量调整时间，解决现有技术无法在线快速调节的问题。
下面结合图4和图5，本发明通过两个实施例来进一步说明上述技术方案。本发明的方法以某均匀涂覆为目标的二次冷轧来料DOS油涂覆在线控制系统为例。
实施例1：
首先在步骤A)中，计量泵转速的在线控制：
在步骤A1)中，收集计量泵的特征参数，包括计量泵的允许最大转速Rmax、涂油效率E、涂油效率最大值Emax、涂油效率最小值Emin；
随后在步骤A2)中，计量泵基础转速设定值R：
式中，V——被涂覆带材的实际运行速度；
B——带材的宽度；
S——油的比重；
D——泵的排量。
随后在步骤A3)中，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值：
在步骤A31)中，定义转速设定值的变化步长δR，中间变量i，带材宽度变化时最佳转速设定值Rby，带材宽度变化时最佳涂油效率设定值Eby，宽度变化时目标函数初始值F0＝10000；
随后在步骤A32)中，令i＝1；
随后在步骤A33)中，令变化后的泵的转速设定值Rb＝iδR；
随后在步骤A34)中，判断不等式Rb＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A35)；否则转入步骤A39)；
随后在步骤A35)中，计算变化后的涂油效率设定值
随后在步骤A36)中，判断不等式Emin＜Eb＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A37)；否则转入步骤A39)；
随后在步骤A37)中，计算宽度变化时控制目标函数
随后在步骤A38)中，判断不等式F＜F0是否成立，如果成立令F0＝F，Rby＝Rb，Eby＝Eb，转入步骤A33)；否则，令i＝i+1直接转入A33)；
最后在步骤A39)中，输出带材宽度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rby与Eby。
随后在步骤A4)中，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值：
首先在步骤A41)中，定义机组运行速度变化时最佳转速设定值Rvy，最佳涂油效率设定值Evy，速度变化时目标函数初始值G0＝10000；
A42)令i＝1；
随后在步骤A43)中，令速度变化后的泵的转速设定值Rv＝iδR；
随后在步骤A44)中，判断不等式Rv＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A45)；否则转入步骤A49)；
随后在步骤A45)中，计算变化后的涂油效率设定值
随后在步骤A46)中，判断不等式Emin＜Ev＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A47)；否则转入步骤A49)；
随后在步骤A47)中，计算速度变化时控制目标函数
随后在步骤A48)中，判断不等式G＜G0是否成立，如果成立令G0＝G，Rvy＝Rv，Evy＝Ev，i＝i+1转入步骤A43)；否则，令i＝i+1直接转入A43)；
最后在步骤A49)中，输出带材速度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rvy与Evy。
随后在步骤B)中，涂油电压的设定；
随后在步骤C)中，旋转喷雾器转速的设定；
随后在步骤D)中，涂油温度的设定；
最后在步骤E)中，完成二次冷轧来料DOS油涂覆均匀性的在线调节。
| 带钢厚度 | 0.55mm |
| 涂油电压 | 90kV |
| 旋转喷雾器转速 | 40000rpm |
| 涂油温 | 45℃ |
表1静电涂油机参数设定
表2现场典型规格钢种宽度变化时计量泵最佳转速与涂油效率调节值
表3现场典型规格钢种速度变化时计量泵最佳转速与涂油效率调节值
实施例2：
首先在步骤A)中，计量泵转速的在线控制：
首先在步骤A1)中，收集计量泵的特征参数，包括计量泵的允许最大转速Rmax、涂油效率E、涂油效率最大值Emax、涂油效率最小值Emin；
随后在步骤A2)中，计量泵基础转速设定值R：
式中，V——被涂覆带材的实际运行速度；
B——带材的宽度；
S——油的比重；
D——泵的排量。
随后在步骤A3)中，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值：
首先在步骤A31)中，定义转速设定值的变化步长δR，中间变量i，带材宽度变化时最佳转速设定值Rby，带材宽度变化时最佳涂油效率设定值Eby，宽度变化时目标函数初始值F0＝10000；
随后在步骤A32)中，令i＝1；
随后在步骤A33)中，令变化后的泵的转速设定值Rb＝iδR；
随后在步骤A34)中，判断不等式Rb＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A35)；否则转入步骤A39)；
随后在步骤A35)中，计算变化后的涂油效率设定值
随后在步骤A36)中，判断不等式Emin＜Eb＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A37)；否则转入步骤A39)；
随后在步骤A37)中，计算宽度变化时控制目标函数
随后在步骤A38)中，判断不等式F＜F0是否成立，如果成立令F0＝F，Rby＝Rb，Eby＝Eb，转入步骤A33)；否则，令i＝i+1直接转入A33)；
最后在步骤A39)中，输出带材宽度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rby与Eby。
随后在步骤A4)中，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值：
首先在步骤A41)中，定义机组运行速度变化时最佳转速设定值Rvy，最佳涂油效率设定值Evy，速度变化时目标函数初始值G0＝10000；
A42)令i＝1；
随后在步骤A43)中，令速度变化后的泵的转速设定值Rv＝iδR；
随后在步骤A44)中，判断不等式Rv＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A45)；否则转入步骤A49)；
随后在步骤A45)中，计算变化后的涂油效率设定值
随后在步骤A46)中，判断不等式Emin＜Ev＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A47)；否则转入步骤A49)；
随后在步骤A47)中，计算速度变化时控制目标函数
随后在步骤A48)中，判断不等式G＜G0是否成立，如果成立令G0＝G，Rvy＝Rv，Evy＝Ev，i＝i+1转入步骤A43)；否则，令i＝i+1直接转入A43)；
最后在步骤A49)中，输出带材速度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rvy与Evy。
随后在步骤B)中，涂油电压的设定；
随后在步骤C)中，旋转喷雾器转速的设定；
随后在步骤D)中，涂油温度的设定；
最后在步骤E)中，完成二次冷轧来料DOS油涂覆均匀性的在线调节。
| 带钢厚度 | 0.55mm |
| 涂油电压 | 85kV |
| 旋转喷雾器转速 | 45000rpm |
| 涂油温 | 50℃ |
表4静电涂油机参数设定
表5现场典型规格钢种宽度变化时计量泵最佳转速与涂油效率调节值
表6现场典型规格钢种速度变化时计量泵最佳转速与涂油效率调节值
综上所述，本发明将计量泵基础转速设定值与涂油效率相结合，通过对静电涂油机计量泵基础转速设定值的调节来调整涂油机喷涂在带钢上下表面的涂油量大小，并根据涂油效率与涂油量之间的对应关系，通过控制器在线调整静电涂油机的工作计量泵的基础转速设定值来实现对喷涂均匀性的在线控制，满足现场不同钢种规格、轧制速度条件下对涂油量在线调控需求。
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 (2)
1.一种为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法，其特征在于，包括：
步骤A，计算并在线控制泵的转速；
步骤A1，收集计量泵的特征参数；
步骤A2，计量泵基础转速设定值；
步骤A3，计算被涂覆带材宽度变化时的泵转速最佳设定值；
步骤A4，计算机组运行速度变化时的泵转速最佳变化值；
步骤B，设定涂油电压；
步骤C，设定旋转喷雾器的转速；
步骤D，设定涂油的温度；
步骤E，完成二次冷轧来料油涂覆均匀性的在线调节，
其中，所述步骤A1包括计量泵的允许最大转速Rmax、涂油效率E、涂油效率最大值Emax、涂油效率最小值Emin，
所述步骤A2包括：
计量泵基础转速设定值R：
式中，V——被涂覆带材的实际运行速度；
B——带材的宽度；
S——油的比重；
D——泵的排量，
所述步骤A3包括：
A31)定义转速设定值的变化步长δR，中间变量i，带材宽度变化时最佳转速设定值Rby，带材宽度变化时最佳涂油效率设定值Eby，宽度变化时目标函数初始值F0＝10000；
A32)令i＝1；
A33)令变化后的泵的转速设定值Rb＝iδR；
A34)判断不等式Rb＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A35)；否则转入步骤A39)；
A35)计算变化后的涂油效率设定值
A36)判断不等式Emin＜Eb＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A37)；否则转入步骤A39)；
A37)计算宽度变化时控制目标函数
A38)判断不等式F＜F0是否成立，如果成立令F0＝F，Rby＝Rb，Eby＝Eb，转入步骤A33)；否则，令i＝i+1直接转入A33)；
A39)输出带材宽度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rby与Eby。
2.如权利要求1所述的为了均匀涂覆的二次冷轧来料油涂覆方法，其特征在于，所述步骤A4包括：
定义机组运行速度变化时最佳转速设定值Rvy，最佳涂油效率设定值Evy，速度变化时目标函数初始值G0＝10000；
A42)令i＝1；
A43)令速度变化后的泵的转速设定值Rv＝iδR；
A44)判断不等式Rv＜Rmax是否成立？如果成立，则转入步骤A45)；否则转入步骤A49)；
A45)计算变化后的涂油效率设定值
A46)判断不等式Emin＜Ev＜Emax是否成立？如果成立，则转入步骤A47)；否则转入步骤A49)；
A47)计算速度变化时控制目标函数
A48)判断不等式G＜G0是否成立，如果成立令G0＝G，Rvy＝Rv，Evy＝Ev，i＝i+1转入步骤A43)；否则，令i＝i+1直接转入A43)；
A49)输出带材速度变化时最佳转速设定值与最佳涂油效率设定值Rvy与Evy。
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