CN112464426B - 带钢入锌锅温度的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带钢入锌锅温度的计算方法根据锌锅热平衡原理：输入热量Q_in＝输出热量Q_out，即Q_strip+Q_P＝Q_Z+Q_L，由Q_strip＝c·(T_strip‑T_pot)·t得：带钢入锌锅温度T_strip＝T_pot+(Q_Z+Q_L－Q_P)/(c·t)；计算得到

其中，Q_strip为带钢入锌锅带入的热量，Q_P为锌锅感应加热器提供的热量，Q_Z为镀锌热量，Q_L为热损失，T_pot为锌锅内的锌液温度，t为计算周期时间，c为计算周期时间t内平均单位线面积比热容。本发明能够准确地计算并监测带钢入锌锅温度，从而进一步实现带钢入锌锅温度的精确控制。

Description

带钢入锌锅温度的计算方法

技术领域

本发明涉及一种带钢加工过程中的温度计算方法，尤其涉及一种带钢入锌锅温度的计算方法。

背景技术

随着市场竞争日趋激烈，用户对涂镀产品的表面质量要求越来越高，如汽车外板、家电外板，不仅要有良好的涂装性、耐蚀性，还要有极高的表面质量。对于热镀锌机组而言，锌锅区域是影响热镀锌钢板表面质量的关键因素。

热镀锌机组锌锅的锌液中主要成份为锌，同时含有少量铝，正常情况下锌液温度在较小的温度范围内波动，但当锌液温度波动较大或局部温度较低时，锌液中会析出主要成份为Al、Fe元素的锌渣，锌渣附着在带钢上或锌锅内沉没辊上，引起带钢表面锌渣、划伤缺陷，严重影响带钢表面质量。

带钢入锌锅温度对锌液温度波动尤其对带钢与沉没辊接触处的锌液温度波动具有重要影响。实际生产中，带钢入锌锅温度依靠非接触式测温计检测，该种测温计利用反射的原理间接测量带钢温度，但生产中钢种规格切换较多，不同钢种的反射率不同，因此，带钢入锌锅温度的检测值波动较大，时常出现数值偏移较大的情况，无法准确检测实际带钢入锌锅温度，因此无法实现带钢入锌锅温度的精确控制，现有技术中尚无成熟的带钢入锌锅温度的精确测量或预测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带钢入锌锅温度的计算方法，能够准确地计算并监测带钢入锌锅温度，从而进一步实现带钢入锌锅温度的精确控制。

本发明是这样实现的：

一种带钢入锌锅温度的计算方法，根据锌锅热平衡原理：输入热量Q_in＝输出热量Q_out，即Q_strip+Q_P＝Q_Z+Q_L，由Q_strip＝c·(T_strip-T_pot)·t得：

带钢入锌锅温度T_strip＝T_pot+(Q_Z+Q_L－Q_P)/(c·t)； (1)

其中，Q_strip为带钢入锌锅带入的热量，Q_P为锌锅感应加热器提供的热量，Q_Z为镀锌热量，Q_L为热损失，T_pot为锌锅内的锌液温度，t为计算周期时间，c为计算周期时间t内平均单位线面积比热容。

所述的带钢入锌锅温度T_strip的计算方法具体包括如下步骤：

步骤1：采集带钢镀锌生产参数，所述的带钢镀锌生产参数包括锌锅锌液温度T_pot、锌锅感应加热器高功率值P_h及其高功率单次运行时间t_h、锌锅感应加热器低功率值P_l及其低功率单次运行时间t_l、计算周期时间t及该计算周期时间t内生产的钢卷数量n、生产的第i卷带钢的重量m_i、入口宽度b_i、入口钢卷长度l_i、出口上表面镀层重量m_ui、出口下表面镀层重量m_di和生产时长t_i；

步骤2：计算计算周期时间t，计算周期时间t包括锌锅感应加热器高功率单次运行时间t_h和锌锅感应加热器低功率单次运行时间t_l，即t＝t_h+t_l； (2)

步骤3：计算锌锅感应加热器提供的热量Q_P，锌锅感应加热器提供的热量Q_P包括锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h和锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l；其中，锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h的计算公式为：Q_h＝P_h·t_h，锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l的计算公式为：Q_l＝P_l·t_l；

即Q_P＝P_h·t_h+P_l·t_l； (3)

步骤4：计算镀锌热量Q_Z，计算公式如下：

Q_Z＝P_Zn·t； (4)

其中，P_Zn为计算周期时间t内的平均镀锌热负荷；

步骤5：计算热损失Q_L，计算公式如下：

Q_L＝k·t； (5)

其中，k为热损失功率；

步骤6：将公式(2)至(5)带入公式(1)中，得到：

所述的计算周期时间t内的平均镀锌热负荷P_Zn的计算方法具体是：

步骤4.1：计算镀锌重量m_zi，计算公式如下：

其中，b_i为入口宽度，l_i为入口钢卷长度，m_ui为出口上表面镀层重量，m_di为出口下表面镀层重量，i＝1,2,…,n；

步骤4.2：计算镀锌热负荷P_Zi，计算公式如下：

其中，c_Z为锌液的折算比热容，t_i为生产时长；

步骤4.3：计算计算周期时间t内平均镀锌热负荷P_Zn，计算公式如下：

所述的锌液的折算比热容c_Z的取值为250-350kJ/kg。

所述的热损失功率k的取值为200-500kW。

所述的计算周期时间t内平均单位线面积比热容c的计算方法具体是：

步骤S1：计算带钢的线质量率f_i，计算公式如下：

其中，m_i为生产的第i卷带钢的重量，l_i为入口钢卷长度，i＝1,2,…,n；

步骤S2：计算带钢的线面积S_2i，计算公式如下：

其中，b_i为入口宽度，t_i为生产时间；

步骤S3：计算带钢的线面积率S_li，计算公式如下：

步骤S4：计算带钢的单位线面积比热容c_i，计算公式如下：

其中，c_steel为带钢的比热容；

步骤S5：计算计算周期时间t内平均单位线面积比热容c，计算公式如下：

所述的带钢的比热容c_steel的取值为0.3-0.7kJ/(kg·℃)。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明利用锌锅热平衡原理，综合考虑了热镀锌机组实际生产的带钢规格、锌锅区域的工艺参数、锌锅的散热等影响锌锅热平衡的因素，反向计算带钢入锌锅温度，能够准确地计算出带钢入锌锅温度的实际值，从而有效地监测带钢入锌锅温度，进一步实现带钢入锌锅温度的精确控制，减少锌锅中的锌渣量，提高带钢的表面质量。

2、本发明可替代现有技术中检测带钢入锌锅温度的测量仪，避免了测量仪测温误差大和受到锌液温度扰动较大的问题，能满足热镀锌机组对带钢入锌锅温度精确控制的要求，减少锌锅内的锌渣量，从而提高产品的表面质量。

本发明能够准确地计算并监测带钢入锌锅温度，解决了现有技术中通过测温计检测带钢入锌锅温度误差大的问题，从而进一步实现热镀锌机组对带钢入锌锅温度精确控制的要求，减少锌锅中的锌渣量，提高带钢的表面质量，本发明在所有热镀锌生产领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明带钢入锌锅温度的计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种带钢入锌锅温度的计算方法，根据锌锅热平衡原理：输入热量Q_in＝输出热量Q_out，即Q_strip+Q_P＝Q_Z+Q_L，由Q_strip＝c_steel·m·△T＝c_steel·m·(T_strip－T_pot)＝c·(T_strip-T_pot)·t，可得：

带钢入锌锅温度T_strip＝T_pot+(Q_Z+Q_L－Q_P)/(c·t)； (1)

其中，Q_strip为带钢入锌锅带入的热量，Q_P为锌锅感应加热器提供的热量，Q_Z为与产量相关的镀锌热量，Q_L为与产量无关的热损失，T_pot为锌锅内的锌液温度，t为计算周期时间，c为计算周期时间t内平均单位线面积比热容；c_steel为带钢的比热容，m为生产的带钢的重量。

输出热量Q_out通常包括锌锅散热、气刀散热、捞渣散热、锌锭热量等，可分类为与产量无关的热损失Q_L和与产量相关的镀锌热负荷Q_Z。

所述的带钢入锌锅温度T_strip的计算方法具体包括如下步骤：

步骤1：采集带钢镀锌生产参数，所述的带钢镀锌生产参数包括锌锅锌液温度T_pot、锌锅感应加热器高功率值P_h及其高功率单次运行时间t_h、锌锅感应加热器低功率值P_l及其低功率单次运行时间t_l、计算周期时间t及该计算周期时间t内生产的钢卷数量n、生产的第i卷带钢的重量m_i、入口宽度b_i、入口钢卷长度l_i、出口上表面镀层重量m_ui、出口下表面镀层重量m_di和生产时长t_i。

步骤2：计算计算周期时间t，计算周期时间t包括锌锅感应加热器高功率单次运行时间t_h和锌锅感应加热器低功率单次运行时间t_l，即t＝t_h+t_l。 (2)

步骤3：计算锌锅感应加热器提供的热量Q_P，锌锅感应加热器提供的热量Q_P包括锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h和锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l；其中，锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h的计算公式为：Q_h＝P_h·t_h，锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l的计算公式为：Q_l＝P_l·t_l；

即Q_P＝P_h·t_h+P_l·t_l。 (3)

步骤4：计算镀锌热量Q_Z，计算公式如下：

Q_Z＝P_Zn·t； (4)

其中，P_Zn为计算周期时间t内的平均镀锌热负荷，其计算方法具体是：

步骤4.1：计算镀锌重量m_zi，计算公式如下：

单位kg； (12)

其中，b_i为入口宽度，l_i为入口钢卷长度，m_ui为出口上表面镀层重量，m_di为出口下表面镀层重量，i＝1,2,…,n。

步骤4.2：计算镀锌热负荷P_Zi，计算公式如下：

单位kW； (13)

其中，c_Z为锌液的折算比热容，根据大量数据回归所得，通常取值为250-350kJ/kg；t_i为生产时长。

步骤4.3：计算计算周期时间t内平均镀锌热负荷P_Zn，计算公式如下：

步骤5：计算热损失Q_L，计算公式如下：

Q_L＝k·t； (5)

其中，k为热损失功率，与锌锅的热量损失有关，根据大量数据回归所得，通常取值为200-500kW。

步骤6：将公式(2)至(5)带入公式(1)中，得到：

所述的计算周期时间t内平均单位线面积比热容c的计算方法具体是：

步骤S1：计算带钢的线质量率f_i，计算公式如下：

单位为kg/m； (7)

其中，m_i为生产的第i卷带钢的重量，l_i为入口钢卷长度，i＝1,2,…,n。

步骤S2：计算带钢的线面积S_2i，计算公式如下：

单位为m²/min； (8)

其中，b_i为入口宽度，t_i为生产时间。

步骤S3：计算带钢的线面积率S_li，计算公式如下：

单位为m。 (9)

步骤S4：计算带钢的单位线面积比热容c_i，计算公式如下：

单位为kW/℃； (10)

其中，c_steel为带钢的比热容，通常取值为0.3-0.7kJ/(kg·℃)。

步骤S5：计算计算周期时间t内平均单位线面积比热容c，计算公式如下：

实施例1：

收集带钢镀锌生产参数：锌锅锌液温度T_pot＝455℃，锌锅感应加热器高功率值P_h＝800kW，锌锅感应加热器低功率值P_l＝248kW，高功率单次运行时间t_h＝29min，低功率单次运行时间t_l＝92min；收集计算周期时间t内生产的钢卷数量n＝6，即i取1,2,…,6，其中，生产的6卷带钢的重量m_i、入口宽度b_i、入口钢卷长度l_i、出口上表面镀层重量m_ui、出口下表面镀层重量m_di和生产时长t_i如表1所示。

表1计算周期时间t内生产的6卷带钢的信息表

计算周期时间t＝t_h+t_l＝29+92＝121min。

根据公式(7)-(10)、(11)和(12)计算第i卷带钢的线质量率f_i、线面积率S_li、线面积S_2i、镀锌重量m_Zi、镀锌热负荷P_Zi及单位线面积比热容c_i；具体如表2所示。

表2计算周期时间t内第i卷带带钢的参数表

计算周期时间t内平均单位线面积比热容c：

计算周期时间t内平均镀锌热负荷P_Z：

计算带钢入锌锅温度值T_strip，热损失功率k取359.17kW：

在机组停机定修时标定带钢入锌锅温度测量仪，可以保证标定后短期时间内检测值的准确性，机组开机后在本实施例的计算周期时间t内带钢入锌锅温度检测平均值也为463.4℃，与计算值吻合，因此采用本方法计算得到的带钢入锌锅温度具有较高的精确性，能够准确计算和监测带钢入锌锅温度。

实施例2：

收集带钢镀锌生产参数：锌锅锌液温度T_pot＝452℃，锌锅感应加热器高功率值P_h＝681kW，锌锅感应加热器低功率值P_l＝227kW，高功率单次运行时间t_h＝25min，低功率单次运行时间t_l＝19min；收集计算周期时间t内生产的钢卷数量n＝2，即i取1,2，其中，生产的2卷带钢的重量m_i、入口宽度b_i、入口钢卷长度l_i、出口上表面镀层重量m_ui、出口下表面镀层重量m_di和生产时长t_i如表3所示。

表3计算周期时间t内生产的2卷带钢的信息表

计算周期时间t＝t_h+t_l＝25+19＝44min。

根据公式(7)-(10)、(11)和(12)计算第i卷带钢的线质量率f_i、线面积率S_li、线面积S_2i、镀锌重量m_Zi、镀锌热负荷P_Zi及单位线面积比热容c_i；具体如表4所示。

表4计算周期时间t内第i卷带带钢的参数表

计算周期时间t内平均单位线面积比热容c：

计算周期时间t内平均镀锌热负荷P_Z：

计算带钢入锌锅温度值T_strip，热损失功率k取359.17kW：

在机组停机定修时标定带钢入锌锅温度测量仪，可以保证标定后短期时间内检测值的准确性，机组开机后在本实施例的计算周期时间t内带钢入锌锅温度检测平均值也为451℃，与计算值吻合，因此采用本方法计算得到的带钢入锌锅温度具有较高的精确性，能够准确计算和监测带钢入锌锅温度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：根据锌锅热平衡原理：输入热量Q_in＝输出热量Q_out，即Q_strip+Q_P＝Q_Z+Q_L，由Q_strip＝c·(T_strip-T_pot)·t得：

带钢入锌锅温度T_strip＝T_pot+(Q_Z+Q_L－Q_P)/(c·t)； (1)

其中，Q_strip为带钢入锌锅带入的热量，Q_P为锌锅感应加热器提供的热量，Q_Z为镀锌热量，Q_L为热损失，T_pot为锌锅内的锌液温度，t为计算周期时间，c为计算周期时间t内平均单位线面积比热容；

所述的计算周期时间t内平均单位线面积比热容c的计算方法具体是：

步骤S1：计算带钢的线质量率f_i，计算公式如下：

其中，m_i为生产的第i卷带钢的重量，l_i为入口钢卷长度，i＝1,2,…,n；

步骤S2：计算带钢的线面积S_2i，计算公式如下：

其中，b_i为入口宽度，t_i为生产时间；

步骤S3：计算带钢的线面积率S_li，计算公式如下：

步骤S4：计算带钢的单位线面积比热容c_i，计算公式如下：

其中，c_steel为带钢的比热容；

步骤S5：计算计算周期时间t内平均单位线面积比热容c，计算公式如下：

2.根据权利要求1所述的带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：所述的带钢入锌锅温度T_strip的计算方法具体包括如下步骤：

步骤1：采集带钢镀锌生产参数，所述的带钢镀锌生产参数包括锌锅锌液温度T_pot、锌锅感应加热器高功率值P_h及其高功率单次运行时间t_h、锌锅感应加热器低功率值P_l及其低功率单次运行时间t_l、计算周期时间t及该计算周期时间t内生产的钢卷数量n、生产的第i卷带钢的重量m_i、入口宽度b_i、入口钢卷长度l_i、出口上表面镀层重量m_ui、出口下表面镀层重量m_di和生产时长t_i；

步骤2：计算计算周期时间t，计算周期时间t包括锌锅感应加热器高功率单次运行时间t_h和锌锅感应加热器低功率单次运行时间t_l，即t＝t_h+t_l； (2)

步骤3：计算锌锅感应加热器提供的热量Q_P，锌锅感应加热器提供的热量Q_P包括锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h和锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l；其中，锌锅感应加热器高功率单次运行提供的热量Q_h的计算公式为：Q_h＝P_h·t_h，锌锅感应加热器低功率单次运行提供的热量Q_l的计算公式为：Q_l＝P_l·t_l；

即Q_P＝P_h·t_h+P_l·t_l； (3)

步骤4：计算镀锌热量Q_Z，计算公式如下：

Q_Z＝P_Zn·t； (4)

其中，P_Zn为计算周期时间t内的平均镀锌热负荷；

步骤5：计算热损失Q_L，计算公式如下：

Q_L＝k·t； (5)

其中，k为热损失功率；

步骤6：将公式(2)至(5)带入公式(1)中，得到：

3.根据权利要求2所述的带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：所述的计算周期时间t内的平均镀锌热负荷P_Zn的计算方法具体是：

步骤4.1：计算镀锌重量m_zi，计算公式如下：

其中，b_i为入口宽度，l_i为入口钢卷长度，m_ui为出口上表面镀层重量，m_di为出口下表面镀层重量，i＝1,2,…,n；

步骤4.2：计算镀锌热负荷P_Zi，计算公式如下：

其中，c_Z为锌液的折算比热容，t_i为生产时长；

步骤4.3：计算计算周期时间t内平均镀锌热负荷P_Zn，计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：所述的锌液的折算比热容c_Z的取值为250-350kJ/kg。

5.根据权利要求2所述的带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：所述的热损失功率k的取值为200-500kW。

6.根据权利要求1所述的带钢入锌锅温度的计算方法，其特征是：所述的带钢的比热容c_steel的取值为0.3-0.7kJ/(kg·℃)。

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