CN113073317A - 一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，包括辊涂机和膜厚仪；控制系统设置四个带钢转向辊，将水平面运行的带钢转折成为向上凸起的框形，辊涂机设置在该框形的前侧面，膜厚仪设置在该框形的后侧面。本发明还公开了该控制系统的控制方法。采用上述技术方案，膜重调整更加稳定和及时，避免了人为检测及调整的滞后，膜重控制精度更高，实现钝化膜重的准确控制，降低钝化膜重不符的改判量，降低了质量损失；进而避免膜重过高导致的钝化液的浪费，实现降本增效的目的；生产过程的自动化率进一步提高，实现了人力资源的优化。
Description
技术领域
本发明属于钢带表面热镀锌钝化工艺设备的技术领域。具体地说，本发明涉及一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统。本发明还涉及该控制系统的控制方法。
背景技术
冷轧带钢经过热镀锌后表面质量及耐腐蚀性能均会得到明显提高，随着客户耐蚀性能要求的越来越高，部分镀锌后的带钢会进一步进行钝化工艺。目前使用较多的钝化工艺是辊涂工艺，通过取料辊及涂覆辊将钝化液涂覆在带钢表面，从而得到均匀的、能否阻止带钢表面氧化的有机或者无机钝化层，从而提高带钢的耐蚀性能。
钝化膜重是辊涂工艺的关键指标之一，膜重太低不能满足防腐蚀性能要求，膜重太高则会影响客户的加工性能，尤其是点焊性能，因此钝化膜重的稳定控制是关键技术问题之一。现阶段钝化膜重控制均采用膜厚仪或荧光分析仪测量后，手动调整膜重，调整过程滞后，且调整精度差，导致膜重控制效果不佳。
发明内容
本发明提供一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，其目的是提高钝化膜重的控制精度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制；所述的控制系统设置四个带钢转向辊，将水平面运行的带钢转折成为向上凸起的框形，所述的辊涂机设置在该框形的前侧面，所述的膜厚仪设置在该框形的后侧面。
所述的辊涂机在带钢的两面分别设置上表面取料辊、上表面涂覆辊、下表面取料辊和下表面涂覆辊；所述的辊涂机设置辊涂机控制器，分别对上表面取料辊、上表面涂覆辊、下表面取料辊和下表面涂覆辊进行控制。
所述的膜厚仪在带钢的两面分别设置上表面膜厚仪探头和下表面膜厚仪探头；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器，分别对上表面膜厚仪探头和下表面膜厚仪探头进行控制。
所述的辊涂机和膜厚仪设置在带钢的后处理冷却段出口处。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统的控制方法，所述的控制系统包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制；所述的辊涂机设置辊涂机控制器；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器；
所述的辊涂机开始运行后，所述的膜厚仪对带钢进行在线膜厚实时检测；
所述的膜厚仪控制器根据预设的程序自动计算带钢运行一段长度或者运行一定时间的平均膜厚值，并将该平均膜厚值检测结果传送到辊涂机控制器中；
所述的辊涂机控制器将该检测结果数值与辊涂厚度目标值进行相减得到差值Δt，膜重闭环控制程序根据Δt结果调整辊涂参数；
Δt作为控制系统启动调整的触发条件；
当Δt在钝化膜重要求的波动范围内时，辊涂机的工艺参数不作调整；当Δt不在膜重要求范围内时，优先调整涂覆辊与带钢之间的压力数值；
当压力数值调整到一定限度时仍不满足膜重要求，再调整取料辊与涂覆辊之间的压力数值；
为了防止调整过程中的压力数值无限制增加或者减小而导致辊涂系统故障，对辊涂机设置压力保护的上限和下限；
如果在压力保护的上限与下限之间调整取料辊与涂覆辊之间的压力仍不满足膜重要求时，调整取料辊与涂覆辊之间转速差；
为了保持电机系统的稳定，对所述的转速差的上限和下限进行限定；
超过转速差的上限与下限的范围，膜重仍然无法满足要求时，膜厚仪控制器进行故障报警，启动人工调整程序。
当所述的控制系统自动调整膜重达到目标范围时，为了保持系统的稳定性，可以设定保持状态；或者一直保持自动调整状态，对膜重始终进行闭环控制。
所述的辊涂机在带钢上下表面上的取料辊及涂覆辊的压力、取料辊及涂覆辊的操作侧及传动侧的压力均可实现自动独立调节，从而针对(1)上下表面膜重不均进行调整。
本发明采用上述技术方案，与现有技术的人工手动检测膜重及手动调整辊涂参数的方式相比，膜重调整更加稳定和及时，避免了人为检测及调整的滞后，膜重控制精度更高，实现钝化膜重的准确控制，降低钝化膜重不符的改判量，降低了质量损失；进而避免膜重过高导致的钝化液的浪费，实现降本增效的目的；生产过程的自动化率进一步提高，实现了人力资源的优化。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明：
图1为本发明的镀锌线钝化膜重闭环控制系统的结构示意图；
图2为本发明的镀锌线钝化膜重闭环控制方法过程流程图。
图中标记为：
1、带钢，2、上表面取料辊，3、上表面涂覆辊，4、下表面涂覆辊，5、下表面取料辊、6、带钢转向辊，7、上表面膜厚仪探头，8、下表面膜厚仪探头，9、辊涂机控制器，10、膜厚仪控制器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示本发明的结构，为一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢1进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制。图中的带钢1处于生产线运行的状态。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高钝化膜重的控制精度的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，所述的控制系统设置四个带钢转向辊6，将水平面运行的带钢1转折成为向上凸起的框形，所述的辊涂机设置在该框形的前侧面，所述的膜厚仪设置在该框形的后侧面。
这样设置的优点是：使得带钢1上下表面上的辊涂和膜厚检测处于相同的受力状态，不受钢带1自重的影响，使得膜厚涂覆和检测更准确。本发明利用在线膜重检测仪(简称膜厚仪)在线实时检测膜重，并将检测结果与辊涂机控制系统形成闭环控制，从而实现膜重根据目标值自动调整及控制的目的。
该工艺和系统可以根据不同的钝化种类及膜重要求，实现稳定均匀控制，且随着生产线参数的变化进行自动调节，具有良好的适应性，从而大大提升钝化膜重控制的精度，同时降低钝化液的吨钢消耗，控制成本。
该控制系统的具体设置：
所述的辊涂机在带钢1的两面分别设置上表面取料辊2、上表面涂覆辊3、下表面取料辊5和下表面涂覆辊4；所述的辊涂机设置辊涂机控制器9，分别对上表面取料辊2、上表面涂覆辊3、下表面取料辊5和下表面涂覆辊4进行控制。
所述的膜厚仪在带钢1的两面分别设置上表面膜厚仪探头7和下表面膜厚仪探头8；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器10，分别对上表面膜厚仪探头7和下表面膜厚仪探头8进行控制。
所述的辊涂机和膜厚仪设置在带钢的后处理冷却段出口处。
上述装置与生产线控制系统连锁，当启动自动膜重闭环控制模式时，辊涂机相关控制参数均执行自动控制程序。
相比现有技术的人工手动检测膜重及手动调整辊涂参数的技术方案，本发明采用该膜重自动闭环系统的有益效果为：
1、膜重调整更加稳定和及时，避免了人为检测及调整的滞后，同时膜重控制精度更高，从而可以降低钝化膜重不符的改判量，降低了质量损失；
2、在此基础上并在满足标准的前提下，可以实现钝化膜重的准确控制，从而避免了膜重过高导致的钝化液的浪费，从而实现降本增效的目的；
3、采用此系统后钝化工艺自动化率进一步提升，在此基础上可以进一步实现人力资源的优化。
如图2所示，为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统的控制方法；通过在线检测膜厚的平均值与目标值的差值作为辊涂压力调节的输入，并通过PDI系统过程条件不断修正，从而达到膜重稳定控制的目的。
该控制系统与前述的控制系统的组成、结构及作用是相同的，即：所述的控制系统包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢1进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制；所述的辊涂机设置辊涂机控制器9；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器10；
在本发明的控制系统中内置一张针对不同钝化类型、不同厚度及速度的辊涂参数工艺表，初始投入自动控制系统时自动调取辊涂压力、转速等辊涂工艺参数。
所述的辊涂机开始运行后，所述的膜厚仪对带钢1进行在线膜厚实时检测；
所述的膜厚仪控制器10根据预设的程序自动计算带钢1运行一段长度(如连续运行100米)；或者运行一定时间(如连续运行一分钟)的平均膜厚值，并将该平均膜厚值检测结果传送到辊涂机控制器9中；
所述的辊涂机控制器9将该检测结果数值与辊涂厚度目标值进行相减得到差值Δt，膜重闭环控制程序根据Δt结果调整辊涂参数；
Δt作为控制系统启动调整的触发条件；
当Δt在钝化膜重要求的波动范围内时，辊涂机的工艺参数不作调整；当Δt不在膜重要求范围内时，优先调整涂覆辊与带钢1之间的压力数值；
当压力数值调整到一定限度时仍不满足膜重要求，再调整取料辊与涂覆辊之间的压力数值；
为了防止调整过程中的压力数值无限制增加或者减小而导致辊涂系统故障，对辊涂机设置压力保护的上限和下限；
如果在压力保护的上限与下限之间调整取料辊与涂覆辊之间的压力仍不满足膜重要求时，调整取料辊与涂覆辊之间转速差；
为了保持电机系统的稳定，对所述的转速差的上限和下限进行限定；
超过转速差的上限与下限的范围，膜重仍然无法满足要求时，膜厚仪控制器10进行故障报警，启动人工调整程序。
当所述的控制系统自动调整膜重达到目标范围时，为了保持系统的稳定性，可以设定保持状态；或者一直保持自动调整状态，对膜重始终进行闭环控制。
所述的辊涂机在带钢1上下表面上的取料辊及涂覆辊的压力、取料辊及涂覆辊的操作侧及传动侧的压力均可实现自动独立调节，从而针对带钢1上下表面膜重不均进行调整。
综上所述，本发明的创新点体现在：
1、将在线膜厚仪关联到辊涂机控制系统中，形成钝化膜重的闭环控，能实时自动调节膜重；
2、在线膜厚仪系统内置控制器，根据检测结果准确计算出一段时间或者距离的平均膜重，得出的平均值与目标值的差值作为辊涂机参数调节的变量；
3、为了控制系统变量，保持系统的稳定性，本发明优先考虑涂覆辊与带钢、取料辊与涂覆辊之间的压力作为辊涂调节的参数，并能根据检测结果自动调整；
4、为了防止自动调整过程中损坏辊面及辊涂打开等异常情况，涂覆辊与带钢、取料辊与涂覆辊之间的压力控制程序中内设上下限保护程序。
以下提供本发明的具体实施示例：
实施例一：
其控制系统包括辊涂机系统及在线膜厚仪系统两部分，其具体组成、结构及作用如前述。
机组在生产普通无铬钝化环保产品DX51D时，生产线速度90m/min，设定钝化膜重1.0g/m2，初始投入时采用二级给定的参数，如二级参数取料辊与涂覆辊压力2500N，涂覆辊与带钢之间压力2500N，取料辊与涂覆辊转速差为-15％，控制程序内涂覆辊与带钢、取料辊与涂覆辊压力范围设定均为300～8000N。
辊涂按照二级给定参数投入后，在线膜厚仪按照设定长度(也可以是时间)如100m连续检测，并在辊涂控制器U2内完成此100m内钝化膜重平均值计算，计算此100m内平均膜重为0.6g/m2，计算Δt为-0.4g/m2，不满足±0.2g/m2的要求，辊涂控制器经过计算调整涂覆辊与带钢之间压力为2300N。
在线膜厚仪在参数调整完成后，继续进行开展连续100m内平均膜重计算，并输入到辊涂控制器内，结果Δt为0.11g/m2，满足±0.2g/m2之内，涂覆辊与带钢之间压力为2300N并保持稳定，直至因产品或者规格等外界因素干扰，导致检测钝化膜重不满足范围，继续启动调整程序。
当外界条件改变时，检测Δt为-0.3g/m2，不满足±0.2g/m2的要求辊涂控制器经过计算调整涂覆辊与带钢之间压力为300N，此时膜重仍然无法满足膜重控制要求，控制系统调整取料辊与涂覆辊转速差为-30％，再次检测膜重为0.9g/m2，对应Δt为-0.1g/m2，满足控制要求，相关辊涂参数进一步保持。
实施例二：
与实施例一的区别是：
辊涂控制器经过计算调整涂覆辊与带钢之间压力已经到最低的300N，钝化膜重仍不满足标准要求，控制器随即启动取料辊与涂覆辊压力程序，辊涂控制器取料辊与涂覆辊与带钢之间压力为2000N，经过调整后100m连续范围内膜重平均值为1.08g/m2，满足标准范围，辊涂参数保持。
其它与实施例一相同。
实施例三：
与实施例一的区别是：
在线膜厚仪检测下表膜重与上表膜重均存在偏差，辊涂机控制器可对涂覆辊与带钢的、取料辊与涂覆辊的上下表压力分别独立调整。如最终实现涂覆辊与带钢下表压力2000N，涂覆辊与带钢上表压力1800N。调整完成后在线膜厚仪检测结果1.12g/m2，满足标准。
其它与实施例一相同。
实施例四：
与实施例一的区别是：
有铬钝化产品SGCC时，生产线速度90m/min，设定钝化膜重30mg/m2。
其它与实施例一相同。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢(1)进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制，其特征在于：所述的控制系统设置四个带钢转向辊(6)，将水平面运行的带钢(1)转折成为向上凸起的框形，所述的辊涂机设置在该框形的前侧面，所述的膜厚仪设置在该框形的后侧面。
2.按照权利要求1所述的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，其特征在于：所述的辊涂机在带钢(1)的两面分别设置上表面取料辊(2)、上表面涂覆辊(3)、下表面取料辊(5)和下表面涂覆辊(4)；所述的辊涂机设置辊涂机控制器(9)，分别对上表面取料辊(2)、上表面涂覆辊(3)、下表面取料辊(5)和下表面涂覆辊(4)进行控制。
3.按照权利要求1所述的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，其特征在于：所述的膜厚仪在带钢(1)的两面分别设置上表面膜厚仪探头(7)和下表面膜厚仪探头(8)；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器(10)，分别对上表面膜厚仪探头(7)和下表面膜厚仪探头(8)进行控制。
4.按照权利要求1所述的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统，其特征在于：所述的辊涂机和膜厚仪设置在带钢(1)的后处理冷却段出口处。
5.一种镀锌钢带表面钝化膜重控制系统的控制方法，所述的控制系统包括辊涂机和膜厚仪，用于对生产线运行的带钢(1)进行钝化膜的涂覆及膜厚的控制；所述的辊涂机设置辊涂机控制器(9)；所述的膜厚仪设置膜厚仪控制器(10)；
其特征在于：
所述的辊涂机开始运行后，所述的膜厚仪对带钢(1)进行在线膜厚实时检测；
所述的膜厚仪控制器(10)根据预设的程序自动计算带钢(1)运行一段长度或者运行一定时间的平均膜厚值，并将该平均膜厚值检测结果传送到辊涂机控制器(9)中；
所述的辊涂机控制器(9)将该检测结果数值与辊涂厚度目标值进行相减得到差值Δt，膜重闭环控制程序根据Δt结果调整辊涂参数；
Δt作为控制系统启动调整的触发条件；
当Δt在钝化膜重要求的波动范围内时，辊涂机的工艺参数不作调整；当Δt不在膜重要求范围内时，优先调整涂覆辊与带钢(1)之间的压力数值；
当压力数值调整到一定限度时仍不满足膜重要求，再调整取料辊与涂覆辊之间的压力数值；
为了防止调整过程中的压力数值无限制增加或者减小而导致辊涂系统故障，对辊涂机设置压力保护的上限和下限；
如果在压力保护的上限与下限之间调整取料辊与涂覆辊之间的压力仍不满足膜重要求时，调整取料辊与涂覆辊之间转速差；
为了保持电机系统的稳定，对所述的转速差的上限和下限进行限定；
超过转速差的上限与下限的范围，膜重仍然无法满足要求时，膜厚仪控制器(10)进行故障报警，启动人工调整程序。
6.按照权利要求5所述的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统的控制方法，其特征在于：当所述的控制系统自动调整膜重达到目标范围时，为了保持系统的稳定性，可以设定保持状态；或者一直保持自动调整状态，对膜重始终进行闭环控制。
7.按照权利要求5所述的镀锌钢带表面钝化膜重控制系统的控制方法，其特征在于：所述的辊涂机在带钢(1)上下表面上的取料辊及涂覆辊的压力、取料辊及涂覆辊的操作侧及传动侧的压力均可实现自动独立调节，从而针对带钢(1)上下表面膜重不均进行调整。
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