CN114054521B - 一种循环平整液使用过程中的浓度控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环平整液使用过程中的浓度控制系统，包括：循环平整液喷射管道，其用于输送循环平整液；电导率检测仪，其设于所述循环平整液喷射管道内，以检测循环平整液喷射管道内的循环平整液的电导率；回液箱，其用于储存使用过的循环平整液；混合箱，其输入端与所述回液箱连通，所述混合箱内储存有从回液箱输送的使用过的循环平整液和新添加的循环平整液，所述混合箱的输出端与所述循环平整液喷射管道连通；第一液位计，其设于所述回液箱内，以检测回液箱内的液位；第二液位计，其设于所述混合箱内，以检测混合箱内的液位。此外本发明还公开了上述浓度控制系统的控制方法。采用本发明所述的系统可以有效控制循环平整液使用过程中的浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统和方法，尤其涉及一种平整液控制系统和方法。
背景技术
现代化钢铁生产企业中通常会配备冷轧平整工序，所谓平整是在平整设备中在冷轧带钢再结晶退火后对冷轧带钢进行轻微减薄压下的加工，使得再结晶退火后的材料屈服平台消失，提升带钢的平直度，并获得质量均匀的优质带钢表面质量。
通常现代冷轧生产在平整过程中大部分会采用平整液进行辅助生产，所谓的平整液是将一种化学平整液物质和水配置成一定比例的液体喷射到平整机的带钢和轧辊上进行生产所用的化学物质。平整液一般在生产中总会起到多种作用，主要是润滑、清洗和防锈作用。由于平整液所具有的优秀性能和多种功能，因此在现代钢铁企业生产线内，绝大部分的平整机组均使用平整液。
而需要注意的是，在现有的平整液机组中，平整液的使用方式均采用一次使用，也就是将一定量的平整原液和水混合后，喷射到带钢和轧辊上使用然后将平整液收集起来作为废水进行处理，此种方式虽然能最大化的简化生产工艺管理并保证生产过程的产品质量。但是，不可避免平整产品工序大量化学废水也时刻排放出来，因此众多钢铁企业均在研究循环平整液使用工艺。
传统的平整液配置完成以后仅使用一次即作为废液排走。而最新的循环平整液工艺技术则是将平整液喷射以后回收进入回液箱，然后再经过过滤器处理后送入混合箱，在这个系统设备内，需要少量添加新的平整液或水，补充循环过程中的损耗，然后再将平整液喷射到平整机内使用。其中在喷射平整液的循环系统中平整液浓度的检测和控制十分重要。如果平整液伴随着生产的进行损失后不能得到有效供给，则生产的带钢质量难以得到确保，发生一系列的质量问题，不合格产品会直接流向客户，产生后续的一系列问题。因此，循环平整液的浓度控制对于平整液循环生产技术具有重要意义。
公开号为CN108817099B，公开日为2019年11月1日，名称为“一种湿平整液进出供液罐的控制方法、装置及系统”的中国专利文献公开了一种喷射湿平整液的方法和装置，其主要是将湿平整液分别安置在两个独立的供液罐内，并通过分别在罐体上安装独立的液位检测器，并通过检测这两个液位信号及比对判断液位计是否出现故障，由此给出了详细的平整液流量控制方法。此种方法通过准确控制平整液的供应流量可以实现传统直喷过程的平整液浓度精确控制。而对于循环平整液的过程，由于不能知道当前系统内的平整液浓度变化情况，因此难以得到准确的循环浓度控制。
公开号为CN108213088A，公开日为2018年6月29日，名称为“一种冷轧钢板湿平整轧制过程中平整液流量的控制方法”的中国专利文献，其根据单位时间内平整液喷射供给量的多少可以实现不同的润滑效果，因此通过此原理通过平整液流量的调节实现带钢平整后表面粗糙度的差异。该方法依旧利用传统直喷平整液的使用过程浓度不变工艺特点，对循环平整液的使用过程浓度变化的情况下，无法进行使用。
公开号为CN101850370B，公开日为2013年3月20日，名称为“平整液浓度控制系统及其方法”的中国专利文献公开了一种平整液的使用方法及不同浓度的配置方法，其中主要内容是考虑平整液对钢板的防锈作用，根据在平整设备内安装的温度湿度测量结果，实时调整喷射平整液的浓度，而平整液的浓度则通过浓度检测仪的测量，并结合混合罐的液位实时计算得到平整液的有效总量，并计算得到所需添加的新平整液及新水的总量，由此来控制平整液的浓度。该方法对于循环平整液的浓度控制缺乏实用性。
由此可见，现有各项浓度控制技术仅针对传统的直喷平整液，对于循环平整液的浓度控制缺乏成熟及可直接使用的控制算法。基于此，期望获得一种循环平整液使用过程中的浓度控制方法，其能够有效控制循环平整液的浓度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种循环平整液使用过程中的浓度控制系统，该浓度控制系统能够快速且准确地控制平整液循环使用过程中的浓度，从而有效稳定生产效果，保证生产质量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种循环平整液使用过程中的浓度控制系统，其包括：
循环平整液喷射管道，其用于输送循环平整液；
电导率检测仪，其设于所述循环平整液喷射管道内，以检测循环平整液喷射管道内的循环平整液的电导率；
回液箱，其用于储存使用过的循环平整液；
混合箱，其输入端与所述回液箱连通，所述混合箱内储存有从回液箱输送的使用过的循环平整液和新添加的循环平整液，所述混合箱的输出端与所述循环平整液喷射管道连通；
第一液位计，其设于所述回液箱内，以检测回液箱内的液位；
第二液位计，其设于所述混合箱内，以检测混合箱内的液位。
进一步地，在本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统中，所述混合箱的输出端和循环平整液喷射管道之间设有泵。
进一步地，在本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统中，所述混合箱的输入端和回液箱之间设有泵。
进一步地，在本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统中，所述混合箱内设有搅拌装置。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种循环平整液使用过程中的浓度控制系统的控制方法。本发明所述的控制方法简单易行，采用该控制方法可以实现循环平整液的浓度检测以及自动稳定的调整，既能保证平整生产工序的生产条件稳定，又能保证产品质量的稳定。
为了实现上述目的，本发明提出了上述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统的控制方法，其包括步骤：
在控制周期T内，分别采集电导率检测仪、第一液位计和第二液位计的监测值Cd、Lcoll和Lmix；
计算电导率偏差ΔCd：ΔCd＝(Cd-set－Cd)/Cd-set，其中Cd-set表示预设的目标电导率设定值；
如果|ΔCd|≥d，且ΔCd>0，则基于如下公式的计算结果向混合箱中添加新添加的平整液：
Q1＝kQ×(Cd-set-Cd)×(V+Acoll·Lcoll+Amix·Lmix)
如果|ΔCd|≥d，且ΔCd<0，则基于如下公式的计算结果向混合箱中添加水：
其中，Cd-set和Cd分别表示目标电导率设定值和实际监测值，其单位参量均为μs/cm；kQ表示循环平整液补液补偿系数，其单位参量为cm/μs；Acoll和Amix分别表示回液箱和混合箱内的液面高度方向上的等效截面积，其单位参量为m2；Lcoll和Lmix分别表示第一液位计和第二液位计监测到的回液箱和混合箱内的液位高度，其单位参量为m；d表示设定的浓度调节判断系数，其单位参量为％；σ表示循环平整液补水补偿系数，其单位参量是μs/cm；V表示与循环平整液喷射管道体积有关的补偿值，其单位参量为m3。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，控制周期T的取值范围为30-90min。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，d的取值范围为3-10％。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，kQ的取值范围为(3.0-8.0)×10-5cm/μs。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，σ的取值范围为30-180μs/cm。
进一步地，在本发明所述的控制方法中，V的取值范围为2.5-7.5m3。
本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统和方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
本发明所述的基于循环平整液使用过程中的浓度控制系统的控制方法可以实现循环平整液的浓度监测及自动稳定的调整，其能够快速且准确地控制平整液循环使用过程中的浓度，从而保证平整生产工序的生产条件稳定。采用本发明所述的控制方法可以保证产品表面质量的稳定，实现稳定生产的效果，其具有良好的推广前景和应用效果。
此外，本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统也同样具有上述的优点以及有益效果。
附图说明
图1为本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统在一种实施方式下的示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统和方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1为本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统在一种实施方式下的示意图。
如图1所示，在本实施方式中，本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统可以包括：循环平整液喷射管道1、电导率检测仪2、回液箱3、混合箱4、第一液位计5、第二液位计6、泵7、泵8、过滤器9、搅拌器10、平整机11、进新水管12和进新平整液管13。
其中，回液箱3能够回收来自平整机11的平整液；泵7的输入端与回液箱3连通，且泵7输出端与过滤器9连通。相应地，过滤器9的输出端与混合箱4连通，泵8的输入端与混合箱4连通，泵8输出端与循环平整液喷射管道1连通。
在本发明所述的浓度控制系统中，电导率检测仪2设置于循环平整液喷射管道1内，其可以用于检测循环平整液喷射管道1内的循环平整液的电导率；第一液位计5设于回液箱3内，第二液位计6和搅拌器10均设于混合箱4内，其中第一液位计5和第二液位计6可以分别检测回液箱3和混合箱4内的液位。
需要说明的是，在本实施方式中，经过平整机11喷射使用后的平整液可以回收至回液箱3中，回液箱3中安装的第一液位计5可以精确的检测其中的液位。启动泵7，通过泵7可以将回液箱3中的平整液泵入到过滤器9中，过滤器9可以有效净化处理回收的平整液。平整液经过净化处理处理后，被送入到混合箱4中，安装在混合箱4内的第二液位计6可以精准检测混合箱4内的液位。启动泵8，通过泵8可以将混合箱4中的平整液泵入到循环平整液喷射管道1中，电导率检测仪2可以有效检测循环平整液喷射管道1内的循环平整液的电导率，循环平整液喷射管道1的输出端对应平整机11，其可以通过喷嘴(图中未示出)将平整液喷射到机组中使用。
此外，需要注意的是，在本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统中，还包括有进新水管12和进新平整液管13。其中，进新水管12的一端通入到混合箱4中，其另一端与水的添加设备(图中未示出)连接。相应地，进新平整液管13的一端同样也通入到混合箱4中，其另一端则与平整液的添加设备(图中未示出)连接。通过进新水管12和进新平整液管13，能够向混合箱4中添加补充新的平整液和水，补充循环过程中的损耗。此外，在混合箱4中还有设置有搅拌器10，搅拌器10能够快速搅拌混合箱4内的混合平整液，从而使其达到预设的目标浓度。
在正常生产过程中，为了实现自动循环平整液浓度检测和控制，本发明上述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统的控制方法按如下步骤进行：
步骤(1)：设置目标电导率设定值Cd-set，然后每隔某一测量及控制周期T，分别采集电导率检测仪、第一液位计和第二液位计的监测值Cd、Lcoll和Lmix。
步骤(2)：按照电导率检测值，结合下述公式(a)，对比计算电导率偏差ΔCd。
ΔCd＝(Cd-set－Cd)/Cd-set (a)
步骤(3)：如果|ΔCd|≥d，且ΔCd>0，则基于如下公式(b)的计算结果向混合箱中添加新的平整液。
Q1＝kQ×(Cd-set-Cd)×(V+Acoll·Lcoll+Amix·Lmix) (b)
步骤(4)：如果|ΔCd|≥d，且ΔCd<0，则基于如下公式(c)的计算结果向混合箱中添加水。
其中，Cd-set和Cd分别表示目标电导率设定值和实际监测值，其单位参量均为μs/cm；kQ表示循环平整液补液补偿系数，其单位参量为cm/μs；Acoll和Amix分别表示回液箱和混合箱内的液面高度方向上的等效截面积，其单位参量为m2；Lcoll和Lmix分别表示第一液位计和第二液位计监测到的回液箱和混合箱内的液位高度，其单位参量为m；d表示设定的浓度调节判断系数，其单位参量为％；σ表示循环平整液补水补偿系数，其单位参量是μs/cm；V表示与循环平整液喷射管道体积有关的补偿值，其单位参量为m3。
根据上述的控制方法，本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统可以计算得到所需要补充平整液或水的量，然后在混合箱4中按此量进行平整液或水的添加，完成补液。
需要说明的是，在上述控制方法中，若步骤(2)中得到的电导率偏差ΔCd的值，无法满足步骤(3)的要求，便无需向混合箱中添加新的平整液；若电导率偏差ΔCd的值，无法满足步骤(4)的要求，便无需向混合箱中添加新的水。
此外，按照上述控制方法步骤(1)-(4)的内容，在本发明所述的循环平整液使用过程中的浓度控制系统中，每隔一个测量及控制周期T后，便自动监测并执行相应内容。
为了得到较好的实施效果，上述步骤中，控制周期T的取值范围可以控制在30-90min之间；浓度调节判断系数d可以控制在3-10％之间；循环平整液补液补偿系数kQ的取值范围可以控制为(3.0-8.0)×10-5cm/μs；循环平整液补水补偿系数σ可以控制在30-180μs/cm之间；补偿值V可以控制在2.5-7.5m3之间。
实施例1-2
为了更好地说明本发明所述循环平整液使用过程中浓度控制系统的具体应用情况，以实施例1-2为例进行进一步说明。
本发明所述的实施例1和实施例2均采用图1所示浓度控制系统，且均按照上述控制方法，实现对循环平整液使用过程中的浓度控制。
在实施例1中，目标平整液的电导率设定值Cd-set为1280μs/cm，回液箱和混合箱内的循环平整液高度方向上的等效截面积Acoll和Amix分别是3.7m2和4.5m2。正常生产状态下，设定浓度调节判断系数d为5％，控制周期T为45min。在循环平整液的工作过程中，某时刻检测实时的电导率为1288μs/cm，此时电导率偏差|ΔCd|<5％，在经过6个测量及控制周期T以后，即经过270min后，测量实时的电导率Cd为1196μs/cm，此时进行计算得到ΔCd＝6.6％，且|ΔCd|大于d的5％。此时可以获取当前回液箱3和混合箱4内的循环平整液液位高度Lcoll和Lmix分别为1.2m和0.9m。取循环平整液补液补偿系数kQ为4.20×10-5cm/μs，补偿值V为4.2m3，根据上述公式(2)可以计算得到新平整液的添加量：Q1＝0.0448m3。
根据上述计算得到的平整液添加量Q1，系统能够向混合箱4内添加44.8L的新鲜平整液，完成平整液添加以后，可以对控制周期T置零。此时，电导率检测仪2检测循环平整液喷射管道1内的循环平整液的电导率为1310μs/cm，能满足对现场的浓度使用条件要求。
在实施例2中，目标平整液的电导率设定值Cd-set为1280μs/cm，回液箱和混合箱内的循环平整液高度方向上的等效截面积Acoll和Amix分别是3.7m2和4.5m2。正常生产状态下，设定浓度调节判断系数d为3％，控制周期T为40min。在循环平整液的工作过程中，某时检测实时的电导率为1276μs/cm，此时电导率偏差|ΔCd|<3％，在经过8个测量及控制周期T以后，即经过320min后，测量实时的电导率Cd为1346μs/cm，此时进行计算得到ΔCd＝-5.2％，|ΔCd|大于d的3％。此时可以获取当前回液箱3和混合箱4内的循环平整液液位高度Lcoll和Lmix分别为1.1m和1.0m。取循环平整液补水补偿系数σ为90.5μs/cm，补偿值V为4.2m3，根据上述公式(3)可以计算得到水的添加量：Q2＝0.615m3。
根据上述计算得到的平整液添加量Q2，系统能够向混合箱4内添加615L的新鲜水，完成水的添加以后，可以对控制周期T置零。此时，电导率检测仪2检测循环平整液喷射管道1内的循环平整液的电导率为1209μs/cm，能满足对现场的浓度使用条件要求。
需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种循环平整液使用过程中的浓度控制方法，其基于循环平整液使用过程中的浓度控制系统而实施，其特征在于，所述浓度控制系统包括：
循环平整液喷射管道，其用于输送循环平整液；
电导率检测仪，其设于所述循环平整液喷射管道内，以检测循环平整液喷射管道内的循环平整液的电导率；
回液箱，其用于储存使用过的循环平整液；
混合箱，其输入端与所述回液箱连通，所述混合箱内储存有从回液箱输送的使用过的循环平整液和新添加的循环平整液，所述混合箱的输出端与所述循环平整液喷射管道连通；
第一液位计，其设于所述回液箱内，以检测回液箱内的液位；
第二液位计，其设于所述混合箱内，以检测混合箱内的液位
所述浓度控制方法包括步骤：
在控制周期T内，分别采集电导率检测仪、第一液位计和第二液位计的监测值Cd、Lcoll和Lmix；
计算电导率偏差ΔCd：ΔCd＝(Cd-set－Cd)/Cd-set，其中Cd-set表示预设的目标电导率设定值；
如果|ΔCd|≥d，且ΔCd>0，则基于如下公式的计算结果向混合箱中添加新添加的平整液：
Q1＝kQ×(Cd-set-Cd)×(V+Acoll·Lcoll+Amix·Lmix)
如果|ΔCd|≥d，且ΔCd<0，则基于如下公式的计算结果向混合箱中添加水：
其中，Cd-set和Cd分别表示目标电导率设定值和实际监测值，其单位参量均为μs/cm；kQ表示循环平整液补液补偿系数，其单位参量为cm/μs；Acoll和Amix分别表示回液箱和混合箱内的液面高度方向上的等效截面积，其单位参量为m2；Lcoll和Lmix分别表示第一液位计和第二液位计监测到的回液箱和混合箱内的液位高度，其单位参量为m；d表示设定的浓度调节判断系数，其单位参量为％；σ表示循环平整液补水补偿系数，其单位参量是μs/cm；V表示与循环平整液喷射管道体积有关的补偿值，其单位参量为m3。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制周期T的取值范围为30-90min。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，d的取值范围为3-10％。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，kQ的取值范围为(3.0-8.0)×10-5cm/μs。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，σ的取值范围为30-180μs/cm。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，V的取值范围为2.5-7.5m3。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述混合箱的输出端和循环平整液喷射管道之间设有泵。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述混合箱的输入端和回液箱之间设有泵。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述混合箱内设有搅拌装置。
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