CN114756065A - 一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法 - Google Patents

一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法，其包括步骤：(1)计算快冷段出口处的目标板温值Tjcf；(2)基于所述快冷段出口处的目标板温值Tjcf计算获得快冷段的初始风机转速NJCF，并在带钢进入快冷段时，先控制快冷段的风机转速达到所述初始风机转速；(3)实时测量快冷段出口处的板温实测值，并基于快冷段出口处的板温实测值和快冷段出口处的目标板温值Tjcf的偏差，对快冷段的风机转速进行反馈调整，使得快冷段出口处的板温实测值无限接近于所述冷段出口处的目标板温值Tjcf。采用本发明所述的板温控制方法，可以精确控制带钢入锌锅前的板温，从而避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。

Description

一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法
技术领域
本发明涉及一种温度控制方法，尤其涉及一种板温控制方法。
背景技术
在工业生产中，通常需要采用热镀锌机组来生产高端汽车板和高强钢产品，在这一过程中，控制锌液温度的稳定对产品质量具有十分重要的影响。
在现有技术中，常见的工艺流程通常为：带钢经过加热炉(RTF)，均热段(SF)，缓冷段(SCF)，快冷段(JCF)和均衡段(THF)后进入炉箅子(SNOUT)，然后进入锌锅浸镀，其中，精确控制带钢入锌锅前板温和锌锅温度对热镀锌产品质量有至关重要的影响。
缓冷段(SCF)至锌锅段的布置可以如图1所示，在现有技术中，通常是热镀锌机组带钢入锌锅温度通过炉箅子(SNOUT)板温计反馈控制快冷锻(JCF)的模式来控制。但现有技术中常用的炉箅子(SNOUT)板温受安装位置以及炉箅子锌蒸汽污染等因素的影响，其板温检测精度较低且波动较大，很容易导致带钢入锌锅前的温度控制不精确。经生产实绩统计分析，带钢入锌锅前带钢实际温度与合理的控制目标值偏差范围一般在±10℃，过高或过低的带钢入锌锅温度都会造成锌锅温度波动，从而造成锌锅内锌渣量生成量增多并由此产生一系列产品质量问题。
基于此，针对现有技术中存在的缺陷，本发明期望通过优化快冷段(JCF)板温控制功能来间接精确控制带钢入锌锅前板温，避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法，该板温控制方法可以精确控制带钢入锌锅前的板温，从而避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法，其包括步骤：
(1)计算快冷段出口处的目标板温值Tjcf；
(2)基于所述快冷段出口处的目标板温值Tjcf计算获得快冷段的初始风机转速NJCF，并在带钢进入快冷段时，先控制快冷段的风机转速达到所述初始风机转速；
(3)实时测量快冷段出口处的板温实测值，并基于快冷段出口处的板温实测值和快冷段出口处的目标板温值Tjcf的偏差，对快冷段的风机转速进行反馈调整，使得快冷段出口处的板温实测值无限接近于所述冷段出口处的目标板温值Tjcf。
在本发明上述技术方案中，本发明综合考虑了带钢入锌锅前带钢温度不稳定、波动较大的因素，改变传统的采用炉箅子(SNOUT)板温控制方式，而采用新型的快冷段(JCF)出口处的板温控制模式，以实现带钢入锌锅前的板温精确控制，提升产品的品质。
采用本发明所述的板温控制方法，可以精确控制带钢入锌锅前的板温，从而避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，基于下述公式获得所述快冷段出口处的目标板温值：
Tjcf＝Tf+(Tpotin-Tf)×exp{2×Lf×HS/(ρ×TH×LS×60×Cp)}
其中，Tjcf表示快冷段出口的板温目标值，其单位参量可以为℃；Tf表示炉箅子代表气氛温度，其单位参量可以为℃；Tpotin表示设定的入锌锅板温目标值，其单位参量可以为℃；Lf表示快冷段板温计到锌锅入口处的距离，其单位参量可以为m；HS表示热传导系数；ρ表示钢板密度，其单位参量可以为g/cm3；TH表示板厚，其单位参量可以为m；LS表示产线速度，其单位参量可以为m/min；Cp表示钢板比热，其单位参量可以kJ/kg。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，在步骤(1)中，判断当前卷带钢和下一卷带钢的板厚、板宽或钢种类型的任意一项是否发生改变，如果“是”，则LS采用下一卷的数值，如果“否”，则LS仍然采用当前卷的数值。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，在步骤(2)中，基于下述公式获得快冷段的初始风机转速NJCF：
Figure BDA0002892668520000031
式中，NJCF表示初始风机转速，其单位参量可以为rpm；cFe表示铁的比热熔，取值为0.46kJ/kg；Qmax表示快冷段风机的最大热交换热量，其单位参量可以为MJ/h；Tjcf0表示快冷段出口处的板温实测值，其单位参量可以为℃；NJCF-max表示快冷段风机的额定转速，其单位参量可以为rpm；m为单位时间内通过快冷段的带钢的质量，其单位参量可以为kg。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，在步骤(2)中单位时间内通过快冷段的带钢的质量m基于下述公式获得：
m＝Vstrip×W×h×ρ
其中，Vstrip表示快冷段带钢运行的线速度，其单位参量可以为m/min；W表示带钢的宽度，其单位参量可以为mm；h表示带钢的厚度，其单位参量可以为mm；ρ表示带钢的密度，其单位参量为g/cm3。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，还包括步骤(4)：判断快冷段的风机转速是否超过额定最大转速NJCF-max，如果为“否”，则返回步骤(2)；如果为“是”，则对快冷段上游的缓冷段的出口处的目标板温值进行修正，然后返回进行步骤(2)。
进一步地，在本发明所述的板温控制方法中，以每次±5℃的幅度修正缓冷段的出口处的目标板温值。
本发明所述的板温控制方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
本发明综合考虑了带钢入锌锅前，带钢温度不稳定、波动较大的因素，改变传统的采用炉箅子板温控制方式，而采用新型的快冷段出口处的板温控制模式，以实现带钢入锌锅前的板温精确控制，提升产品的品质。
采用本发明所述的板温控制方法，可以精确控制带钢入锌锅前的板温，从而避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。
附图说明
图1为现有技术中退火炉缓冷段至锌锅段布置的示意图。
图2示意性地显示了本发明所述的板温控制方法在一种实施方式下的主要控制流程图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的板温控制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2示意性地显示了本发明所述的板温控制方法在一种实施方式下的主要控制流程图。
如图2所示，在本实施方式中，本发明所述的板温控制方法的控制流程可以包括步骤：
(1)获取并判断当前卷带钢和下一卷带钢的板厚、板宽或钢种类型的任意一项是否发生改变，如果“是”，则产线速度(LS)采用下一卷的数值，如果“否”，则产线速度(LS)仍然采用当前卷的数值，并进入后续步骤。
(2)基于下述公式计算获得快冷段出口处的目标板温值Tjcf：
Tjcf＝Tf+(Tpotin-Tf)×exp{2×Lf×HS/(ρ×TH×LS×60×Cp)}
其中，Tjcf表示快冷段出口的板温目标值，其单位参量可以为℃；Tf表示炉箅子代表气氛温度，其单位参量可以为℃；Tpotin表示设定的入锌锅板温目标值，其单位参量可以为℃；Lf表示快冷段板温计到锌锅入口处的距离，其单位参量可以为m；HS表示热传导系数；ρ表示钢板密度，其单位参量可以为g/cm3；TH表示板厚，其单位参量可以为m；LS表示产线速度，其单位参量可以为m/min；Cp表示钢板比热，其单位参量可以为kJ/kg。
(3)基于快冷段出口处的目标板温值Tjcf可以计算获得快冷段的初始风机转速NJCF，并在带钢进入快冷段时，先控制快冷段的风机转速达到上述初始风机转速。
快冷段的初始风机转速NJCF为：
Figure BDA0002892668520000041
式中，NJCF表示初始风机转速，其单位参量可以为rpm；cFe表示铁的比热熔，取值为0.46KJ/KG；Qmax表示快冷段风机的最大热交换热量，其单位参量可以为MJ/h；Tjcf0表示快冷段出口处的板温实测值，其单位参量可以为℃；NJCF-max表示快冷段风机的额定转速，其单位参量可以为rpm；m为单位时间内通过快冷段的带钢的质量，其单位参量可以为kg。
相应地，上述单位时间内通过快冷段的带钢的质量m可以基于下述公式获得：
m＝Vstrip×W×h×ρ
其中，Vstrip表示快冷段带钢运行的线速度，其单位参量可以为m/min；W表示带钢的宽度，其单位参量可以为mm；h表示带钢的厚度，其单位参量可以为mm；ρ表示带钢的密度，其单位参量为g/cm3。
(4)执行快冷段风机转速前馈控制和快冷段带钢温度反馈控制，并实时测量快冷段出口处的板温实测值Tjcf0。快冷段带钢温度反馈控制可以根据快冷段出口处的板温实际检测值Tjcf0和计算出来的目标板温Tjcf的偏差值，实时调整快冷段风机的转速，进行反馈控制，并进入后续步骤。
(5)判断快冷段风机的转速是否超过限幅值(快冷段风机最大转速)：当判断结果为“否”时，则返回上述步骤(3)，并进行风机转速前馈控制，根据快冷段出口板温实际值与计算出的目标设定值的偏差值，实时调整快冷段风机转速，进行反馈控制，所需冷却能力均匀分配至快冷段所有冷却风机。相应地，若得到的判断结果为“是”时，则对快冷段上游的缓冷段的出口处的目标板温Tjcf进行修正，以每次±5℃的幅度修正缓冷段的出口处的目标板温值，然后返回进行步骤(3)。
采用本发明所述的板温控制方法，可以在生产实践中避免风机转速调整过大导致炉压波动或者带钢板形问题。该板温控制方法可以根据本发明提供的快冷段出口处的板温公式计算当前卷和下一卷的板温目标值，并根据产线速度、板厚和板宽等参数变化，可以动态计算当前卷快冷段出口处的目标板温值Tjcf，实现快冷段风机转速的前馈控制。此外，该板温控制方法还可以根据快冷段出口板温实际值，反馈调整快冷段风机转速，实现快冷段出口板温实际值控制到目标值。
采用本发明所述的板温控制方法，可以确保带钢入锌液前的温度保持稳定，从而改善入锌锅前板温控制精度，使入锌锅前带钢温度的波动范围控制在±2℃。
为了更好地说明本发明所述的板温控制方法的应用情况，可以采用本发明所述的板温控制方法操作并得到具体的两组实施例，进而对本发明所述的技术方案做出进一步的说明。
实施例1：
选择厚度为0.7mm，宽度为1620mm的热镀锌带钢作为来料，并控制带钢在快冷段运行的线速度为115m/min。
根据快冷段出口处的目标板温值计算模型计算得到快冷段出口处的目标板温值Tjcf为475℃。基于快冷段出口处的目标板温值Tjcf输出快冷段风机转速计算模型，由此计算获得用于前馈控制的初始风机转速NJCF：三次测试得到的NJCF分别为230rpm，230rpm和180rpm。
相应地，由快冷段风机按计算转速前馈控制，初始阶段快冷段出口处的板温实际值约为478℃，根据实际值与目标值的差异判断，进而对JCF风机转速进行反馈控制，同步将三次测试得到的转速NJCF由230rpm，230rpm和180rpm分别调整至240rpm，240rpm和185rpm，快冷段出口处的板温开始逐步降低至475℃，从而实现带钢入锌锅前温度的精确控制。
实施例2：
选择厚度为1.6mm，宽度为1300mm的热镀锌带钢作为来料，并控制带钢在快冷段运行的线速度为85m/min。
根据快冷段出口处的目标板温值计算模型计算得到快冷段出口处的目标板温值Tjcf为473℃。基于快冷段出口处的目标板温值Tjcf输出快冷段风机转速计算模型，由此计算获得用于前馈控制的初始风机转速NJCF：三次测试得到的NJCF分别为750rpm，750rpm和750rpm，此时快冷段风机负载已达控制上限。
相应地，由快冷段风机按计算转速前馈控制，初始阶段快冷段出口处的板温实际值约为480℃，快冷段出口处的板温未降至目标温度。因快冷段风机负载已达控制上限，为进一步调整快冷段出口处的板温，通过调整缓冷段出口处的目标板温值来反馈闭环控制快冷段出口处的板温，其具体步骤为：首先将缓冷段出口处的板温降低5℃(由640℃降至635℃)，缓冷段出口处的板温调整到位后，再次判断快冷段出口处的板温已降至476℃，然后再次将缓冷段出口处的板温降低5℃(由635℃降至630℃)，缓冷段出口处的板温调整到位后，快冷段出口处的板温已降至473℃，达到快冷段出口处的目标温度。
表1列出了一些不同钢卷在实施例中采用本发明所述的板温控制方法时的具体工艺参数。
表1.
Figure BDA0002892668520000071
Figure BDA0002892668520000081
注：上表中钢板比热Cp均为0.46kJ/kg；钢板密度ρ均为7850kg/m3；单位时间内通过快冷段的带钢的质量m均为0.5kg。
综上所述可以看出，采用本发明所述的板温控制方法，可以精确控制带钢入锌锅前的板温，从而避免炉箅子锌灰污染等因素导致的带钢入锌锅前板温控制波动，改善锌锅温度控制的稳定性。
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 (7)

1.一种热镀锌带钢入锌锅前的板温控制方法，其特征在于，包括步骤：
(1)计算快冷段出口处的目标板温值Tjcf；
(2)基于所述快冷段出口处的目标板温值Tjcf计算获得快冷段的初始风机转速NJCF，并在带钢进入快冷段时，先控制快冷段的风机转速达到所述初始风机转速；
(3)实时测量快冷段出口处的板温实测值，并基于快冷段出口处的板温实测值和快冷段出口处的目标板温值Tjcf的偏差，对快冷段的风机转速进行反馈调整，使得快冷段出口处的板温实测值无限接近于所述冷段出口处的目标板温值Tjcf。
2.如权利要求1所述的板温控制方法，其特征在于，基于下述公式获得所述快冷段出口处的目标板温值：
Tjcf＝Tf+(Tpotin-Tf)×exp{2×Lf×HS/(ρ×TH×LS×60×Cp)}
其中，Tjcf表示快冷段出口的板温目标值，其单位参量可以为℃；Tf表示炉箅子代表气氛温度，其单位参量可以为℃；Tpotin表示设定的入锌锅板温目标值，其单位参量可以为℃；Lf表示快冷段板温计到锌锅入口处的距离，其单位参量可以为m；HS表示热传导系数；ρ表示钢板密度，其单位参量可以为g/cm3；TH表示板厚，其单位参量可以为m；LS表示产线速度，其单位参量可以为m/min；Cp表示钢板比热，其单位参量可以为kJ/kg。
3.如权利要求2所述的板温控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，判断当前卷带钢和下一卷带钢的板厚、板宽或钢种类型的任意一项是否发生改变，如果“是”，则LS采用下一卷的数值，如果“否”，则LS仍然采用当前卷的数值。
4.如权利要求1所述的板温控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，基于下述公式获得快冷段的初始风机转速NJCF：
Figure FDA0002892668510000011
式中，NJCF表示初始风机转速，其单位参量可以为rpm；cFe表示铁的比热熔，取值为0.46kJ/kg；Qmax表示快冷段风机的最大热交换热量，其单位参量可以为MJ/h；Tjcf0表示快冷段出口处的板温实测值，其单位参量可以为℃；NJCF-max表示快冷段风机的额定转速，其单位参量可以为rpm；m为单位时间内通过快冷段的带钢的质量，其单位参量可以为kg。
5.如权利要求4所述的板温控制方法，其特征在于，在步骤(2)中单位时间内通过快冷段的带钢的质量m基于下述公式获得：
m＝Vstrip×W×h×ρ
其中，Vstrip表示快冷段带钢运行的线速度，其单位参量可以为m/min；W表示带钢的宽度，其单位参量可以为mm；h表示带钢的厚度，其单位参量可以为mm；ρ表示带钢的密度，其单位参量为g/cm3。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的板温控制方法，其特征在于，还包括步骤(4)：判断快冷段的风机转速是否超过额定最大转速NJCF-max，如果为“否”，则返回步骤(2)；如果为“是”，则对快冷段上游的缓冷段的出口处的目标板温值进行修正，然后返回进行步骤(2)。
7.如权利要求6所述的板温控制方法，其特征在于，以每次±5℃的幅度修正缓冷段的出口处的目标板温值。
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