CN118109677A - 一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，包括：根据快冷区域带钢的宽度、厚度、生产运行速度，得出快冷区域单位时间的带钢产量；根据均热区域的出口温度的设定值与实际值的偏差，得出均热区域的带钢温度值偏差；根据快冷区域单位时间的带钢产量和均热区域的带钢温度值偏差，得出快冷风机的转速修正值；根据快冷风机的转速修正值与原始转速，控制快冷风机输出的实际转速。本申请根据均热温度进行快冷风机转速的预控制，从而将均热温度、入锅温度与风机转速进行联合自修正控制，可以减少入锅温度波动，进而减少入锅温度波动产生的质量缺陷问题。

Description

一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法

技术领域

本申请涉及热镀锌技术领域，具体涉及一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法。

背景技术

带钢酸洗后，表面粗糙度和氧化程度不均匀，所以即使是同一卷带钢，表面的综合传热系数(包括对流换热系数、黑度系数、传导系数)也会有所不同。因此，同钢种、同规格、同速度，相同供热量情况下，带钢的不同位置吸热速率和放热速率不同，从而引发带钢的温度波动。

热基镀锌采用的是酸洗物料作为原料，在退火炉稳定工况下，带钢入锅温度存在大幅度波动。目前入锅温度通过快冷风机转速进行控制，入锅温度的检测值在热张紧辊室，快冷风机的转速与入锅温度进行闭环控制，温度检测点的位置滞后快冷区域的间距为8m，入锅温度与快冷风机转速的闭环控制具有滞后性。

目前热基镀锌入锅温度波动大约±14℃，最严重的温度波动范围达到420℃～470℃。入锅温度波动偏高时，锌液温度随之波动升高，会导致铁在锌液中的溶解度升高，当锌液温度再次降低时，会导致锌渣析出，从而炉鼻子内部白渣会增多，造成废次降缺陷。

发明内容

本申请的目的在于提供一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，通过对快冷风机转速进行预控制，可以减少入锅温度波动，进而减少入锅温度波动产生的质量缺陷问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，包括：

根据快冷区域带钢的宽度、厚度、生产运行速度，得出快冷区域单位时间的带钢产量；

根据均热区域的出口温度的设定值与实际值的偏差，得出均热区域的带钢温度值偏差；

根据快冷区域单位时间的带钢产量和均热区域的带钢温度值偏差，得出快冷风机的转速修正值；

根据快冷风机的转速修正值与原始转速，控制快冷风机输出的实际转速。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，快冷区域单位时间的带钢产量的计算式为：

Pro＝ρ×t×w×v/(10⁶×60)

式中，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量；ρ为带钢的密度；t为快冷区域带钢的厚度；w为快冷区域带钢的宽度；v为快冷区域带钢的生产运行速度。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，均热区域的带钢温度值偏差的计算式为：

ΔT＝Tsoaking-Tsp

式中，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差；Tsoaking为均热区域的出口温度的实际值；Tsp为均热区域的出口温度的设定值。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，ΔT的范围为-30℃≤ΔT≤30℃。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，快冷风机的转速修正值的计算式为：

ΔRpm＝f×Pro×ΔT

式中，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，f为转速系数，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，ΔRpm的范围为-10r/min≤ΔRpm≤+10r/min。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，转速系数的计算式为：

式中，f为转速系数，Va为快冷风机的平均转速；T1为均热区域的实际温度均值；T2为入锅温度均值；Pro为快冷区域单位时间的带钢产量。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，转速系数为0.011645370323。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，快冷风机输出的实际转速的计算式为：

Rpm＝ΔRpm+Rpm0

式中，Rpm为快冷风机输出的实际转速，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，Rpm0为快冷风机的原始转速。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，带钢的厚度小于或等于3mm。

本申请的技术方案提供一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，包括：根据快冷区域带钢的宽度、厚度、生产运行速度，得出快冷区域单位时间的带钢产量；根据均热区域的出口温度的设定值与实际值的偏差，得出均热区域的带钢温度值偏差；根据快冷区域单位时间的带钢产量和均热区域的带钢温度值偏差，得出快冷风机的转速修正值；根据快冷风机的转速修正值与原始转速，控制快冷风机输出的实际转速。本申请根据均热温度进行快冷风机转速的预控制，从而将均热温度、入锅温度与风机转速进行联合自修正控制，可以减少入锅温度波动，进而减少入锅温度波动产生的质量缺陷问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1为卧式退火炉的均热-锌锅区域的结构示意图；

图2为本申请实施例减小退火炉带钢入锅温度波动的方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，图1为卧式退火炉的均热-锌锅区域的结构示意图，卧式退火炉的均热-锌锅区域主要包括依次排列的均热区域1、快冷区域2、热张紧辊室3、均热高温计4和辊室高温计5，现有技术的工艺流程为：带钢经过均热区域1，均热高温计4检测到温度存在波动。带钢经过快冷区域2，快冷区域2中通过7台快冷风机进行降温。辊室高温计5检测到的温度为入锅温度，辊室高温计5与快冷风机的转速之间实现PID(proportion integrationdifferentiation，比例-积分-微分控制)闭环控制。目前入锅温度存在温度波动，均热区域1的带钢温度存在波动。并且入锅温度与快冷风机的转速控制具有滞后性，不能及时调整风机转速。因此，亟需根据均热区域的温度波动情况，提前对快冷风机转速进行预控制，减小入锅温度的波动。

基于此，请参阅图2，本申请实施例提供一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，包括以下步骤：

步骤S1、根据快冷区域带钢的宽度、厚度、生产运行速度，得出快冷区域单位时间的带钢产量；

具体地，快冷区域单位时间的带钢产量的计算式为：

Pro＝ρ×t×w×v/(10⁶×60)

式中，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量，kg/s；ρ为带钢的密度，等于7800kg/m³；t为快冷区域带钢的厚度，mm；w为快冷区域带钢的宽度，mm；v为快冷区域带钢的生产运行速度，m/min。

步骤S2、根据均热区域的出口温度的设定值与实际值的偏差，得出均热区域的带钢温度值偏差；

具体地，均热区域的带钢温度值偏差的计算式为：

ΔT＝Tsoaking-Tsp

式中，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差(即均热区域的带钢温度实际值与设定值的偏差值)，℃；Tsoaking为均热区域的出口温度的实际值；Tsp为均热区域的出口温度的设定值。

具体地，ΔT的范围为-30℃≤ΔT≤30℃。

步骤S3、根据快冷区域单位时间的带钢产量和均热区域的带钢温度值偏差，得出快冷风机的转速修正值；

具体地，快冷风机的转速修正值的计算式为：

ΔRpm＝f×Pro×ΔT

式中，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，f为转速系数，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差。

具体地，ΔRpm的范围为-10r/min≤ΔRpm≤+10r/min。

在一具体实施例中，通过获取带钢厚度、宽度、生产运行速度以及均热温度、热张紧辊室的带钢温度以及快冷区域的风机转速，得出快冷区域的出口实际温度(入锅温度)均值和均热区域的实际温度均值。

利用minitab软件将快冷区域的温度均值、均热区域出口的温度均值与带钢厚度、宽度、生产运行速度以及快冷风机平均转速进行统计分析，通过大数据计算得到单位时间的带钢产量下，快冷区域带钢温度变化一个单位，对应风机转速的变化情况。即转速系数f的计算式为：

式中，Va为快冷风机的平均转速，r/min；T1为均热区域的实际温度均值，℃；T2为入锅温度均值，℃；Pro为快冷区域单位时间的带钢产量，kg/s。

本申请的发明人在带钢厚度小于或等于3mm时，针对不同的带钢厚度、宽度、快冷风机的转速等参数下，进行多次数据统计分析，对应得出转速系数f＝0.011645370323。

需要说明的是，由于不同钢种的换热系数不同，换热系数与带钢的成分、表面粗糙度等因素有关，因此带钢的转速系数也不一样，需要根据实际情况而定。

步骤S4、根据快冷风机的转速修正值与原始转速，控制快冷风机输出的实际转速。

具体地，快冷风机输出的实际转速的计算式为：

Rpm＝ΔRpm+Rpm0

式中，Rpm为快冷风机输出的实际转速，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，Rpm0为快冷风机的原始转速。

如前所述，风机的原始转速与辊室高温计5检测到的入锅温度之间是进行PID控制，假定PID控制的原始转速为Rpm0，本申请将风机的原始转速与转速修正值进行联合控制，进而最终得到快冷风机输出的实际转速。从而实现入锅温度的自修正，进而实现均热温度波动与快冷风机转速的提前预控制，避免了因为热张紧辊室高温计检测具有滞后性导致的入锅温度波动问题。

综上所述，本申请实施例提供的一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，根据均热温度进行快冷风机转速的预控制，从而将均热温度、入锅温度与风机转速进行联合自修正控制，可以减少热基锌铝镁入锅温度波动，从而减少锌液温度波动和入锅温度波动产生的质量缺陷问题。本申请提供的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法主要包括以下特点：

1、获取带钢厚度、宽度、生产运行速度、均热区域的带钢温度、入锅温度以及快冷区域的风机转速，得到风机功率与升降温幅度的关系。

2、根据带钢温度升高的幅度，计算出单位质量下的带钢变化1℃时对应需增加的风机转速，即定义出转速系数f。

3、计算均热区域的带钢温度值偏差，并根据带钢宽度、厚度、生产运行速度、转速系数，实现入锅温度的自修正，从而实现快冷风机转速的预控制，避免了因为辊室高温计检测的入锅温度具有滞后性导致的入锅温度波动。

本申请提供的方法投入使用后，通过分析改善前后的控制下的温度波动情况，可以得出本申请的入锅温度自修正方法有明显效果。

改善前控制水平：从控制图统计数据看，入锅温度波动28℃，范围在-11℃至+17℃之间(以总体85％的数据波动范围作为判定标准)，标准差为9.54。改善后控制水平：从控制图统计数据看，入锅温度波动17.8℃，范围在-7.7℃至+10.0℃(以总体85％的数据波动范围作为判定标准)，标准差为6.01，波动均值为1.94℃。

需要说明的是，入锅温度波动偏高时，锌液温度随之波动升高，会导致铁在锌液中的溶解度升高，当锌液温度再次降低时，会导致锌渣析出，从而炉鼻子内部白渣会增多，造成废次降缺陷。入锅温度实现自动修正后，精度能控制在±10℃以内，白渣降级率由原来0.50％降低至0.40％，2022年平均月产6万吨，入锅温度修正控制方法投入后，每月降级品减少约60000吨*0.1％＝60吨，每吨正品和降级品差额按照500元计算，每月产生利润约为60吨*500元/吨＝3万元。每年产生利润约为3.0万元/月*12月＝36万元。

本申请通过精确控制不同规格带钢入锅温度的稳定性，减小入锅温度的波动，可以有效控制白渣缺陷，提升热基锌铝镁的产品质量。该快冷区域温度自修正控制方法的开发，对于其他厚规格卧式直燃炉入锅温度的控制具有借鉴意义。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，包括：

根据快冷区域带钢的宽度、厚度、生产运行速度，得出快冷区域单位时间的带钢产量；

根据均热区域的出口温度的设定值与实际值的偏差，得出所述均热区域的带钢温度值偏差；

根据所述快冷区域单位时间的带钢产量和所述均热区域的带钢温度值偏差，得出快冷风机的转速修正值；

根据所述快冷风机的转速修正值与原始转速，控制所述快冷风机输出的实际转速。

2.根据权利要求1所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述快冷区域单位时间的带钢产量的计算式为：

Pro＝ρ×t×w×v/(10⁶×60)

式中，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量；ρ为带钢的密度；t为快冷区域带钢的厚度；w为快冷区域带钢的宽度；v为快冷区域带钢的生产运行速度。

3.根据权利要求1所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述均热区域的带钢温度值偏差的计算式为：

ΔT＝Tsoaking-Tsp

式中，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差；Tsoaking为均热区域的出口温度的实际值；Tsp为均热区域的出口温度的设定值。

4.根据权利要求3所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述ΔT的范围为-30℃≤ΔT≤30℃。

5.根据权利要求1所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述快冷风机的转速修正值的计算式为：

ΔRpm＝f×Pro×ΔT

式中，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，f为转速系数，Pro为快冷区域单位时间的带钢产量，ΔT为均热区域的带钢温度值偏差。

6.根据权利要求5所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述ΔRpm的范围为-10r/min≤ΔRpm≤+10r/min。

7.根据权利要求5所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述转速系数的计算式为：

式中，f为转速系数，Va为快冷风机的平均转速；T1为均热区域的实际温度均值；T2为入锅温度均值；Pro为快冷区域单位时间的带钢产量。

8.根据权利要求7所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述转速系数为0.011645370323。

9.根据权利要求1所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述快冷风机输出的实际转速的计算式为：

Rpm＝ΔRpm+Rpm0

式中，Rpm为快冷风机输出的实际转速，ΔRpm为快冷风机的转速修正值，Rpm0为快冷风机的原始转速。

10.根据权利要求1所述的减小退火炉带钢入锅温度波动的方法，其特征在于，所述带钢的厚度小于或等于3mm。