镀锌带钢范文
时间：2023-03-19 08:30:29
导语：如何才能写好一篇镀锌带钢，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：电解清洗工艺、过程要素、要素控制
0 引言
镀锌机组接受上道冷轧来料带钢后，带钢表面存在轧制油以及运输过程中产生氧化铁皮，如果轧制油和铁粉超过一定值，在退火时不能完全分解掉，将在钢板表面形成结碳等缺陷，这些表面缺陷影响了镀层的粘附性。通过有效的表面清洗清除这些表面缺陷保证了后续涂镀后的带钢表面质量。而电解清洗是整个清洗系统中的重中之重，电解清洗同时具有化学清洗和机械清洗两方面的功能，最大程度的对带钢表面进行去污除油。为了保证清洗的有效性，必须对清洗过程中的各个工艺参数进行控制，同时为了提高效益，保证清洗有效性的同时还要使其高效，这就对各工艺制度和现场操作人员提出了更高的要求。
1 电解脱脂液化学脱脂
1.1 碱性化学脱脂除油机理
化学清洗主要是用固定组分的脱脂剂配制成清洗介质.去除带钢表面粘附的污垢。脱脂剂主要由表面活性剂和作为助洗剂的氢氧化钠、碳酸钠、硼酸钠、硅酸钠等碱性化合物组成[1]。利用脱脂剂的皂化作用和乳化作用将带钢表面的油脂除去。
a皂化作用[2]：金属表面油污中的动植物油（主要成分是硬脂酸），与碱生成硬脂酸钠（即肥皂）和甘油，溶解进入碱性溶液，俗称皂化反应，以除去工件表面油污[2]。
b乳化作用[2]：脱脂剂的重要组分是表面活性剂，矿物油靠其乳化作用而除去。表面活性物质吸附在界面上，憎水基团向着金属基体，亲水基团溶液方向，使金属与溶液间界面张力降低，从而在流体动力等因素的作用下，油膜破裂变成细小的珠状，脱离金属表面，分散乳化以及分散到溶液中形成乳浊液。
c浸透作用（润湿分散作用）[2]：皂化与乳化作用均系从油污表面逐步进行，而使碱性溶液浸透油脂内部，达到并润湿带钢表面，增进了脱脂除油的效果。
1.2 电解化学脱脂控制因素
化学脱脂过程控制主要是对脱脂液的控制，既要考虑到脱脂液脱脂过程中的有效性，也要从成本控制的方面考虑到脱脂的高效性，因此，过程控制中需要关注脱脂液浓度、温度、压力和影响脱脂液消耗的因素。
1.2.1 浓度控制
碱液中碱含量的增加，可加速皂化反应的进行，有利于油污的去除，但也不宜过高[2]。浓度过高，会使肥皂的溶解度和乳化液的稳定性下降，反而降低了清洗效果，同时也会造成脱脂剂的浪费。
1.2.2 温度控制
随着温度的上升，附着在金属表面的油脂粘度不断下降，流动性增加，所以油脂容易脱离，同时，随着温度的提高，清洗剂的导电性能增加并且促进碱的皂化反应，从而提高清洗性。但过高的温度和过低的温度都会导致泡沫的急剧增加[2]。
1.2.3 泡沫的损失
皂化反应的过程中会产生大量的泡沫，而这些泡沫会从循环槽的溢流口流失，此外循环槽液位的高度也影响到泡沫的流失[2]。为了防止泡沫的流失造成脱脂液的消耗，一方面选择低泡的表面活性剂，减少泡沫的产生，也可以添加消泡剂来消除产生的泡沫；另一方面，更加合理的控制槽内的液位给泡沫存在于槽内的空间，使得一部分泡沫自行破裂。
1.2.4 为维护槽液清洁程度的排放
槽液的清洁程度直接影响到泡沫的产生和带钢清洗后的清洁程度，直接影响槽液的使用寿命，因此维持一定程度的槽液清洁度来保证泡沫的产生量和带钢的清洁程度，同时尽可能少的对碱液进行排放[2]。
2 电解机械脱脂
电解清洗依靠在带钢表面产生的气泡附着在油污上，由于浮力作用，气泡将油污带离带钢表面。
2.1 电解机械脱脂原理
电解脱脂时钢板本身并不直接带电，而是借助于通直流电夹持带钢的电极栅板的电磁感应，使带钢带电而发生电解反应。生产实践证明，电化学除油的速度是化学除油速度的数倍，而且油污清除效果好。主要原因是电化学除油时，不论带钢作为阴极还是阳极，其表面上都析出大量气体，实际上是电解水的过程[3]。
电流从极板经过脱脂液到达带钢，然后在带钢内部继续前进，到达与出口部分的极板相对应的位置，并从带钢又经脱脂液到达另一极板。在入口部分与阳极极板相应的带钢，相对于阳极来说，电位为负，则为阴极。
在同样电流下，阴极清洗在钢丝表面产生的气体体积是阳极清洗的两倍，气体对油污的作用是阳极清洗的两倍，因此，阴极电解清洗产生的机械擦刷作用及对清洗液的搅拌作用都比阳极电解清洗大
2.2 电解机械脱脂过程影响因素
2.2.1 极板间距
间距的大小影响着电路产生的阻抗值，间距愈小电荷运动阻力愈小，有效能量愈大。反之，电荷运动阻力愈大，无效能耗愈大[2]。
Ei = D / （ Q 0-3 02 ）
式中，D为电流密度，H为带钢与极板间距，Q为电解质导电率
为了提高有效能，尽量减小极板间距，但是如果带钢与极板间距太小，由于带钢垂度或板形不好、高速运行张力波动等因素，容易造成带钢与极板接触，产生电弧击穿带钢现象，通常极板的间距在5公分左右。
2.2.2 电解时间
由于油污的脱离需要一定量的气泡附着于污物的表面，而电解产生气泡需要一个量的积累过程。如果极区长度太短，电解时间短，带钢表面产生的气泡少达不到清洗效果。
2.2.3 电极切换
电极切换的主要作用是防止阴极产生的大量氢气累集导致爆炸。同时，也是为了极板能够自清洗，在电解过程中极板表面本身也产生气泡，长时间累计形成一层氧化膜，阻碍了电流的传导。电极切换有效防止了极板表面太脏而造成的清洗效果变差。现场生产中通常生产一卷带钢后进行一次极性的切换。
2.2.4 清洗液的流速
极板间的电解质的流动带走了气泡，同时进行了电解质的更换，增加了电导作用的有效性。具体方法一方面可增加在线槽的溢流；另一方面可以选择合适的带钢速度，带动液体的流动，速度的选择要与电流密度相匹配。
2.2.5 极板长度
极板的长度必然大于来料的最大宽度，但是该长度对于窄料来说可能过宽，由于边部积聚效应，边部的电流大于中部电流，造成清洗不均。立式电解清洗可加边缘罩，另一方面可以通过变频控制控制极板不同部位的电流。
3 总结
为了能够达到需要的清洗效果，首先在最初的设计过程中必须进行综合考量，进行合理的设计。同时在后续的生产中，根据实际的生产情况来制定合理的工艺规程，保证脱脂液的清洗效果，保质同时高效，以提高整体电解清洗效率，降低生产成本。
参考文献：
[1] 贾明镜. 浅论八钢热镀锌机组脱脂清洗工艺. 金属材料与冶金工程， 2010年8月， 第38卷第4期：25-28， 31.
篇2
杜桥建设临港新城条件日益成熟
产业发展具有较好的基础。工业方面：杜桥眼镜经过30年发展，其块状经济在全国具有较强的竞争优势；机械、绳缆、工艺品等产业也具有一定的生产规模。浙江省化学原料药基地已初具规模，拥有上市公司华海、海翔、待上市公司永太化工、仙琚制药等一大批骨干企业。农业方面：产业结构调整加快，大力发展高效农业，已有各类农业合作社20多家，拥有全国最大的西兰花出口生产基地和发达的海洋捕捞业、滩涂养殖业。现代服务业方面：杜桥镇是省级中心镇，商贸业、服务业有一定的基础，拥有浙江眼镜城等各类专业市场20多家，近年来先后引进了华联超市、耀达商场、肯德基、拉芳舍等一批高档次商贸服务业项目，四星级国际大酒店、浙江国际眼镜城已开始规划建设。桃渚、上盘集镇逐步扩大，桃渚国家级地质公园和南门坑4A级景区的旅游业发展已经进入实质性启动阶段。
区位交通优势逐渐凸现。随着台金高速公路东延线的开工建设，83省道改建、甬台温高速公路复线、台金铁路东延至头门岛港区、椒江二桥等工程的相继规划建设，东部区块陆上交通条件将得到进一步改善；台州港临海(头门)港区的开工建设，将使东部区块成为台州海上交通的重要枢纽。依托陆海大交通，东部区块能在更大的范围、更深的程度承载周边经济发达地区的辐射和影响。
资源空间十分广阔。东部拥有丰富的滩涂资源，目前已形成红脚岩、北洋、南洋三大工业区及规划中的头门岛港区，总面积约100平方公里，现已开发10平方公里，其中启动区块部分主要是利用废盐田、灰库和滩涂围垦前期所形成的未利用地，目前北洋涂、南洋涂在建围涂约4.33万亩。另外，还拥有长达243公里的海岸线。海岛资源丰富，有面积500平方米以上岛屿107座，超过1平方公里岛屿5个，达岛、白沙、洞港与头门等处蕴藏着丰富的港口资源，其中头门港具备2万吨至5万吨深水泊位条件。
管理体制不断创新。2005年。临海市委、市政府结合东部“三镇一区”的区域特点和发展实际，对东部区域实施了区域调整和体制创新，设立东部区块党工委、管委会，并出台了相应的政策措施。赋予管委会对所管理区域相应的开发事项管理权、协调权，负责对管理区域内镇级干部管理、重大基础设施统筹投资建设和年度经济指标考核。与此同时，还设立了临海港区管理委员会，负责开发建设北洋涂围垦工程、疏港公路工程和港区码头工程。管理体制的创新，为建设临港新城提供了组织保证。
建设临港新城的目标定位
总体目标：到2010年，实现经济总产值400亿元，工业产值320亿元以上，工商税收8亿元以上，城镇人口达到13万人；到2015年，经济总产值达到1500亿元，其中工业产值1000亿元以上，重大基础设施基本完成，基本建成温台沿海产业带中创新活力最足、创新环境最佳、经济活力最强、社会最和谐的现代化临港新城。
经济发展要实现临海经济从“内陆时代”向“陆海并举时代”跨越。抓住温台沿海产业带开发的契机，实施“港城联动”的发展战略，紧紧抓住核心战略资源――头门港区，推进“以港带产、以产兴城”的开发模式，大力发展由港航、临港工业、港口物流、现代渔业、滨海旅游等产业有机组合而成的一种区域经济，形成东部临港区域的“增长极”，推进临海新一轮经济的高速协调发展。
城市发展要形成“一城、一港、四区”的空间布局，“一城”就是由海湾新区、上盘、南北洋产业区和围涂新区4个组团而成，形成拥有山、海、湖、港、湾、峡6个典型的城市特色景观，建成生态型城市。“一港”即头门港，要建设现代化和信息化的深水转运型港口，成为台州未来的中心港区之一。“四区”包括杜桥片区、上盘片区、洞港产业区和红脚岩产业区。其中，杜桥片区是临港新城城市发展的基础，形成设施完善、集“居住、产业发展、城市设施服务”为一体的综合型城市片区；上盘片区依托疏港公路、头门港区和白沙湾新区建设，发展成为宜居的生态型城市居住片区。
社会事业要坚持立足现实，把资源条件与社会事业、劳动力状况结合起来，统筹人口、环境、资源与经济社会协调发展，优先发展科技、教育事业，加快推进文化、体育、卫生等社会事业全面发展，社会文明程度明显提高，可持续发展能力切实增强。
加快临港新城建设，争当“海上台州”建设的主力军
规划为先，整体推进新城建设。规划是龙头，要在《临海市域总体规划》的指导下，在完成《临海东部区域空间发展概念规划》、《温台沿海产业带临海东部区块总体规划》的基础上，加快修编完成《临海市临港新城规划》、东部商业业态规划、南洋涂和北洋涂建设规划，着手编制《温台沿海产业带临海东部区块产业发展规划》、《临海东部区块船舶产业布局规划》。坚持规划高起点、高标准、高要求，主动与台州市区和临海市总体发展规划衔接。遵照“长短结合、有序启动、分期实施、整体推进”的开局思路，以南洋工业区块、北洋工业区块、杜桥南工业发展区和杜桥北工业(机械电子)发展区为重点发展区域，以台州港临海港区开发建设为突破口，大力发展临港型产业，做好各功能区块的规划调整，集聚开发，整体推进。城市建设近中期以杜桥镇区现有基础设施和城市服务设施为基础，加大投入，加快建设，提升杜桥镇区的城市服务功能，远期以海湾新区的开发为重点，最终形成“一港四区”的城市发展格局。
增量增质，加快产业转型升级。加快眼镜、机械、医化等特色产业的转型升级，积极推进产业功能区建设，加快眼镜科技园和微小企业孵化基地建设，着力打造上规
模、集约化的眼镜产业集聚基地，努力使杜桥镇成为全国性的集研发、生产、销售于一体的眼镜产业中心；启动建设杜桥北工业区，作为机械产业发展集聚平台，引导企业从零部件加工向整机制造转变：整合医化产业，鼓励医化企业与国内外大中型企业合作。积极培育新兴产业，加大招商引资力度，抓住大项目、好项目，把目标瞄准世界500强企业和国内中大型企业，充分利用东部区块的资源优势，重点发展技术含量高、产品附加值高的临港型工业和装备制造业：积极引进汽车及零配件、新型纺织机械、绿色能源工业、电子、机械等新兴产业项目。扎实推进现代农业。进一步做精做强万亩西兰花基地、万亩优质水果基地、万亩油茶等优势农业产业，培育区域特色高效生态农业；巩固提升海洋渔业，积极稳妥发展远洋捕捞业，大力发展标准鱼塘，加快红脚岩渔港建设；以桃渚旅游为中心，加快旅游基础设施建设，发展临港休闲旅游业。加快现代服务业业态规划编制，明确三产功能区块，实施杜桥老城区“退二进三”：加大三产项目引资力度。大力发展现代物流、连锁经营、教育培训等新型三产，建设新兴市场，正确引导房地产市场健康发展。
加快建设，完善城市功能。近期重点是按照“南拓东进、改老建新”思路抓好杜桥城区建设，加快以滨海路为轴线的新区建设，不断提升城市品位，加快建设杜桥国际大酒店、浙江国际眼镜城等重点项目，完善、提高城市的服务功能和承载能力。同时，合理规划建设整个东部区块的水、电、汽、路等基础设施，重点加快推进城市截污管网工程、台金高速东延线、83省道改建工程、牛头山引水工程、南北洋围涂等各项在建重大工程建设进度；尽快启动建设西湖新水厂、110kV金都变、220kV童燎变等项目，配合做好椒江二桥、甬台温高速复线、甬台温铁路、疏港公路、港区码头等项目的前期工作，争取早日开工。
篇3
镀锌机组的生产工艺流程：步进梁运输钢卷钢卷小车上料开卷机开卷切头尾焊接入套电解清洗退火镀锌锌层厚度控制（合金化）中间活套光整拉矫钝化热风干燥出套（切边）涂油切分/取样卷取步进梁运输打捆和称重成品库。
由于镀锌机组具有工艺复杂、设备多、产品规格跨度大以及家电板和汽车板表面质量要求高等特点，生产计划编制的好坏，直接影响了产品质量的好坏。随着汽车板需求的增加和用户要求的提高，高强钢的生产量也在大幅增加，这就使生产组织的难度进一步加大，因此，对镀锌生产计划的编制有很高的要求。
一、镀锌机组的工艺特征
带钢通过焊机焊接在生产线上连续运行，为了防止带钢在运行过程中出现开焊、跑偏等现象，这关系前后带钢的钢种，规格衔接的规则；
带钢要在退火炉内经历加热和冷却的过程，为了防止带钢在炉内瓢曲，这关系到不同钢种，不同退火温度的带钢连接的规则；
带钢在锌锅内镀锌后通过气刀的控制来调整带钢表面锌层的厚度，为了提高锌层控制的合格率，这要求带钢镀层厚度的连接必须遵循一定的规则；
对于带钢表面不同的钝化处理方式，生产计划的编排直接关系到钝化方式的切换所带来的生产成本的高低；
带钢在锌锅里直接贴着锌锅里的沉没辊运行，沉没辊由于长期浸没在锌液中辊面会产生一定的结瘤。为了防止沉没辊辊面的结瘤在带钢表面留下压痕，前后生产的带钢宽度必须遵循一定的原则；
对于两个不同的产品类型：纯锌和锌铁合金产品。生产计划的安排牵涉到合金化炉的是否投用、锌锅的切换以及检修计划的安排。
二、镀锌计划编制考虑的主要因素及优化措施
1.产品类型
纯锌产品和锌铁合金产品的生产切换时需要停机更换锌锅。为了减少生产线的停、开机次数，对同一类型的产品要集中生产。
2.后处理方式
马钢2050mm热镀锌机组的后处理方式分为：涂油、六价铬钝化和无铬钝化。后处理方式的不同牵涉到后处理药液的准备，涂辊的更换。计划编排时应充分考虑相同钝化方式的产品集中生产，避免频繁切换钝化方式导致生产成本的提高。
3.带钢规格
带钢规格的变化，包括宽度和厚度的改变，将影响焊机的焊接、退火炉的加热能力以及光整机的延伸率。如果规格跳跃太大，会导致焊机焊接不良以致带钢跑偏或者断带。因此应该根据各个设备所能承受的跳变范围制定出相应的规格跳变规则。另一方面由于带钢在生产运行时要经过锌锅内的沉没辊、辊涂辊、平整辊，每个辊子都有固定的换辊周期，计划编制时应充分考虑每个辊子的换辊周期。尤其是锌锅内的沉没辊在带钢由窄变宽时容易把锌锅里的锌渣带起附在带钢表面并在带钢表面留下沉没辊印。因此在每次新更换沉没辊时先安排1～2个班次的窄规格产品，待生产线稳定后再快速过渡到宽规格产品，在一个沉没辊周期内，带钢宽度尽量由宽到窄安排生产。
4.带钢的钢种
不同的钢种有不同的成分和退火温度。如果钢种变化太频繁会造成退火炉温度的高低切换导致炉况不稳定、增加能耗，同时也增加了带钢在退火炉内跑偏和瓢曲的风险。在考虑后处理方式、规格过渡后，钢种的变化应按照CQDQDDQEDDQDDQDQCQ逐渐过渡，使带钢平稳地升、降温避免带钢在炉内发生瓢曲。另一方面，不同的钢种强度不同导致焊接性能不同，因此带钢钢种变化时在考虑退火温度的同时也要考虑焊接性能。
5.镀层厚度
通过控制气刀的压力、间距等参数来控制带钢的镀层厚度。带钢镀层厚度的数据通过镀层测厚仪反馈数据。如果镀层厚度发生变化，运行中的前后带钢镀层厚度的切换不能瞬间完成，必须平稳过渡。如果镀层厚度变换频繁，致使气刀参数频繁改变，增加镀层过渡时间，造成锌液的浪费，也给气刀的使用寿命造成一定的影响。计划编制时，在考虑后处理方式、规格过渡和钢种过渡后，也要考虑镀层厚度的平稳过渡。
6.涂油方式
镀锌产品的涂油方式分为轻涂油、中涂油、重涂油和不涂油四种。通过静电涂油机的在线、离线使用来控制带钢表面是否涂油。带钢表面的涂油量通过涂油机的喷头来控制。为了减少涂油方式的切换次数，计划编制时，在考虑后处理方式、规格过渡、钢种过渡后和镀层厚度后，相同涂油方式的钢卷要安排在一起生产。
7.精细化高档家电面板、汽车面板的生产组织
家电面板和汽车面板有很高的表面质量等级要求，必须进行精心的生产组织。镀锌外板一般在换完沉没辊1～2天后的白班安排生产。在此时，设备刚检修完，生产也已经趋于稳定，一切都在最佳状态。在白班生产所有的相关技术和设备人员都在场，以便进行指导和确认设备状况。外板应该集中生产，同时应该严格控制外板生产时的规格跳跃，做好外板间的过渡衔接。在最宽的外板生产前应安排5卷左右宽度大于或等于外板，厚度和钢种跟外板相近 的带钢生产。为了防止外板生产时发生紧急状况，在外板生产前应安排一组与外板规格相近，表面要求较低的物料做为备用计划，以便及时调整计划。
三、外部原因的影响
镀锌机组的计划编制受原料供应的外部影响较大。如果镀锌机组计划编制在低库存情况下运行，容易造成过渡料短缺，规格和钢种跳变不合理，从而影响生产线的稳定运行，对产品质量也造成一定的影响。因此优化镀锌计划的编制，首先要优化原料供应的需求，为镀锌计划编制提供前提保障。
篇4
关键词：气刀 带钢镀层厚度控制 模糊控制
中图分类号：U37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0129-01
1 带钢镀层厚度控制系统
带钢热镀锌所用的主要设备有锌锅、沉没辊、稳定辊以及炉鼻子，还有气刀及调节装置。在热镀锌生产过程中，带钢通过炉鼻子进入锌锅中的锌液进行浸镀，经过沉没辊后出锌锅，再通过稳定辊和气刀，进入冷却阶段。气刀是带钢镀层厚度控制系统的核心设备。
下面以某钢厂热镀锌机组采用CLECIM公司所研发的气刀系统为例介绍气刀系统。气刀系统主要包括气刀体、移动和提升装置等，分别位于钢带两面。气刀通过4台交流无刷电机驱动前、后刀完成的，这样可以控制气刀与带钢之间的水平距离，以此控制带钢表面镀层厚度。为了对带钢表面进行实时监测，钢厂对热镀锌机组配置了镀层测厚仪。
2 镀层厚度控制及模型
以钢厂所采用的CLECIM 公司自行开发的经验公式函数模型为例，对镀层厚度控制系统的纵向平均控制进行分析。该钢厂所采用的模型经验公式为：
（1）
其中，T为镀层厚度平均值，G为经验值，k取决于带钢镀层的类型，P为气刀喷气压力，H为气刀与带钢之间的水平距离，L为气刀唇缝，V为工艺线速度，A为自适应系数。
工艺线速度仅与带钢种类等因素有关，为不可控变量，因此作为扰动量对其进行前馈控制。利用实际测量值与目标厚度相得出差值，并根据差值计算所需压力P和水平距离H的补偿量。这样，便构成是一个带有前馈的双闭环控制结构。
在实际情况下，水平距离H调节的不当会造成气流紊乱，最终影响镀层均匀度。因此在控制过程中，以喷气压力为主控制量进行优先调节。为解决检测信号的滞后问题使用了Smith预估器控制方法。其带钢镀层厚度纵向平均控制系统框图，如图1所示。
现仅考虑原系统的镀层厚度纵向平均控制，假定气刀刀唇平均唇缝值是保持不变的，因此设计新的控制方案时使用简化模型：（2），其中a，b，c为参数。取对数，取K=1，则模型转化为：使用现场数据，则可以写成：。使用普通的最小二乘算法，求出θ的估计量，并使其性能指标最优。以目标镀层60 g/m2为例，根据现场采集数据进行参数估计，得出系统θ估计值为：把参数估计值代入式（2），得到镀层厚度估计值并与现场采集的镀层厚度实际值进行比较，其误差基本保持在±1 g/m2。
3 模糊控制器设计方案
带钢镀层纵向厚度控制目标是提高带钢纵向的平均镀层厚度的精确度，喷气压力、带钢距气刀的水平距离、工艺段线速度对其镀层厚度均有影响。基于模糊控制在带钢镀层纵向平均厚度的研究方便，现保持水平距离和工艺段线速度不变，仅考虑喷气压力和平均镀层厚度之间的关系，并把被控制量的误差、误差变化作为模糊控制器的输入。于是，可以得出基于模糊控制的系统结构，如图2所示。
4 模糊控制系统的仿真与分析
根据上面分析，使用MATLAB/Simulink所提供的模糊逻辑工具箱，采用图形界面可视化工具建立模糊控制器和传统PID控制器进行仿真。现根据实际情况，设定带钢连续热镀锌厚度T为60 g/m2，带钢线速度V为130 m/min，气刀与带钢水平距离H为12 mm，刀与测厚仪之间的距离为120 m。若工艺线速度为130 m/min，则滞后时间为55 s，加上测厚仪扫描带钢时间为25 s，系统总滞后时间为80 s。系统采样时间为20 s，滞后拍数为4拍。
5 结论
在带钢镀层厚度纵向平均控制中，因传统PID控制器需要非常精确的被控对象数学模型和现场多扰动现象，提出了使用模糊PID控制的设计方案以增强对现场的控制性能。仿真结果表明，模糊控制器与原控制器相比，调节时间短，超调减小，鲁棒性增强。
参考文献
篇5
【关键词】 设计 张力控制 机组协调控制 主令速度发生器
【Abstract】 Continuous Galvanizing Line after cold rolling process is an important manufacturing process， it makes the strip under the hot surface layer of corrosion-resistant zinc film， can significantly extend the scope and lifetime use of the strip. Hot-dip galvanized steel because of its low production cost， wide application， there are broad prospects for development. This paper mainly introduces the automation？system design？and control design of Continuous Galvanizing Line entry section， process section， skin pass section and exit section.
【Key words】 design tension control Line Coordination Control Master Ramp Generator
1 简介
金属腐蚀与保护一直是工业生产中极受重视的传统课题，每年都有大量金属制品因腐蚀严重而报废。解决带钢防腐问题的重要途径之一是基板镀锌。热镀锌因其耐腐蚀性能良好，使用寿命长且生产成本较低，在建筑、汽车制造、家用电气、电子技术等众多工业领域获得广泛应用。现代连续热镀锌生产线所使用的基板大部分是未经热处理的冷轧薄带钢，而镀锌对基板表面质量又有较严格的要求。镀锌过程不能掩蔽带钢表面缺陷，否则经深加工将会使其暴露和扩大。
2 生产线介绍
连续热镀锌生产线是带钢在行进过程中被加热、镀锌以连续生产镀锌带钢的成套装备。生产线在退火炉前设置清洗段，采用电解脱脂，可将带钢表面油污完全去除；采用全辐射管还原炉加热带钢，因而镀锌层的表面质量较好。机组设置3个立式活套，用于动态储存带钢，缓冲和调节各段之间的生产节奏，确保机组连续生产。
机组主要由入口段、工艺段、平整段及出口段4部分组成（图1）。
入口段：开卷机矫直机剪切机焊机1号张力辊入套。
工艺段：2号张力辊清洗段3号张力辊跳动辊退火炉锌锅水淬槽5号张力辊。
平整段：中间活套6号张力辊四辊平整机7号张力辊拉矫机8号张力辊后处理9号张力辊。
出口段：出套月牙剪圆盘剪10A号张力辊检查台10B号张力辊涂油机飞剪卷取机。
有些生产线还设置有剪切段。剪切段装在机组尾部直接生产各种板材，带钢越过卷曲机进入剪切段入口处的活套坑，并经机械队中后通过测厚仪进入矫直机，矫直后的带钢由飞剪按设定的定尺长度和速度剪成单张钢板。钢板经静电涂油后在磁力皮带运输机和三条无磁皮带运输机上分选出成品和次品，成品堆垛到设定高度和重量便经称重、包装吊往仓库。
3 自动化系统构成和控制方案
根据热镀锌工艺要求，热镀锌机组自动化系统须具备如下特点：全数字化、高速度、高响应、高可靠性、免费维护性强；系统兼容性强，开放性好，便于开发和扩展。
3.1 自动化系统概述
基础自动化系统采用SIMATIC S7-400可编程逻辑控制器（PLC），包括机架、电源模块、中央处理单元（CPU）、信号模块、接口模块、功能模块、通讯模块等。编程语言包括顺序功能流程图（SFC）、功能块图（FBD）、指令表（STL）、梯形图（LAD）以及基于连续功能图编程语言（CFC）等。
人机接口（HMI）采用Server/Client结构，由1台服务器、若干台客户机以及相关网络设备组成。服务器管理着过程通讯、数据存贮以及与客户机的通讯；客户机作为操作站，显示从服务器发出的数据，接受操作员的输入，并将它传送至服务器。人机接口软件采用WinCC，包括服务器版、运行版和开发版。
系统网络采用三级架构，HMI服务器与PLC之间通过工业以太网（TCP/IP，ISO/OSI）进行数据通讯，其最大通讯速率为100Mbps；HMI服务器与客户机之间通过以太网（TCP/IP）进行数据通讯；现场总线采用标准Profibus-DP，其数据传输速率为9.6K～12Mbps，传动装置配有CBP2通讯模块与PLC进行通讯。
传动控制系统采用现代矢量控制（VC）的代表SIMOVERT MasterDrives 6SE70变频装置，主要由整流器、直流母线以及逆变单元三部分组成。逆变单元采用IGBT功率元件；整流器采用带有预充电回路的晶闸管三相全控桥，传动维护工具为Drive ES。为了提高输出电流将两台具有相同额定电流的整流装置并联。制动方式采用能耗制动，用于机组紧急制动情况下系统处于发电状态时产生的能量消耗，以确保直流母线不过压。
3.2 配置特点
3.2.1 多CPU系统的应用
基于热镀锌机组的复杂性，选择较高级的CPU416-2作为PLC的中央处理器，并且采用多CPU系统，功能分配如（表1）：
3.2.2 自动化系统的控制功能
热镀锌机组的的功能分成不同的单元，每个单元完成对应的功能，结构清晰，易于修改和维护。
（1）机组协调控制；机组协调控制（Line Coordination Control）主要功能有：操作模式处理；机组启动和运行联锁条件的检查确认；操作指令及设定值的选择和下达；辅助传动控制命令的产生；穿带、甩尾、定位等自动顺序控制；传动的接通、关断控制及状态监视；成组及单独点动操作；带钢位置监视等。
（2）主令速度发生器；主令速度发生器（Master Ramp Generator）主要功能有：速度和加速度斜坡的产生；根据机组协调控制的设定进行带钢尾部的自动减速以及带钢的自动定位；张力的斜坡处理及开卷机、卷取机、活套、张紧辊等的张力控制；静张力和运行张力的自动处理；带钢的断带检测；活套自动位置控制；传动控制及通讯处理等。
一般来说，每一段均配有主控和顺控CPU，机组协调控制和主令速度发生器在同一个主控CPU中实现，因为其功能是紧密衔接的。
（3）顺序控制；顺序控制（Support and Sequence Functions）的控制对象是与生产线速度、张力无关的设备，如电磁阀、恒速电机等。顺控CPU将依据主控命令，对现场设备发出动作指令，同时监视其反馈信号，并将现场状态在HMI画面上进行显示。顺控CPU还负责除张力计外所有机电一体品的接口。
（4）仪表控制；仪表控制（Instrumentation and control）控制范围包括清洗段、湿平整及高压清洗系统、后处理段。I&C主要功能有：温度、流量、压力、液位、电导率的控制和监视。
（5）物料跟踪（Material Tracking，MTR）；物料跟踪（Material Tracking）可实现对其跟踪区域内运行的所有带钢上的特殊点（如焊缝、缺陷等）的精确位置跟踪及其钢卷数据的精确跟踪，还能为机组的其他控制设备激活新的设定值，并统计汇报机组的生产数据。
3.3 速度和张力控制
热镀锌机组的核心控制对象是速度和张力。对处于相同工艺段的成组设备，要求各设备的线速度保持同步，即不论处于加速或减速过程中，各设备的线速度均要一致，为此使用主令速度发生器，用它的输出作为所有被控设备的速度指令，只要控制该工艺段MRG的输出和变化率，就控制了该工艺段的速度和加速度值。
机组运行模式包括穿带（THRD）、运行（RUN）、保持（HOLD）正常停止（NS）、快停（QS）、紧停（ES）等；主令控制发生器将上述信号与“速度和加速度选择”相结合，最终产生出按S曲线进行变化的速度信号，以防止不同的响应引起的张力波动。这种不同的响应是因不同的设备参数（如转动惯量等）在加减速开始和结束时产生的，因此在加减速阶段开始和结束处应有光滑曲线进行过渡，这样才能确保具有平滑的切换特性，从而有效改善张力的控制性能。
为实现带钢在机组上的稳定传送，或某一特定的工艺功能，例如平整机的延伸率控制等，工艺对带钢在机组中各个位置都有张力要求，这种要求是电气实现机组张力控制的基础。张力控制的基本思想是分段张力控制原理，每段使用一个张力控制器。
张力控制器的工作原理：首先计算张力设定值与张力实际值的偏差，然后经适当的控制算法，将偏差转换为速度补偿量叠加到速度控制环的速度给定上，速度控制环的速度检测由电机所带高精度编码器完成，速度控制环的输出经转矩限幅作用于电流控制环，其输出最终通过电机转矩实现。一般张力控制有直接张力和间接张力二种控制方法，使用哪种方法取决于工艺控制要求和机组设备配置（张力计）。张力计测得的张力实际值在使用前需进行标定和平滑处理。间接张力控制中张力实际值是通过电机转矩间接计算得到的。
3.4 电气传动控制
电气传动控制分为开卷卷曲控制、张力辊控制和活套控制，每一种控制方法不同。开卷卷曲的控制方法大同小异，都是依据卷径大小来计算转矩，并考虑到加减速转矩、摩擦转矩等的补偿，来限定电机转矩大小实现恒张力的控制，由于卷径变化较大，电机可以在弱磁状态下工作，有的电机的弱磁深度可以达到3以上。卷径计算是开卷卷曲控制的基础，包括转动惯量、转矩限幅等等功能都和卷径息息相关。卷径计算一般采用在开卷机或卷曲机的测速码盘和一个导向辊码盘做运算，并根据原有卷径和卷径变化量做加法运算并对计算结果进行修正得到计算卷径的。因此必须有一初始的卷径设定值。
开卷卷曲在机组运行时为张力控制模式，此时速度环饱和，控制系统由电流环进行调节，电机处于恒张力状态。
张力辊有速度控制和张力控制二种控制方式。在机组中入口段、工艺段、平整段以及出口段均有主令速度辊。在速度控制方式下，要求张力辊组的多个传动辊的作用力一致，辊的速度要实时保证同步。采用标准的双闭环速度控制系统予以实现，速度环不允许饱和。除主令速度辊以外，其余张力辊均为直接张力控制。将张力调节器的输出叠加到速度设定上，使速度环饱和，即速度环之外为张力环，张力调节器和速度调节器均为比例积分形式，以此来保证各个传动辊的转矩输出一致。
活套卷扬的控制包括有活套小车位置调节器、带钢张力调节器。对于热镀锌机组活套为单电机控制，因此不涉及到以及活套小车同步调节器。活套小车位置调节器的核心是行程预计算器，它依据活套卷扬的速度，计算出活套到达满套或空套时所需要的行程值，位置调节器将这个值不断与位置设定值进行比较，当二者相等时就给出满套或空套信号，这个信号作用于速度控制器，通过改变入口段速度的最大限幅值控制小车位置。无论活套入、出口速度以及活套小车位置如何变化，活套中的带钢都必须保持恒定的张力，因此设有一个直接张力控制器作用于活套卷扬电机。其工作原理为：张力设定值与实际张力值进行比较，差值经比例积分调节器调节后作为转速附加补偿，通过调整卷扬电机速度达到调节张力的作用。直接张力的优势在于无须考虑带钢厚度、摩擦力、弯曲损失和小车重量等因素对于控制系统的影响。
3.5 平整机的控制
为了消除带钢的屈服平台，获得良好的带钢平直度和合适的带钢表面粗糙度，本机组设置有四辊平整机，而延伸率是平整机的一个重要工艺指标，其控制精度直接与冷轧成品带钢的质量有关。所谓延伸率，指的是带钢平整后相对于平整前沿长度方向上的增长，公式如下：
式中：
ε为延伸率，
Ientry为带钢在平整机入口侧的长度；I_exit为带钢在平整机出口侧的长度；V_entry为带钢在平整机入口侧的速度；V_exit为带钢在平整机出口侧的速度。
平整机入、出口侧各安装有1个码盘，分别对每个测量周期的带钢长度进行计数，以此确定带钢长度并计算出延伸率实际值。
延伸率控制方式有“轧制力控制”与“轧制力和张力控制”，前者用于厚带钢控制，后者则用于薄带钢控制，使用哪种模式由操作人员选择。轧制力控制模式下，延伸率的设定值与实际值之间的偏差量经过转换与限幅处理后作为平整机轧制力的附加设定值。两个直接张力控制器在出口和入口区域保持带钢恒张力。如果L2下达的最大轧制力仍然不能达到设定延伸率，此时可以使用“轧制力和张力控制模式”，延伸率将通过附加轧制力和入出口侧的附加张力进行控制。
平整机在“平整机不投用模式”下将处于打开状态，出口张力控制器接通，入口张力控制器关断。
3.6 拉矫机的控制
平整段出口设置有两弯两矫形式的拉矫机，其目的是获得良好板形，改善材料各向异性，消除屈服平台，阻止滑移线形成。前后张力辊的传动方式为单独驱动，控制方式有延伸率控制与张力控制。张力控制模式下，前后张力辊之间无速度差，为张力辊直接张力控制方式。延伸率控制模式下（延伸率定义同平整机），前后张力辊之间有了因为延伸率而产生的速度差，拉矫机入、出口侧各安装有1个PLG，分别对每个测量周期的带钢长度进行计数，这样就可确定带钢长度并计算出延伸率的实际值。
3.7 二级计算机
二级计算机控制系统完成从三级计算机系统接收生产计划和制造标准数据，同时配合基础自动化的跟踪系统完成生产控制。二级计算机主要功能包括生产计划的执行、生产控制数据的计算和设定、生产数据的采集、钢卷数据的生成和产品数据的发送。
二级计算机在接收到生产计划后，同时接收到了生产顺序，在基础自动化申请钢卷数据时，按计划生产顺序设定钢卷数据，操作工人可以人工改变生产钢卷顺序，但二级要经过基本计算，满足基本跟换产品规格要求。二级计算机在设定生产计划内，包含了制造标准，即二级根据数据库的基本数据和产品规格，计算该产品的生产控制参数，如各个张力区域张力，平整机的控制参数，圆盘剪控制参数等等。
二级计算机实施将钢卷跟踪和焊缝跟踪的数据影射到二级计算机数据区内，并且定时采集焊缝跟踪程序发送来的生产数据，将其同焊缝在生产线位置对应，这样在二级数据库内就形成了一个同带钢位置有关的产品生产过程数据，以上数据关系到产品制造过程中的质量跟踪。
二级计算机在接收到基础自动化发送来的带钢分切数据后，设定下一钢卷的切割方式，焊缝切割还是分卷切割，在分卷切割时，向基础自动化设定每个子卷长度，这样基础自动化可以按二级设定完成分卷，同时二级计算机根据母卷长度和子卷长度，进行优化切割计算保证每个子卷在成品要求范围内，而不会产生废品卷。
4 结语
速度和张力是热镀锌机组自动控制中的两个关键因素，如何提高二者的稳定性以及控制精度，对于保证机组的顺利运行，发挥机组的产能，提高产品质量有着十分重要的意义。严谨的自动控制系统设计、可靠的控制方案和成熟的自动化产品使得机组电气系统工作稳定、控制精度高，扩展性灵活，完全满足生产要求，具有极大的推广价值。
参考文献：
篇6
关键词：退火炉燃烧控制 维护
l概述
带钢的连续退火工艺是为了消除带钢经冷加工过程中产生的硬化，改善带钢的机械性能，为下道工序的生产或加工提供保证；带钢经加热后全部转变成奥氏体成分，保温一段时间后，再经冷却，原子晶格完全重组，使带钢各方面的性能均得到改善。冷轧厂使用了三种结构的退火炉，而每一种退火炉在其控制系统及达到的效果方面都有其优异的一面，也会存在一些不足之处。
2立式退火炉工艺特点
冷轧厂热镀锌线的立式退火炉由大多数由国外设计，其控制系统采用了德国西
门子技术。退火炉从工艺上分为预热段，加热段、均热段、冷却段、均衡段、出口段和炉鼻。预热段位于退火炉的最前端。通过将炉内保护气体抽出与RTF段燃烧的废气进行热交换后，喷吹热保护气体到带钢表面预热带钢。加热段和均热段中间有隔板与预热段分开。加热带钢到退火温度，并根据带钢再结晶的要求保温一段时间。可以控制加热曲线，使温度适合不同厚、薄规格的带钢加热需要，不会发生热瓢曲，在加热全硬钢时，可以关闭部分加热区。冷却段提供了四个循环回路，与带钢进行热交换后，退火炉氮气氢气气体被抽出炉腔，通过冷却水一
保护气体热交换器冷却降温并最终通过吹风管吹到带钢两侧，将带钢冷却到镀锌温度460℃左右。均衡段和出口段紧接在喷射冷却段后面，中间有隔板与喷射冷却段分开。在带钢进入锌锅前，使用电子辐射管将其保持在需要的温度。使带钢温度均匀，保持良好的对中性，以恒定的张力进入锌锅。炉鼻提供了一个外部绝缘的加热电阻(装机功率16kw)用于补偿镀zn／Al期间的热损失。炉鼻可作角度旋转提升用于锌锅一锌铝锅的更换。
3 卧式退火炉的工艺及燃烧控制
冷轧厂原l号镀锌线(现已改造为连退生产线)的卧式退火炉由日方中外炉设计，采用L集散控制系统。RTH段采用的是u型辐射管。退火炉结构如图2：①废气预热段(RwP)、②无氧化加热段(NOF)、③辐射管加热段(RTH)、④缓慢冷却段(SC)、⑤气体喷射冷却段(GJS)、⑥低温保持段(LTH)和⑦转向辊段(，IIDS)。主要的燃烧加热是在无氧化加热段和辐射管加热段。
3.1控制级别
其燃烧控制只有l级控制。控制模式分两种：带钢温度控制模式和区域温度控制模式。两种控制模式最终都是经过计算后将加热需求转化成燃气量的增减来加以控制的。而烧嘴燃烧采用的是双交叉限幅控制。
3.1.1双交叉限幅控制
双交叉限幅控制是用空气流量控制煤气流量，用煤气流量控制空气流量，二者相互制约形成回路控制。
1)燃料流量由实测空气流量信号FA算出
限制空气过剩的燃料流量下限值：B=(100―K3)／100•FA／(p)
不产生黑烟的燃料流量上限值：
D=(100+K1)／100•FA／(p)温度调节器的输出，即比较燃料流量信号A与B，选择高的一方求出信号C，再比较信号c与D并选择低的一方求出信号E，将它当作燃料的设定信号控制，从而维持最优燃烧。具体动作过程如下：在稳定状态B
2)空气流量由实测燃料流量信号FF算出：
限制空气过剩的空气流量上限值：
F=(100+K4)／100•FF
不产生黑烟的空气流量下限值：
H=(100―K2)／100•FF
温度调节器的输出，即比较空气流量信号A与F，并选择低的一方，取得信号G，同时比较G与H，并选择高的一方取K，然后把它乘上变换系数，空气过剩系数，为空气流量控制的设定值。关于参数Kl、K2、K3、K4的效果：K1、K3：限幅偏置值，防止因空气流量脉动所引起的燃料流量控制的波动，改善温度控制的响应特性。K2、K4：限幅偏置值，防止因燃料流量脉动所引起的空气流量控制的波动，改善控制的响应特性。优点：当控制空气阀门的气彤电源故障，计算机模块故障，助燃空气系统故障，控制电缆故障，调节阀门本身故障等导致空气调节阀关闭时，不会出现待空气系统故障排除后重新点火时引起爆炸的可能，双交叉限幅控制是一个安全燃烧控制系统。
缺点：1)该斗xL系统为十五年前的DCS产品，由于编程系统软件和现在的计算机主流操作系统无法兼容，维护维修以及功能的扩充都十分困难，并且编程方法也是极其繁杂，横河公司早已对该系统进行了换代，现有的备品备件也已无法满足生产要求。
2)炉内气氛露点偏高，带钢易氧化、热效率较低、能源介质消耗大(其中氢的含量高达20～26％)。因NOF段的露点太高，常损坏分析仪。
3)点火时间长，不易成功地完全点火。这是由于长时间生产使用，煤气管道积尘太多，导致点火时烧嘴的煤气压力平衡稳定调整存在一定的难度，且主烧嘴不能单个独立控制。4)响应慢。与现场仪表测量的精度及响应快慢有直接的关系。
改进措施：针对以上缺点对应措施如下：
1)可采用当前主流操作系统s7―400系统替换原有的灿xL系统，操作员采用wINcC系统替换原来横河斗xL的操作站。详细技改措施可在实施计改前制定。
2)优化分析系统。增加分析预处理系统，采用先进的分析仪。比如采用Teledyne公司的Model3000TA微量氧分析仪，MMY 30型露点分析仪，提高测量精度。优化空／煤比，使煤气充分燃烧，减少过剩氧。
3)定期清洁煤气管道，总结点火经验，提高点火效率。
4)换用灵敏性高的变送器。如新增0A炉已使用横河公司的EJAllOA、EJAl20A等。优化采样系统，定期对采样系统进行清洁。
4结束语
热镀锌一铝生产线立式退火炉燃烧控制系统的成功投运及其稳定的运行，弥补了原连续热镀锌工艺上的不足。提高了加热效率，大幅降低了能耗，满足了多种规格产品的加热要求，提高了冷轧产品的市场竞争力。
参考文献
1．韩昭沧．燃料及燃烧．冶金工业出版社，2006．2
篇7
关键词：系统优化 产品研发
1、 立项背景
唐钢冷轧工程是国家十五重点工程，是唐钢十一五期间发展的核心工程，是唐钢产品结构调整的重大项目，该工程共有10条生产线，设计年产量250万吨，冷轧工程的建设填补了唐钢生产冷轧板材空白，在唐钢的发展规划中起着重要作用。该项目总投资约30亿元人民币。
其中3#镀锌线是冷轧项目的三期工程，由意大利DANIELI公司提供代表世界最先进的镀锌技术设备，该生产线包括日本三菱公司的焊机、美国BRICMONT公司的炉子、美国英达公司的锌锅、德国EMG公司的纠偏系统等关键设备，设计年产量40万吨。工程从2006年10月开始安装调试，并于2007年3月完成功能测试，2007年10月成功生产出第一卷铝锌板。生产产品包括CQ、DQ 、DDQ、HSLA镀锌（GI）和铝锌（GL）冷轧卷，产品规格为：0.3~1.6mm；产品宽度为：820~1650mm；钢卷重量为：3~30t。
3#镀锌线自投产以来，运转正常、生产稳定，充分体现了先进技术设备的优越性。但随着国内市场需求的变化，1.5~2.0 mm的镀锌板、铝锌板逐渐走俏，为适应市场变化，满足市场需要，厂领导果断决定拓宽产品规格至2.0mm，并及时成立了攻关组积极开发新产品，于2008年6月完成了功能测试，实现了新产品研发。
2 、立题依据
3#镀锌线机械设备的整体设计、控制系统的硬件供货、软件设计、现场调试全部为外方提供，而且外方专家已经调试完毕。自投入生产以来，其镀锌产品已经达到国内一流水平，但是为了适应市场变化，拓宽产品规格，增加产品的竞争力，有很多问题摆在我们面前亟待解决。
要想将产品规格扩大至2.0mm，首先应当解决数据通讯、传输问题，例如PDI数据输入、二级与一级之间的数据传输等；其次应当考虑装机容量，例如主电机的额定功率、变频器的功率等；第三解决线控问题，例如张力分配、速度控制、带钢跟踪等；第四应当考虑所涉及到的单体设备的问题，例如焊机、气刀、平整机等，在解决这些单体设备与生产线PLC之间的数据通讯、数据传输的基础上，还要保证产品的质量。
3、 总体思路
本项目的目标是研发3#镀锌线的新产品、拓宽产品规格，实现1.6～2.0 mm镀锌板的生产以适应市场的需求。
3.1 对焊机进行系统优化，以保证超厚板带钢的焊缝质量。
3.2 对气刀控制系统的优化，以保证超厚基板的镀锌质量。
3.3对平整机系统的优化，摸索出针对不同超厚基板所对应的轧制力和延伸率，以保证平整的效果。
3.4 对一级、二级界面的修改。
3.5 对生产线控制系统程序和参数的改进。
4、 技术方案
4.1对焊机系统进行优化
3#镀锌线采用日本三菱公司的窄搭接焊机，原理为电阻焊，使用上、下两个焊轮用大电流将带钢融化，同时使用焊轮后面的碾压轮将融化的带钢压牢、平整，实现两卷带钢的焊接。
要想实现超厚带钢的焊接，必须从多个方面考虑，如焊接电流、焊接速度、焊轮压力、搭接长度、碾压压力、补偿量等，通过对正常厚度带钢的焊接参数的研究，逐步测量，反复试验，终于摸索出超厚带钢焊接时的主要技术参数。
实施方案：
（1） 加大焊接电流，观察测量带钢熔化量。
（2） 减慢焊接速度以保证带钢充分融化。
（3） 加大焊轮压力，使焊轮与带钢接触充分。
（4） 增加搭接量，以保证前后两卷带钢的接触面积。
（5） 加大碾压压力，以保证焊缝的质量和焊缝的平整度。
（6） 增大补偿量，以补偿焊接时的带钢消耗。
4.2对平整机系统的优化
4.2.1 增加减压模式控制
为实现工艺要求，技术人员在原有控制程序的基础上，新增加变量近百个，新添程序段数处，程序修改多达100处，使得平整机实现了以下内容：
(1)在HMI上添加了减压模式控制选项。
功能：当选择此按钮后，可以由传输指令发送到一级PLC控制系统，再由PLC控制系统传递到TDC控制系统，经TDC处理后，指挥平整机按照控制程序进行预定方案动作。
(2)在出口主控室和现场控制台上添加减压模式控制按钮。
功能：方便操作工操作，现场操作时可以根据现场的实际情况，主要是焊缝的焊接质量，来及时的选择操作模式。
(3)修改现场人机界面中Protool的设置。
功能：现场操作时，可以直观的了解目前选用的控制方式，并且在更换设置后，可以直观的看到，避免出现误操作。
(4)对原有的PLC控制程序进行修改，并添加部分程序，具体操作为：
a 首先根据预先添加的现场硬件设施，进行网络的调试工作；
b 其次在PLC程序中重新分配地址，与现场建立连接。
c 添加程序。
（5）对原有的PLC控制程序进行修改，并添加部分程序，具体操作为：
a 在TDC程序中建立与PLC的网络连接。
b 添加与PLC对应点对点的地址。
c 添加TDC程序。
（6）程序完成后，使平整机具有以下功能：
a 操作人员选择上添加的减压控制模式后，平整机在运行过程中，能够自动投入此项功能。
b 当焊缝不减速达到平整机时，平整机并不打开工作辊，而是以一合适的轧制力进行轧制。
c 优化完成后的控制系统，保证了平整机运行的稳定性。
d 添加并优化完成后的控制系统，不能与原控制系统中的控制模式发生冲突，能够自由随意的进行之间的切换。
4.2.2 设备改造
a 减压控制模式要求焊机能保证较好的焊缝的质量，要求入口段的焊机的焊缝处理装置必须调好，所以设备部门对焊机的焊缝处理装置进行了设备改进，调整了焊缝质量。
b减压控制模式要求液压系统的精度要高，调整了HGC液压缸上伺服系统的控制精度，即调整伺服阀的流速，并更换高精度的压力传感器等。
4.2.3现场电气施工
添加两套按钮，并合理布线；在RIO控制柜中，添加西门子的ET200模块，并分配地址。
4.2.4 制定平整规程
系统的优化过程中，为了生产出性能合格的镀锌卷，我们经过多次试验，逐渐摸索出不同规格厚度，达到性能要求所对应的轧制力及延伸率。
4.3对生产线控制系统的优化
根据 DANIELI 设计，三期镀锌生产的产品规格来料厚度限制在0.3mm-1.6mm之间，也就是说只能生产来料厚度在0.3mm-1.6mm之间的产品，也就是说关于来料厚度大于1.6mm的产品工艺参数是在设计中是没有给出的，同样，控制系统也不包括和这些规格相关的控制软件，连最基本的从一级、二级界面输入该规格的PDI数据输入接口都不存在，控制系统不能对生产线上超厚钢卷进行跟踪，控制系统不能准确下达各个设备的控制参数，尤其是生产线各个张力点参数的设定与优化。
4.3.1 原始一级、二级PDI输入（见图1）：
黄色部分为输入的钢卷信息，在Foreseen Thickness（厚度）一栏中键入1.65之后，系统提示错误，弹出对话框：数值超限，最小0.30，最大1.60。
由此可见钢卷的PDI输入和一级、二级的数据传输根本无法实现。
图1
经过对三镀锌现场情况进行调查、实践，并通过对控制系统进行分析研究，认为开发1.6mm以上的是可行的。为此，提出并实施了几种调试方案，对控制程序进行了根本性地改进。通过改进后，已经实现了钢卷PDI输入。
4.3.2钢卷的跟踪和张力值设定
经过一步一步地修改、调试，目前，已经可以从一级界面输入规格，钢卷跟踪系统能够正常跟踪，通过对控制程序和设定数据进行根本性的改进，达到了自动获得设定工艺参数（包括张力设定等）的目的，冷试参数较正常；
在以后的热试车过程中，又对平整机压下时的平整机前后张力设定值进行了重点优化。目前，三镀锌生产线已经能够按照客户要求，将1.6mm-2.0mm厚度的基板进行镀锌。当然，要生产出一流产品还必须不断摸索参数。
篇8
[关键词]光整机 现状 程序优化
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0006-01
光整机是热镀锌机组的重要设备，对镀锌后钢卷表面质量和性能有重要作用。长期以来，唐钢冷轧三镀锌光整机突发性事故较多，严重影响了正常生产，急待解决。
1、光整机现状
①目前光整机系统内不存在有带钢清零的功能，在程序上未找到，需
要配置新的数据库。
②光整机运行时轧制力偏差大。
③轧制力模式与延伸率模式相互切换过程中波动较大，影响带钢表面质量。
④光整机许多的报警信息无法真实反映。
⑤偶尔出现的过焊缝光整机不能闭合问题
二、光整机的程序优化
①重新标定轧制线，保证光整机轧制过程位置的准确性。
②完善程序实现无带钢清零功能，并详细记录了轧制力清零过程中的有关数据，便于日后检查校准。
③对程序进行修改，完善HMI操作界面，增加有带钢清零功能。
④完善程序实现延伸率清零、轧制力清零功能。对轧制力模式、延伸率模式控制进行程序优化，对生产中两种模式相互切换过程中出现的问题进行处理，并告知操作的步骤与方法。特别是在使用延伸率模式过焊缝过程中，为了避免过焊缝时延伸率控制过程中造成的异常波动，在开始7s先采用轧制力模式控制，带稳定后转为延伸率控制，极大的提高了带钢质量。
上图1为程序完善前，轧制力控制切换到延伸率过程中，延伸率变化极不稳定。
上图2为程序完善后，轧制力控制切换到延伸率控制过程中，延伸率、轧制力变化极其稳定。
⑤优化焊缝过光整机过程中伺服阀的响应时间、保护时间、控制斜坡等参数，使得焊缝过光整机过程中更加稳定。最大轧制力改变速率由1000kNps增加到1250kNps，光整机闭合速率由500 kNps增加至1000kNps。目前过焊缝过程中，采用减轧制力模式时，过焊缝过程仅需5s，极大的缩短了未光整长度。具体数据见下图：
上图3为减轧制力曲线：图为过焊缝减轧制力过程中由2000KN减到
400KN过程中时间为5S，曲线相当平滑。
⑥增加过焊缝过程中，不同轧制力设定下，采用不同的减轧制力给定的功能。2500KN以上轧制力，过焊缝过程中减为500KN；2500KN以下轧制力，过焊缝过程中减为400KN，以满足不同钢种的工艺要求。
⑦对于以前偶尔出现的过焊缝光整机不能闭合问题，在程序中进行优化，在焊缝过光整机5米后，自动启动闭合命令，以保证光整机过焊缝后的正常闭合。
⑧完善原有保护功能，对光整机各报警值进一步优化。
篇9
关键词: 连续热镀锌焊机焊轮电磁比例减压阀
中图分类号：TG434.1+1文献标识码： A
1 概述
马钢两条连续热镀锌Contionous Hot Dip Ggalvanising Line是跻身于世界最先进生产线的行列，也是马钢冷轧十一五建设的重点项目，主要生产汽车板、家电板、建筑板等产品，以汽车板、家电板为主体的高档板。我们的焊机是日本TMEIC公司的搭接焊机，在连续生产的过程中，焊机主要承担把前后钢卷焊接起来的功能。在焊机焊接带钢时，主要的动作由焊轮和碾压轮完成。
2 原理及故障分析
自从马钢镀锌线投产以来三年多，焊机一直工作很稳定。在2010年10月份以来，2#镀锌线焊机在焊接前测试时焊机操作面板上的焊轮压力值和标定值相差超出允许范围，在焊接1.0mm以上带钢时情况非常明显，由此造成焊机报警影响正常焊接。
对以上情况我们进行故障分析：
维护人员根据焊机机械压力表完全正常，只是触摸操作屏上显示的压力有误差的情况，初步判断是电气检测元件出现故障造成该现象出现。首先维护人员对其检测元件和电路板进行检测和校验，发现一切正常。于是技术人员针对此问题进一步分析，排除电气故障，把重点放在气动系统上焊轮下压回路上。（参见气动原理图）技术人员开始着重分析焊机上焊轮气动原理图上焊轮下压回路。在焊机焊接时上焊轮下压分两种情况1：高压状态 电磁阀2 SV123得电，
1 气缸 2、3电磁阀 4压力表5、6减压阀7电磁比例减压阀
8节流阀9压力开关10压力传感器
图 上焊轮工作气动原理图
电磁阀3 SV121得电，2：低压状态 电磁阀2SV122得电，电磁阀3 SV121得电。在焊接厚度不同的带钢时，上焊轮所用到的压力是不同的。当带钢比较薄的时候，是使用低压状态。工作原理是经过减压阀5减压至0.2MPa的气源接入气缸1的有杆腔，另一路气源经比例减压阀7和减压阀6减压至0.37左右（焊机出厂前调试的压力值，可能每个焊机都不一样），接入无杆腔实现低压状态。高压状态则只有比例减压阀7和减压阀6起作用，有杆腔直接接大气。气动回路被设计成这样原因的。当焊机焊接时上下焊轮压住搭接在一起带钢，通过电流融化带钢搭接处，把前后两卷带钢连接一起。在此过程中，上焊轮在遇到带钢不平整的地方或厚度不均匀的地方会跟着带钢的水平高度或厚度时焊轮压力有波动，上焊轮有微量的上下移动，会造成焊缝某个或某些焊点虚焊。有时当遇到厚带钢时，也会因为焊轮压力不稳定造成焊不透或虚焊。为了保证焊接的质量，电磁比例减压阀7会根据压力反馈值的电流大小对控制上焊轮的减压阀6的压力无级控制从而进行微量调整压力，保证焊接时上焊轮压力保持恒定从而确保高质量的焊缝，在生产时不会断带。由于此故障是在焊接厚带钢时出现，是属于高压状态下，我们只分析在高压状态下的回路气动元件阀和缸的动作，来进一步确定产生故障的元件。当高压状态电磁阀2 SV123得电，此回路不接入系统，排除减压阀5出现故障的可能，所以有可能是气缸无杆腔那路的减压阀有问题，也有可能减压阀后的压力表准确度有问题，或者它们都有问题，还有一种可能是电磁比例减压阀有问题。工作人员先检查压力表后发现压力表指示压力时候不准确，怀疑压力表可能有故障。于是维护人员更换新的压力表，发现新的压力表与旧的指示压力相比较有所降低，但仍然低于设定值。我们确定减压阀6发生故障不能使用，最终更换新的减压阀。在更换以后情况有些好转。但没有完全正常，说明还有问题。经过分析和研究我们把目标重点锁定在电磁比例减压阀7上。此减压阀是精确控制下焊轮压力，保证在焊接时焊轮压力保持稳定，起到压力补偿的作用。如果这个电磁比例减压阀7出现故障，减压阀6就无法实现准确调压，产生生产中的故障。我们判断这个电磁比例减压阀的阀芯可能有卡阻，造成不能调节和补偿焊接时上焊轮产生的压力波动，才出现上述故障。在更换电磁比例减压阀7后，按照调试说明调好压力，所有的故障都消失了。
3 处理方法
（1）由于电磁比例减压阀是精密控制元件，我们没有条件进行清理和维修，于是更换备件。此处情况特殊，必须将电磁比例减压阀压力调到出厂调试值，否则焊机无法工作，这个数值每个焊机不一样。在更换备件后上述故障完全消失，说明此故障就是电磁比例减压阀引起的。
（2）加强介质的清洁度。由于气动管道用都是碳钢管，虽然我们的压缩空气是仪表气，但是还是有水分的，时间长了，锈蚀物越积越多虽然不能对普通的换向阀造成危害，但是对这种比例减压阀杀伤力是很大的。因此建议在焊机的气源处增加气动三联件，提高进入焊机介质的清洁度，尽量减小杂质进入精密元件的机率。
4 结束语
由于现代化的生产线自动化程度很高，机械、液压及电气各专业知识相互有机融合的程度也比较高。往往一个故障需要几个专业的人员全力配合才能分析判断直到顺利解决，这也反映了一个现代化的生产线对维护人员的要求。我们流体专业人员只有熟悉掌握了液压和气动元件的特性和作用，才能独自或配合其他专业的人员简单快捷准确的分析判断并处理故障。
参考文献：
[1]姜继海等 液压与气压传动 北京：高等教育出版社2002.8
篇10
关键词：带头跟踪；速度控制；应用
1 概述
在一条现代化的连续带钢生产线的自动控制系统中，带头跟踪系统是冷轧机组入口段重要的组成部分。几乎所有的自动化带钢连续生产线，均需配备精确的带头跟踪系统用于控制产品的质量。在冷轧机组中，有些机组（例如热镀锌机组、连退机组）带钢来料很薄，一般在0.3毫米到2.0毫米之间。由于来料过薄，又有各种不同的材质。入口段虽然有矫直机来矫正带头、但是经过后面的夹送辊之后，带头依旧会发生上翘和下翘的情况，从而导致带头不能正常穿带。在无人监管的情况下，穿带自动步依旧进行，一旦上翘或下翘的带头误碰到相关设备，这时会导致大量的带钢堆积在相关设备处，严重影响生产，同时导致大量的废钢产生。等待操作人员发现堆钢现象，为时已晚。而要切除大量的废钢，费时费力，严重影响整条机组正常生产，造成不必要的经济损失。经与现场人员的讨论及分析，一致同意优化带头跟踪系统，一旦发生堆钢、误穿带或误碰撞相关设备时，系统自动发出诊断报警提示操作人员去处理带头，同时停止相关的穿带自动步。进一步起到减少误穿带事故的概率、减少大量产生堆钢的现象、防止带头发生误碰撞现象、提高生产效率和减少经济损失。
2 带头自动跟踪设计方案介绍
带钢带头跟踪系统是冷轧机组基础自动化控制系统的一个主要的、相对高级的功能。可以实现对在冷轧机组入口段跟踪区域内运行的所有带钢上的精确的位置跟踪。在一条现代化的连续带钢生产线上，一个优秀的带钢带头跟踪系统不仅仅可以极其精确地跟踪在机组中移动的带头位置，指挥机组设备的动作（如抬棍和压棍），提供整个机组的一个友善的人机界面。
2.1 采集传动速度
通过建立入口段主控PLC与传动之间Profibus网络，采集到了入口段的开卷机、夹送辊、转向辊和张力辊的速度。经过数据转换、单位换算成M/S.同时计算出每一个扫描周期内辊子所转动的距离。为今后计算出带钢带头所走的距离提供必要的数据。
2.2 采集入口段光栅信号
入口段的光栅信号在入口带头跟踪系统中起着重要的作用，既可以修正带头的实际位置又可以检测是否存在带钢。
2.3 分配入口各段距离
根据现场的实际情况，首先定义一个零点位置，一般来说选用入口剪刀为参考零点。依次测量出入口段各设备到入口剪的实际距离。同时我们采集了带头剪切信号、来自HMI和L2的剪切命令、手自动切换模式等重要信号。
2.4 带头跟踪系统
通过采集各类信号，经过巧妙逻辑组合。我们计算得出了入口带头实际所走的行程，通过与工控机的通讯，将跟踪的结果显示在HMI画面上。
3 带头自动跟踪及速度控制实现
3.1 编码器在带头跟踪的应用
编码器在机组运转期间，随着工作辊的转动，所绑定的编码器可以生成连续的脉冲信号。通过对脉冲进行连续的累积计数，可以描述带钢相对于工作辊的移动距离。通常，对于开卷机，带钢跟踪系统使用安装在速度辊上的编码器。对于安装在开卷机和转向辊上的脉冲生成器的脉冲测量精度（分辨率），其经验值分别为±0.1%和±1%。这些测量误差的产生是由于带钢在辊上出现的不期望的滑动。在带钢正向牵引辊上存在负滑动，反之，在带钢反向拖曳辊上存在正滑动。
为了实现精确的带钢带头跟踪，在机组入口段的重要位置处都安装有光栅探测器，用于执行必要的带头跟踪同步。带头跟踪同步可以修正编码器的累积误差和带钢在工作辊上所发生的滑动误差。
3.2 带钢步长计算
通过读取对应传动编码器的值，比较上一个扫描周期编码器的值与当前编码器的值，我们判断出带钢向前或向后。同r每0.5S读取一个所选传动的速度值，计算出0.5S内传动所走的距离，通过不断的累加传动所走的距离，即可得出带钢所走距离。我们将入口剪做为零点，入口剪到开卷机为负值，入口剪到焊机为正值。当开卷机开始开卷的时候，将带钢的位置初始化，对应的传动一动，即可得出带钢实际位置，每到一个光栅，实现一次实际位置校正。带钢跟踪系统将使用安装在开卷机或转向辊上的编码器来计算步长：
其中：StepLength：带钢步长；：一个带头跟踪程序的循环周期内编码器反馈值的变化量Δ=New-Old
New：当前周期所获得的编码器的位置反馈值。Old：上一周期所获得的编码器的位置反馈值。Li： 脉冲长度。单位脉冲的长度。脉冲长度是脉冲发生器的特征值，其值必须连续的发送到带钢跟踪系统的CPU。
3.3 入口段的带头穿带速度控制
入口段有三个速度控制器，对于入口段的三个部份，即公共通道（从2号转向夹送辊到入套），上通道（从1号开卷机到2号转向夹送辊），下通道（从2号开卷机到2号转向夹送辊）。图1是入口段单通道带头穿带速度控制曲线。
上通道开始上卷、穿带。当带头穿到剪刀位置停止，开始带头剪切。在完成带头剪切后，启动带头到焊机的定位。并将带头停在焊机。
4 带头自动跟踪优化设计
4.1 带头跟踪优化方案
在实际的冷轧机组的生产中，由于种种原因造成带头误穿带的现象。我们优化了入口段穿带速度控制系统和带头跟踪系统。两者巧妙的优化结合，把误穿带的损失降到了最小程度。
带头跟踪距离误差计算：
=S1-S2/S1%
：带头实际位置误差值；S1：光栅修正带头位置；S2：带头跟踪系统计算值。
如果值小于15%，那么我们一般认为是正常现象。入口段穿带自动步正常运行。
如果值大于等于15%，那么我们一般认为是异常现象，极其有可能是带头与设备碰撞或穿入到机械缝隙中等异常现象，造成了生产安全隐患。这时我们向入口穿带自动步发出一个制动停止命令，进而避免损失过大。与此同时通过HMI画面发出诊断报警，提醒操作人员人工检查带头是否异常。从而实现了自动检测误穿带的功能。
4.2 带头跟踪制动距离的计算
带钢从移动到停止，必须估算实际行程（制动距离）。这个制动距离取决于目前运行的实际速度、最大制动减速度以及在发出制动命令时系统所处的状态：加速、减速、恒速。
在定位开始时，首选产生一个检查，检查定位设定是否大于最小的制动距离。如果是就发出一个“快停”操作命令。
下面介绍在各种不同情况下的带头跟踪制动距离计算：
5 结束语
在没有优化带头跟踪之前，穿带在无人监管的情况下，一旦发生误穿带，会导致大量的堆钢，产生大量的带头废料，人工处理误穿带费时费力，同时会有损坏相关设备的可能性。
当优化带头跟踪系统后，带头跟踪值远远大于实际值后（15%），相关的穿带自动步停止，给操作工报警提示，人工干预穿带。排除了安全隐患，保护了相关设备，节约了穿带时间，大幅减少了带头废料的产生，提高了生产效率和经济价值。优化后的带头跟踪系统已在上海宝山钢铁股份有限公司及其下属的不锈钢分公司热镀锌机组上成功使用。经过长时间考核和检验，是一个精准、高效、可靠的系统。
参考文献