導語：如何才能寫好一篇鍍鋅帶鋼，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：電解清洗工藝、過程要素、要素控制

0 引言

鍍鋅機組接受上道冷軋來料帶鋼后，帶鋼表面存在軋制油以及運輸過程中產生氧化鐵皮，如果軋制油和鐵粉超過一定值，在退火時不能完全分解掉，將在鋼板表面形成結碳等缺陷，這些表面缺陷影響了鍍層的粘附性。通過有效的表面清洗清除這些表面缺陷保證了后續涂鍍后的帶鋼表面質量。而電解清洗是整個清洗系統中的重中之重，電解清洗同時具有化學清洗和機械清洗兩方面的功能，最大程度的對帶鋼表面進行去污除油。為了保證清洗的有效性，必須對清洗過程中的各個工藝參數進行控制，同時為了提高效益，保證清洗有效性的同時還要使其高效，這就對各工藝制度和現場操作人員提出了更高的要求。

1 電解脫脂液化學脫脂

1.1 堿性化學脫脂除油機理

化學清洗主要是用固定組分的脫脂劑配制成清洗介質.去除帶鋼表面粘附的污垢。脫脂劑主要由表面活性劑和作為助洗劑的氫氧化鈉、碳酸鈉、硼酸鈉、硅酸鈉等堿性化合物組成[1]。利用脫脂劑的皂化作用和乳化作用將帶鋼表面的油脂除去。

a皂化作用[2]：金屬表面油污中的動植物油（主要成分是硬脂酸），與堿生成硬脂酸鈉（即肥皂）和甘油，溶解進入堿性溶液，俗稱皂化反應，以除去工件表面油污[2]。

b乳化作用[2]：脫脂劑的重要組分是表面活性劑，礦物油靠其乳化作用而除去。表面活性物質吸附在界面上，憎水基團向著金屬基體，親水基團溶液方向，使金屬與溶液間界面張力降低，從而在流體動力等因素的作用下，油膜破裂變成細小的珠狀，脫離金屬表面，分散乳化以及分散到溶液中形成乳濁液。

c浸透作用（潤濕分散作用）[2]：皂化與乳化作用均系從油污表面逐步進行，而使堿性溶液浸透油脂內部，達到并潤濕帶鋼表面，增進了脫脂除油的效果。

1.2 電解化學脫脂控制因素

化學脫脂過程控制主要是對脫脂液的控制，既要考慮到脫脂液脫脂過程中的有效性，也要從成本控制的方面考慮到脫脂的高效性，因此，過程控制中需要關注脫脂液濃度、溫度、壓力和影響脫脂液消耗的因素。

1.2.1 濃度控制

堿液中堿含量的增加，可加速皂化反應的進行，有利于油污的去除，但也不宜過高[2]。濃度過高，會使肥皂的溶解度和乳化液的穩定性下降，反而降低了清洗效果，同時也會造成脫脂劑的浪費。

1.2.2 溫度控制

隨著溫度的上升，附著在金屬表面的油脂粘度不斷下降，流動性增加，所以油脂容易脫離，同時，隨著溫度的提高，清洗劑的導電性能增加并且促進堿的皂化反應，從而提高清洗性。但過高的溫度和過低的溫度都會導致泡沫的急劇增加[2]。

1.2.3 泡沫的損失

皂化反應的過程中會產生大量的泡沫，而這些泡沫會從循環槽的溢流口流失，此外循環槽液位的高度也影響到泡沫的流失[2]。為了防止泡沫的流失造成脫脂液的消耗，一方面選擇低泡的表面活性劑，減少泡沫的產生，也可以添加消泡劑來消除產生的泡沫；另一方面，更加合理的控制槽內的液位給泡沫存在于槽內的空間，使得一部分泡沫自行破裂。

1.2.4 為維護槽液清潔程度的排放

槽液的清潔程度直接影響到泡沫的產生和帶鋼清洗后的清潔程度，直接影響槽液的使用壽命，因此維持一定程度的槽液清潔度來保證泡沫的產生量和帶鋼的清潔程度，同時盡可能少的對堿液進行排放[2]。

2 電解機械脫脂

電解清洗依靠在帶鋼表面產生的氣泡附著在油污上，由于浮力作用，氣泡將油污帶離帶鋼表面。

2.1 電解機械脫脂原理

電解脫脂時鋼板本身并不直接帶電，而是借助于通直流電夾持帶鋼的電極柵板的電磁感應，使帶鋼帶電而發生電解反應。生產實踐證明，電化學除油的速度是化學除油速度的數倍，而且油污清除效果好。主要原因是電化學除油時，不論帶鋼作為陰極還是陽極，其表面上都析出大量氣體，實際上是電解水的過程[3]。

電流從極板經過脫脂液到達帶鋼，然后在帶鋼內部繼續前進，到達與出口部分的極板相對應的位置，并從帶鋼又經脫脂液到達另一極板。在入口部分與陽極極板相應的帶鋼，相對于陽極來說，電位為負，則為陰極。

在同樣電流下，陰極清洗在鋼絲表面產生的氣體體積是陽極清洗的兩倍，氣體對油污的作用是陽極清洗的兩倍，因此，陰極電解清洗產生的機械擦刷作用及對清洗液的攪拌作用都比陽極電解清洗大

2.2 電解機械脫脂過程影響因素

2.2.1 極板間距

間距的大小影響著電路產生的阻抗值，間距愈小電荷運動阻力愈小，有效能量愈大。反之，電荷運動阻力愈大，無效能耗愈大[2]。

Ei = D / （ Q 0-3 02 ）

式中，D為電流密度，H為帶鋼與極板間距，Q為電解質導電率

為了提高有效能，盡量減小極板間距，但是如果帶鋼與極板間距太小，由于帶鋼垂度或板形不好、高速運行張力波動等因素，容易造成帶鋼與極板接觸，產生電弧擊穿帶鋼現象，通常極板的間距在5公分左右。

2.2.2 電解時間

由于油污的脫離需要一定量的氣泡附著于污物的表面，而電解產生氣泡需要一個量的積累過程。如果極區長度太短，電解時間短，帶鋼表面產生的氣泡少達不到清洗效果。

2.2.3 電極切換

電極切換的主要作用是防止陰極產生的大量氫氣累集導致爆炸。同時，也是為了極板能夠自清洗，在電解過程中極板表面本身也產生氣泡，長時間累計形成一層氧化膜，阻礙了電流的傳導。電極切換有效防止了極板表面太臟而造成的清洗效果變差。現場生產中通常生產一卷帶鋼后進行一次極性的切換。

2.2.4 清洗液的流速

極板間的電解質的流動帶走了氣泡，同時進行了電解質的更換，增加了電導作用的有效性。具體方法一方面可增加在線槽的溢流；另一方面可以選擇合適的帶鋼速度，帶動液體的流動，速度的選擇要與電流密度相匹配。

2.2.5 極板長度

極板的長度必然大于來料的最大寬度，但是該長度對于窄料來說可能過寬，由于邊部積聚效應，邊部的電流大于中部電流，造成清洗不均。立式電解清洗可加邊緣罩，另一方面可以通過變頻控制控制極板不同部位的電流。

3 總結

為了能夠達到需要的清洗效果，首先在最初的設計過程中必須進行綜合考量，進行合理的設計。同時在后續的生產中，根據實際的生產情況來制定合理的工藝規程，保證脫脂液的清洗效果，保質同時高效，以提高整體電解清洗效率，降低生產成本。

參考文獻：

[1] 賈明鏡. 淺論八鋼熱鍍鋅機組脫脂清洗工藝. 金屬材料與冶金工程， 2010年8月， 第38卷第4期：25-28， 31.

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杜橋建設臨港新城條件日益成熟

產業發展具有較好的基礎。工業方面：杜橋眼鏡經過30年發展，其塊狀經濟在全國具有較強的競爭優勢；機械、繩纜、工藝品等產業也具有一定的生產規模。浙江省化學原料藥基地已初具規模，擁有上市公司華海、海翔、待上市公司永太化工、仙琚制藥等一大批骨干企業。農業方面：產業結構調整加快，大力發展高效農業，已有各類農業合作社20多家，擁有全國最大的西蘭花出口生產基地和發達的海洋捕撈業、灘涂養殖業。現代服務業方面：杜橋鎮是省級中心鎮，商貿業、服務業有一定的基礎，擁有浙江眼鏡城等各類專業市場20多家，近年來先后引進了華聯超市、耀達商場、肯德基、拉芳舍等一批高檔次商貿服務業項目，四星級國際大酒店、浙江國際眼鏡城已開始規劃建設。桃渚、上盤集鎮逐步擴大，桃渚國家級地質公園和南門坑4A級景區的旅游業發展已經進入實質性啟動階段。

區位交通優勢逐漸凸現。隨著臺金高速公路東延線的開工建設，83省道改建、甬臺溫高速公路復線、臺金鐵路東延至頭門島港區、椒江二橋等工程的相繼規劃建設，東部區塊陸上交通條件將得到進一步改善；臺州港臨海(頭門)港區的開工建設，將使東部區塊成為臺州海上交通的重要樞紐。依托陸海大交通，東部區塊能在更大的范圍、更深的程度承載周邊經濟發達地區的輻射和影響。

資源空間十分廣闊。東部擁有豐富的灘涂資源，目前已形成紅腳巖、北洋、南洋三大工業區及規劃中的頭門島港區，總面積約100平方公里，現已開發10平方公里，其中啟動區塊部分主要是利用廢鹽田、灰庫和灘涂圍墾前期所形成的未利用地，目前北洋涂、南洋涂在建圍涂約4.33萬畝。另外，還擁有長達243公里的海岸線。海島資源豐富，有面積500平方米以上島嶼107座，超過1平方公里島嶼5個，達島、白沙、洞港與頭門等處蘊藏著豐富的港口資源，其中頭門港具備2萬噸至5萬噸深水泊位條件。

管理體制不斷創新。2005年。臨海市委、市政府結合東部“三鎮一區”的區域特點和發展實際，對東部區域實施了區域調整和體制創新，設立東部區塊黨工委、管委會，并出臺了相應的政策措施。賦予管委會對所管理區域相應的開發事項管理權、協調權，負責對管理區域內鎮級干部管理、重大基礎設施統籌投資建設和年度經濟指標考核。與此同時，還設立了臨海港區管理委員會，負責開發建設北洋涂圍墾工程、疏港公路工程和港區碼頭工程。管理體制的創新，為建設臨港新城提供了組織保證。

建設臨港新城的目標定位

總體目標：到2010年，實現經濟總產值400億元，工業產值320億元以上，工商稅收8億元以上，城鎮人口達到13萬人；到2015年，經濟總產值達到1500億元，其中工業產值1000億元以上，重大基礎設施基本完成，基本建成溫臺沿海產業帶中創新活力最足、創新環境最佳、經濟活力最強、社會最和諧的現代化臨港新城。

經濟發展要實現臨海經濟從“內陸時代”向“陸海并舉時代”跨越。抓住溫臺沿海產業帶開發的契機，實施“港城聯動”的發展戰略，緊緊抓住核心戰略資源――頭門港區，推進“以港帶產、以產興城”的開發模式，大力發展由港航、臨港工業、港口物流、現代漁業、濱海旅游等產業有機組合而成的一種區域經濟，形成東部臨港區域的“增長極”，推進臨海新一輪經濟的高速協調發展。

城市發展要形成“一城、一港、四區”的空間布局，“一城”就是由海灣新區、上盤、南北洋產業區和圍涂新區4個組團而成，形成擁有山、海、湖、港、灣、峽6個典型的城市特色景觀，建成生態型城市。“一港”即頭門港，要建設現代化和信息化的深水轉運型港口，成為臺州未來的中心港區之一。“四區”包括杜橋片區、上盤片區、洞港產業區和紅腳巖產業區。其中，杜橋片區是臨港新城城市發展的基礎，形成設施完善、集“居住、產業發展、城市設施服務”為一體的綜合型城市片區；上盤片區依托疏港公路、頭門港區和白沙灣新區建設，發展成為宜居的生態型城市居住片區。

社會事業要堅持立足現實，把資源條件與社會事業、勞動力狀況結合起來，統籌人口、環境、資源與經濟社會協調發展，優先發展科技、教育事業，加快推進文化、體育、衛生等社會事業全面發展，社會文明程度明顯提高，可持續發展能力切實增強。

加快臨港新城建設，爭當“海上臺州”建設的主力軍

規劃為先，整體推進新城建設。規劃是龍頭，要在《臨海市域總體規劃》的指導下，在完成《臨海東部區域空間發展概念規劃》、《溫臺沿海產業帶臨海東部區塊總體規劃》的基礎上，加快修編完成《臨海市臨港新城規劃》、東部商業業態規劃、南洋涂和北洋涂建設規劃，著手編制《溫臺沿海產業帶臨海東部區塊產業發展規劃》、《臨海東部區塊船舶產業布局規劃》。堅持規劃高起點、高標準、高要求，主動與臺州市區和臨海市總體發展規劃銜接。遵照“長短結合、有序啟動、分期實施、整體推進”的開局思路，以南洋工業區塊、北洋工業區塊、杜橋南工業發展區和杜橋北工業(機械電子)發展區為重點發展區域，以臺州港臨海港區開發建設為突破口，大力發展臨港型產業，做好各功能區塊的規劃調整，集聚開發，整體推進。城市建設近中期以杜橋鎮區現有基礎設施和城市服務設施為基礎，加大投入，加快建設，提升杜橋鎮區的城市服務功能，遠期以海灣新區的開發為重點，最終形成“一港四區”的城市發展格局。

增量增質，加快產業轉型升級。加快眼鏡、機械、醫化等特色產業的轉型升級，積極推進產業功能區建設，加快眼鏡科技園和微小企業孵化基地建設，著力打造上規

模、集約化的眼鏡產業集聚基地，努力使杜橋鎮成為全國性的集研發、生產、銷售于一體的眼鏡產業中心；啟動建設杜橋北工業區，作為機械產業發展集聚平臺，引導企業從零部件加工向整機制造轉變：整合醫化產業，鼓勵醫化企業與國內外大中型企業合作。積極培育新興產業，加大招商引資力度，抓住大項目、好項目，把目標瞄準世界500強企業和國內中大型企業，充分利用東部區塊的資源優勢，重點發展技術含量高、產品附加值高的臨港型工業和裝備制造業：積極引進汽車及零配件、新型紡織機械、綠色能源工業、電子、機械等新興產業項目。扎實推進現代農業。進一步做精做強萬畝西蘭花基地、萬畝優質水果基地、萬畝油茶等優勢農業產業，培育區域特色高效生態農業；鞏固提升海洋漁業，積極穩妥發展遠洋捕撈業，大力發展標準魚塘，加快紅腳巖漁港建設；以桃渚旅游為中心，加快旅游基礎設施建設，發展臨港休閑旅游業。加快現代服務業業態規劃編制，明確三產功能區塊，實施杜橋老城區“退二進三”：加大三產項目引資力度。大力發展現代物流、連鎖經營、教育培訓等新型三產，建設新興市場，正確引導房地產市場健康發展。

加快建設，完善城市功能。近期重點是按照“南拓東進、改老建新”思路抓好杜橋城區建設，加快以濱海路為軸線的新區建設，不斷提升城市品位，加快建設杜橋國際大酒店、浙江國際眼鏡城等重點項目，完善、提高城市的服務功能和承載能力。同時，合理規劃建設整個東部區塊的水、電、汽、路等基礎設施，重點加快推進城市截污管網工程、臺金高速東延線、83省道改建工程、牛頭山引水工程、南北洋圍涂等各項在建重大工程建設進度；盡快啟動建設西湖新水廠、110kV金都變、220kV童燎變等項目，配合做好椒江二橋、甬臺溫高速復線、甬臺溫鐵路、疏港公路、港區碼頭等項目的前期工作，爭取早日開工。

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鍍鋅機組的生產工藝流程：步進梁運輸鋼卷鋼卷小車上料開卷機開卷切頭尾焊接入套電解清洗退火鍍鋅鋅層厚度控制（合金化）中間活套光整拉矯鈍化熱風干燥出套（切邊）涂油切分/取樣卷取步進梁運輸打捆和稱重成品庫。

由于鍍鋅機組具有工藝復雜、設備多、產品規格跨度大以及家電板和汽車板表面質量要求高等特點，生產計劃編制的好壞，直接影響了產品質量的好壞。隨著汽車板需求的增加和用戶要求的提高，高強鋼的生產量也在大幅增加，這就使生產組織的難度進一步加大，因此，對鍍鋅生產計劃的編制有很高的要求。

一、鍍鋅機組的工藝特征

帶鋼通過焊機焊接在生產線上連續運行，為了防止帶鋼在運行過程中出現開焊、跑偏等現象，這關系前后帶鋼的鋼種，規格銜接的規則；

帶鋼要在退火爐內經歷加熱和冷卻的過程，為了防止帶鋼在爐內瓢曲，這關系到不同鋼種，不同退火溫度的帶鋼連接的規則；

帶鋼在鋅鍋內鍍鋅后通過氣刀的控制來調整帶鋼表面鋅層的厚度，為了提高鋅層控制的合格率，這要求帶鋼鍍層厚度的連接必須遵循一定的規則；

對于帶鋼表面不同的鈍化處理方式，生產計劃的編排直接關系到鈍化方式的切換所帶來的生產成本的高低；

帶鋼在鋅鍋里直接貼著鋅鍋里的沉沒輥運行，沉沒輥由于長期浸沒在鋅液中輥面會產生一定的結瘤。為了防止沉沒輥輥面的結瘤在帶鋼表面留下壓痕，前后生產的帶鋼寬度必須遵循一定的原則；

對于兩個不同的產品類型：純鋅和鋅鐵合金產品。生產計劃的安排牽涉到合金化爐的是否投用、鋅鍋的切換以及檢修計劃的安排。

二、鍍鋅計劃編制考慮的主要因素及優化措施

1.產品類型

純鋅產品和鋅鐵合金產品的生產切換時需要停機更換鋅鍋。為了減少生產線的停、開機次數，對同一類型的產品要集中生產。

2.后處理方式

馬鋼2050mm熱鍍鋅機組的后處理方式分為：涂油、六價鉻鈍化和無鉻鈍化。后處理方式的不同牽涉到后處理藥液的準備，涂輥的更換。計劃編排時應充分考慮相同鈍化方式的產品集中生產，避免頻繁切換鈍化方式導致生產成本的提高。

3.帶鋼規格

帶鋼規格的變化，包括寬度和厚度的改變，將影響焊機的焊接、退火爐的加熱能力以及光整機的延伸率。如果規格跳躍太大，會導致焊機焊接不良以致帶鋼跑偏或者斷帶。因此應該根據各個設備所能承受的跳變范圍制定出相應的規格跳變規則。另一方面由于帶鋼在生產運行時要經過鋅鍋內的沉沒輥、輥涂輥、平整輥，每個輥子都有固定的換輥周期，計劃編制時應充分考慮每個輥子的換輥周期。尤其是鋅鍋內的沉沒輥在帶鋼由窄變寬時容易把鋅鍋里的鋅渣帶起附在帶鋼表面并在帶鋼表面留下沉沒輥印。因此在每次新更換沉沒輥時先安排1～2個班次的窄規格產品，待生產線穩定后再快速過渡到寬規格產品，在一個沉沒輥周期內，帶鋼寬度盡量由寬到窄安排生產。

4.帶鋼的鋼種

不同的鋼種有不同的成分和退火溫度。如果鋼種變化太頻繁會造成退火爐溫度的高低切換導致爐況不穩定、增加能耗，同時也增加了帶鋼在退火爐內跑偏和瓢曲的風險。在考慮后處理方式、規格過渡后，鋼種的變化應按照CQDQDDQEDDQDDQDQCQ逐漸過渡，使帶鋼平穩地升、降溫避免帶鋼在爐內發生瓢曲。另一方面，不同的鋼種強度不同導致焊接性能不同，因此帶鋼鋼種變化時在考慮退火溫度的同時也要考慮焊接性能。

5.鍍層厚度

通過控制氣刀的壓力、間距等參數來控制帶鋼的鍍層厚度。帶鋼鍍層厚度的數據通過鍍層測厚儀反饋數據。如果鍍層厚度發生變化，運行中的前后帶鋼鍍層厚度的切換不能瞬間完成，必須平穩過渡。如果鍍層厚度變換頻繁，致使氣刀參數頻繁改變，增加鍍層過渡時間，造成鋅液的浪費，也給氣刀的使用壽命造成一定的影響。計劃編制時，在考慮后處理方式、規格過渡和鋼種過渡后，也要考慮鍍層厚度的平穩過渡。

6.涂油方式

鍍鋅產品的涂油方式分為輕涂油、中涂油、重涂油和不涂油四種。通過靜電涂油機的在線、離線使用來控制帶鋼表面是否涂油。帶鋼表面的涂油量通過涂油機的噴頭來控制。為了減少涂油方式的切換次數，計劃編制時，在考慮后處理方式、規格過渡、鋼種過渡后和鍍層厚度后，相同涂油方式的鋼卷要安排在一起生產。

7.精細化高檔家電面板、汽車面板的生產組織

家電面板和汽車面板有很高的表面質量等級要求，必須進行精心的生產組織。鍍鋅外板一般在換完沉沒輥1～2天后的白班安排生產。在此時，設備剛檢修完，生產也已經趨于穩定，一切都在最佳狀態。在白班生產所有的相關技術和設備人員都在場，以便進行指導和確認設備狀況。外板應該集中生產，同時應該嚴格控制外板生產時的規格跳躍，做好外板間的過渡銜接。在最寬的外板生產前應安排5卷左右寬度大于或等于外板，厚度和鋼種跟外板相近 的帶鋼生產。為了防止外板生產時發生緊急狀況，在外板生產前應安排一組與外板規格相近，表面要求較低的物料做為備用計劃，以便及時調整計劃。

三、外部原因的影響

鍍鋅機組的計劃編制受原料供應的外部影響較大。如果鍍鋅機組計劃編制在低庫存情況下運行，容易造成過渡料短缺，規格和鋼種跳變不合理，從而影響生產線的穩定運行，對產品質量也造成一定的影響。因此優化鍍鋅計劃的編制，首先要優化原料供應的需求，為鍍鋅計劃編制提供前提保障。

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關鍵詞：氣刀 帶鋼鍍層厚度控制 模糊控制

中圖分類號：U37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0129-01

1 帶鋼鍍層厚度控制系統

帶鋼熱鍍鋅所用的主要設備有鋅鍋、沉沒輥、穩定輥以及爐鼻子，還有氣刀及調節裝置。在熱鍍鋅生產過程中，帶鋼通過爐鼻子進入鋅鍋中的鋅液進行浸鍍，經過沉沒輥后出鋅鍋，再通過穩定輥和氣刀，進入冷卻階段。氣刀是帶鋼鍍層厚度控制系統的核心設備。

下面以某鋼廠熱鍍鋅機組采用CLECIM公司所研發的氣刀系統為例介紹氣刀系統。氣刀系統主要包括氣刀體、移動和提升裝置等，分別位于鋼帶兩面。氣刀通過4臺交流無刷電機驅動前、后刀完成的，這樣可以控制氣刀與帶鋼之間的水平距離，以此控制帶鋼表面鍍層厚度。為了對帶鋼表面進行實時監測，鋼廠對熱鍍鋅機組配置了鍍層測厚儀。

2 鍍層厚度控制及模型

以鋼廠所采用的CLECIM 公司自行開發的經驗公式函數模型為例，對鍍層厚度控制系統的縱向平均控制進行分析。該鋼廠所采用的模型經驗公式為：

（1）

其中，T為鍍層厚度平均值，G為經驗值，k取決于帶鋼鍍層的類型，P為氣刀噴氣壓力，H為氣刀與帶鋼之間的水平距離，L為氣刀唇縫，V為工藝線速度，A為自適應系數。

工藝線速度僅與帶鋼種類等因素有關，為不可控變量，因此作為擾動量對其進行前饋控制。利用實際測量值與目標厚度相得出差值，并根據差值計算所需壓力P和水平距離H的補償量。這樣，便構成是一個帶有前饋的雙閉環控制結構。

在實際情況下，水平距離H調節的不當會造成氣流紊亂，最終影響鍍層均勻度。因此在控制過程中，以噴氣壓力為主控制量進行優先調節。為解決檢測信號的滯后問題使用了Smith預估器控制方法。其帶鋼鍍層厚度縱向平均控制系統框圖，如圖1所示。

現僅考慮原系統的鍍層厚度縱向平均控制，假定氣刀刀唇平均唇縫值是保持不變的，因此設計新的控制方案時使用簡化模型：（2），其中a，b，c為參數。取對數，取K=1，則模型轉化為：使用現場數據，則可以寫成：。使用普通的最小二乘算法，求出θ的估計量，并使其性能指標最優。以目標鍍層60 g/m2為例，根據現場采集數據進行參數估計，得出系統θ估計值為：把參數估計值代入式（2），得到鍍層厚度估計值并與現場采集的鍍層厚度實際值進行比較，其誤差基本保持在±1 g/m2。

3 模糊控制器設計方案

帶鋼鍍層縱向厚度控制目標是提高帶鋼縱向的平均鍍層厚度的精確度，噴氣壓力、帶鋼距氣刀的水平距離、工藝段線速度對其鍍層厚度均有影響。基于模糊控制在帶鋼鍍層縱向平均厚度的研究方便，現保持水平距離和工藝段線速度不變，僅考慮噴氣壓力和平均鍍層厚度之間的關系，并把被控制量的誤差、誤差變化作為模糊控制器的輸入。于是，可以得出基于模糊控制的系統結構，如圖2所示。

4 模糊控制系統的仿真與分析

根據上面分析，使用MATLAB/Simulink所提供的模糊邏輯工具箱，采用圖形界面可視化工具建立模糊控制器和傳統PID控制器進行仿真。現根據實際情況，設定帶鋼連續熱鍍鋅厚度T為60 g/m2，帶鋼線速度V為130 m/min，氣刀與帶鋼水平距離H為12 mm，刀與測厚儀之間的距離為120 m。若工藝線速度為130 m/min，則滯后時間為55 s，加上測厚儀掃描帶鋼時間為25 s，系統總滯后時間為80 s。系統采樣時間為20 s，滯后拍數為4拍。

5 結論

在帶鋼鍍層厚度縱向平均控制中，因傳統PID控制器需要非常精確的被控對象數學模型和現場多擾動現象，提出了使用模糊PID控制的設計方案以增強對現場的控制性能。仿真結果表明，模糊控制器與原控制器相比，調節時間短，超調減小，魯棒性增強。

參考文獻

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【關鍵詞】 設計 張力控制 機組協調控制 主令速度發生器

【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 簡介

金屬腐蝕與保護一直是工業生產中極受重視的傳統課題，每年都有大量金屬制品因腐蝕嚴重而報廢。解決帶鋼防腐問題的重要途徑之一是基板鍍鋅。熱鍍鋅因其耐腐蝕性能良好，使用壽命長且生產成本較低，在建筑、汽車制造、家用電氣、電子技術等眾多工業領域獲得廣泛應用。現代連續熱鍍鋅生產線所使用的基板大部分是未經熱處理的冷軋薄帶鋼，而鍍鋅對基板表面質量又有較嚴格的要求。鍍鋅過程不能掩蔽帶鋼表面缺陷，否則經深加工將會使其暴露和擴大。

2 生產線介紹

連續熱鍍鋅生產線是帶鋼在行進過程中被加熱、鍍鋅以連續生產鍍鋅帶鋼的成套裝備。生產線在退火爐前設置清洗段，采用電解脫脂，可將帶鋼表面油污完全去除；采用全輻射管還原爐加熱帶鋼，因而鍍鋅層的表面質量較好。機組設置3個立式活套，用于動態儲存帶鋼，緩沖和調節各段之間的生產節奏，確保機組連續生產。

機組主要由入口段、工藝段、平整段及出口段4部分組成（圖1）。

入口段：開卷機矯直機剪切機焊機1號張力輥入套。

工藝段：2號張力輥清洗段3號張力輥跳動輥退火爐鋅鍋水淬槽5號張力輥。

平整段：中間活套6號張力輥四輥平整機7號張力輥拉矯機8號張力輥后處理9號張力輥。

出口段：出套月牙剪圓盤剪10A號張力輥檢查臺10B號張力輥涂油機飛剪卷取機。

有些生產線還設置有剪切段。剪切段裝在機組尾部直接生產各種板材，帶鋼越過卷曲機進入剪切段入口處的活套坑，并經機械隊中后通過測厚儀進入矯直機，矯直后的帶鋼由飛剪按設定的定尺長度和速度剪成單張鋼板。鋼板經靜電涂油后在磁力皮帶運輸機和三條無磁皮帶運輸機上分選出成品和次品，成品堆垛到設定高度和重量便經稱重、包裝吊往倉庫。

3 自動化系統構成和控制方案

根據熱鍍鋅工藝要求，熱鍍鋅機組自動化系統須具備如下特點：全數字化、高速度、高響應、高可靠性、免費維護性強；系統兼容性強，開放性好，便于開發和擴展。

3.1 自動化系統概述

基礎自動化系統采用SIMATIC S7-400可編程邏輯控制器（PLC），包括機架、電源模塊、中央處理單元（CPU）、信號模塊、接口模塊、功能模塊、通訊模塊等。編程語言包括順序功能流程圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、指令表（STL）、梯形圖（LAD）以及基于連續功能圖編程語言（CFC）等。

人機接口（HMI）采用Server/Client結構，由1臺服務器、若干臺客戶機以及相關網絡設備組成。服務器管理著過程通訊、數據存貯以及與客戶機的通訊；客戶機作為操作站，顯示從服務器發出的數據，接受操作員的輸入，并將它傳送至服務器。人機接口軟件采用WinCC，包括服務器版、運行版和開發版。

系統網絡采用三級架構，HMI服務器與PLC之間通過工業以太網（TCP/IP，ISO/OSI）進行數據通訊，其最大通訊速率為100Mbps；HMI服務器與客戶機之間通過以太網（TCP/IP）進行數據通訊；現場總線采用標準Profibus-DP，其數據傳輸速率為9.6K～12Mbps，傳動裝置配有CBP2通訊模塊與PLC進行通訊。

傳動控制系統采用現代矢量控制（VC）的代表SIMOVERT MasterDrives 6SE70變頻裝置，主要由整流器、直流母線以及逆變單元三部分組成。逆變單元采用IGBT功率元件；整流器采用帶有預充電回路的晶閘管三相全控橋，傳動維護工具為Drive ES。為了提高輸出電流將兩臺具有相同額定電流的整流裝置并聯。制動方式采用能耗制動，用于機組緊急制動情況下系統處于發電狀態時產生的能量消耗，以確保直流母線不過壓。

3.2 配置特點

3.2.1 多CPU系統的應用

基于熱鍍鋅機組的復雜性，選擇較高級的CPU416-2作為PLC的中央處理器，并且采用多CPU系統，功能分配如（表1）：

3.2.2 自動化系統的控制功能

熱鍍鋅機組的的功能分成不同的單元，每個單元完成對應的功能，結構清晰，易于修改和維護。

（1）機組協調控制；機組協調控制（Line Coordination Control）主要功能有：操作模式處理；機組啟動和運行聯鎖條件的檢查確認；操作指令及設定值的選擇和下達；輔助傳動控制命令的產生；穿帶、甩尾、定位等自動順序控制；傳動的接通、關斷控制及狀態監視；成組及單獨點動操作；帶鋼位置監視等。

（2）主令速度發生器；主令速度發生器（Master Ramp Generator）主要功能有：速度和加速度斜坡的產生；根據機組協調控制的設定進行帶鋼尾部的自動減速以及帶鋼的自動定位；張力的斜坡處理及開卷機、卷取機、活套、張緊輥等的張力控制；靜張力和運行張力的自動處理；帶鋼的斷帶檢測；活套自動位置控制；傳動控制及通訊處理等。

一般來說，每一段均配有主控和順控CPU，機組協調控制和主令速度發生器在同一個主控CPU中實現，因為其功能是緊密銜接的。

（3）順序控制；順序控制（Support and Sequence Functions）的控制對象是與生產線速度、張力無關的設備，如電磁閥、恒速電機等。順控CPU將依據主控命令，對現場設備發出動作指令，同時監視其反饋信號，并將現場狀態在HMI畫面上進行顯示。順控CPU還負責除張力計外所有機電一體品的接口。

（4）儀表控制；儀表控制（Instrumentation and control）控制范圍包括清洗段、濕平整及高壓清洗系統、后處理段。I&C主要功能有：溫度、流量、壓力、液位、電導率的控制和監視。

（5）物料跟蹤（Material Tracking，MTR）；物料跟蹤（Material Tracking）可實現對其跟蹤區域內運行的所有帶鋼上的特殊點（如焊縫、缺陷等）的精確位置跟蹤及其鋼卷數據的精確跟蹤，還能為機組的其他控制設備激活新的設定值，并統計匯報機組的生產數據。

3.3 速度和張力控制

熱鍍鋅機組的核心控制對象是速度和張力。對處于相同工藝段的成組設備，要求各設備的線速度保持同步，即不論處于加速或減速過程中，各設備的線速度均要一致，為此使用主令速度發生器，用它的輸出作為所有被控設備的速度指令，只要控制該工藝段MRG的輸出和變化率，就控制了該工藝段的速度和加速度值。

機組運行模式包括穿帶（THRD）、運行（RUN）、保持（HOLD）正常停止（NS）、快停（QS）、緊停（ES）等；主令控制發生器將上述信號與“速度和加速度選擇”相結合，最終產生出按S曲線進行變化的速度信號，以防止不同的響應引起的張力波動。這種不同的響應是因不同的設備參數（如轉動慣量等）在加減速開始和結束時產生的，因此在加減速階段開始和結束處應有光滑曲線進行過渡，這樣才能確保具有平滑的切換特性，從而有效改善張力的控制性能。

為實現帶鋼在機組上的穩定傳送，或某一特定的工藝功能，例如平整機的延伸率控制等，工藝對帶鋼在機組中各個位置都有張力要求，這種要求是電氣實現機組張力控制的基礎。張力控制的基本思想是分段張力控制原理，每段使用一個張力控制器。

張力控制器的工作原理：首先計算張力設定值與張力實際值的偏差，然后經適當的控制算法，將偏差轉換為速度補償量疊加到速度控制環的速度給定上，速度控制環的速度檢測由電機所帶高精度編碼器完成，速度控制環的輸出經轉矩限幅作用于電流控制環，其輸出最終通過電機轉矩實現。一般張力控制有直接張力和間接張力二種控制方法，使用哪種方法取決于工藝控制要求和機組設備配置（張力計）。張力計測得的張力實際值在使用前需進行標定和平滑處理。間接張力控制中張力實際值是通過電機轉矩間接計算得到的。

3.4 電氣傳動控制

電氣傳動控制分為開卷卷曲控制、張力輥控制和活套控制，每一種控制方法不同。開卷卷曲的控制方法大同小異，都是依據卷徑大小來計算轉矩，并考慮到加減速轉矩、摩擦轉矩等的補償，來限定電機轉矩大小實現恒張力的控制，由于卷徑變化較大，電機可以在弱磁狀態下工作，有的電機的弱磁深度可以達到3以上。卷徑計算是開卷卷曲控制的基礎，包括轉動慣量、轉矩限幅等等功能都和卷徑息息相關。卷徑計算一般采用在開卷機或卷曲機的測速碼盤和一個導向輥碼盤做運算，并根據原有卷徑和卷徑變化量做加法運算并對計算結果進行修正得到計算卷徑的。因此必須有一初始的卷徑設定值。

開卷卷曲在機組運行時為張力控制模式，此時速度環飽和，控制系統由電流環進行調節，電機處于恒張力狀態。

張力輥有速度控制和張力控制二種控制方式。在機組中入口段、工藝段、平整段以及出口段均有主令速度輥。在速度控制方式下，要求張力輥組的多個傳動輥的作用力一致，輥的速度要實時保證同步。采用標準的雙閉環速度控制系統予以實現，速度環不允許飽和。除主令速度輥以外，其余張力輥均為直接張力控制。將張力調節器的輸出疊加到速度設定上，使速度環飽和，即速度環之外為張力環，張力調節器和速度調節器均為比例積分形式，以此來保證各個傳動輥的轉矩輸出一致。

活套卷揚的控制包括有活套小車位置調節器、帶鋼張力調節器。對于熱鍍鋅機組活套為單電機控制，因此不涉及到以及活套小車同步調節器。活套小車位置調節器的核心是行程預計算器，它依據活套卷揚的速度，計算出活套到達滿套或空套時所需要的行程值，位置調節器將這個值不斷與位置設定值進行比較，當二者相等時就給出滿套或空套信號，這個信號作用于速度控制器，通過改變入口段速度的最大限幅值控制小車位置。無論活套入、出口速度以及活套小車位置如何變化，活套中的帶鋼都必須保持恒定的張力，因此設有一個直接張力控制器作用于活套卷揚電機。其工作原理為：張力設定值與實際張力值進行比較，差值經比例積分調節器調節后作為轉速附加補償，通過調整卷揚電機速度達到調節張力的作用。直接張力的優勢在于無須考慮帶鋼厚度、摩擦力、彎曲損失和小車重量等因素對于控制系統的影響。

3.5 平整機的控制

為了消除帶鋼的屈服平臺，獲得良好的帶鋼平直度和合適的帶鋼表面粗糙度，本機組設置有四輥平整機，而延伸率是平整機的一個重要工藝指標，其控制精度直接與冷軋成品帶鋼的質量有關。所謂延伸率，指的是帶鋼平整后相對于平整前沿長度方向上的增長，公式如下：

式中：

ε為延伸率，

Ientry為帶鋼在平整機入口側的長度；I_exit為帶鋼在平整機出口側的長度；V_entry為帶鋼在平整機入口側的速度；V_exit為帶鋼在平整機出口側的速度。

平整機入、出口側各安裝有1個碼盤，分別對每個測量周期的帶鋼長度進行計數，以此確定帶鋼長度并計算出延伸率實際值。

延伸率控制方式有“軋制力控制”與“軋制力和張力控制”，前者用于厚帶鋼控制，后者則用于薄帶鋼控制，使用哪種模式由操作人員選擇。軋制力控制模式下，延伸率的設定值與實際值之間的偏差量經過轉換與限幅處理后作為平整機軋制力的附加設定值。兩個直接張力控制器在出口和入口區域保持帶鋼恒張力。如果L2下達的最大軋制力仍然不能達到設定延伸率，此時可以使用“軋制力和張力控制模式”，延伸率將通過附加軋制力和入出口側的附加張力進行控制。

平整機在“平整機不投用模式”下將處于打開狀態，出口張力控制器接通，入口張力控制器關斷。

3.6 拉矯機的控制

平整段出口設置有兩彎兩矯形式的拉矯機，其目的是獲得良好板形，改善材料各向異性，消除屈服平臺，阻止滑移線形成。前后張力輥的傳動方式為單獨驅動，控制方式有延伸率控制與張力控制。張力控制模式下，前后張力輥之間無速度差，為張力輥直接張力控制方式。延伸率控制模式下（延伸率定義同平整機），前后張力輥之間有了因為延伸率而產生的速度差，拉矯機入、出口側各安裝有1個PLG，分別對每個測量周期的帶鋼長度進行計數，這樣就可確定帶鋼長度并計算出延伸率的實際值。

3.7 二級計算機

二級計算機控制系統完成從三級計算機系統接收生產計劃和制造標準數據，同時配合基礎自動化的跟蹤系統完成生產控制。二級計算機主要功能包括生產計劃的執行、生產控制數據的計算和設定、生產數據的采集、鋼卷數據的生成和產品數據的發送。

二級計算機在接收到生產計劃后，同時接收到了生產順序，在基礎自動化申請鋼卷數據時，按計劃生產順序設定鋼卷數據，操作工人可以人工改變生產鋼卷順序，但二級要經過基本計算，滿足基本跟換產品規格要求。二級計算機在設定生產計劃內，包含了制造標準，即二級根據數據庫的基本數據和產品規格，計算該產品的生產控制參數，如各個張力區域張力，平整機的控制參數，圓盤剪控制參數等等。

二級計算機實施將鋼卷跟蹤和焊縫跟蹤的數據影射到二級計算機數據區內，并且定時采集焊縫跟蹤程序發送來的生產數據，將其同焊縫在生產線位置對應，這樣在二級數據庫內就形成了一個同帶鋼位置有關的產品生產過程數據，以上數據關系到產品制造過程中的質量跟蹤。

二級計算機在接收到基礎自動化發送來的帶鋼分切數據后，設定下一鋼卷的切割方式，焊縫切割還是分卷切割，在分卷切割時，向基礎自動化設定每個子卷長度，這樣基礎自動化可以按二級設定完成分卷，同時二級計算機根據母卷長度和子卷長度，進行優化切割計算保證每個子卷在成品要求范圍內，而不會產生廢品卷。

4 結語

速度和張力是熱鍍鋅機組自動控制中的兩個關鍵因素，如何提高二者的穩定性以及控制精度，對于保證機組的順利運行，發揮機組的產能，提高產品質量有著十分重要的意義。嚴謹的自動控制系統設計、可靠的控制方案和成熟的自動化產品使得機組電氣系統工作穩定、控制精度高，擴展性靈活，完全滿足生產要求，具有極大的推廣價值。

參考文獻：

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關鍵詞：退火爐燃燒控制 維護

l概述

帶鋼的連續退火工藝是為了消除帶鋼經冷加工過程中產生的硬化，改善帶鋼的機械性能，為下道工序的生產或加工提供保證；帶鋼經加熱后全部轉變成奧氏體成分，保溫一段時間后，再經冷卻，原子晶格完全重組，使帶鋼各方面的性能均得到改善。冷軋廠使用了三種結構的退火爐，而每一種退火爐在其控制系統及達到的效果方面都有其優異的一面，也會存在一些不足之處。

2立式退火爐工藝特點

冷軋廠熱鍍鋅線的立式退火爐由大多數由國外設計，其控制系統采用了德國西

門子技術。退火爐從工藝上分為預熱段，加熱段、均熱段、冷卻段、均衡段、出口段和爐鼻。預熱段位于退火爐的最前端。通過將爐內保護氣體抽出與RTF段燃燒的廢氣進行熱交換后，噴吹熱保護氣體到帶鋼表面預熱帶鋼。加熱段和均熱段中間有隔板與預熱段分開。加熱帶鋼到退火溫度，并根據帶鋼再結晶的要求保溫一段時間。可以控制加熱曲線，使溫度適合不同厚、薄規格的帶鋼加熱需要，不會發生熱瓢曲，在加熱全硬鋼時，可以關閉部分加熱區。冷卻段提供了四個循環回路，與帶鋼進行熱交換后，退火爐氮氣氫氣氣體被抽出爐腔，通過冷卻水一

保護氣體熱交換器冷卻降溫并最終通過吹風管吹到帶鋼兩側，將帶鋼冷卻到鍍鋅溫度460℃左右。均衡段和出口段緊接在噴射冷卻段后面，中間有隔板與噴射冷卻段分開。在帶鋼進入鋅鍋前，使用電子輻射管將其保持在需要的溫度。使帶鋼溫度均勻，保持良好的對中性，以恒定的張力進入鋅鍋。爐鼻提供了一個外部絕緣的加熱電阻(裝機功率16kw)用于補償鍍zn／Al期間的熱損失。爐鼻可作角度旋轉提升用于鋅鍋一鋅鋁鍋的更換。

3 臥式退火爐的工藝及燃燒控制

冷軋廠原l號鍍鋅線(現已改造為連退生產線)的臥式退火爐由日方中外爐設計，采用L集散控制系統。RTH段采用的是u型輻射管。退火爐結構如圖2：①廢氣預熱段(RwP)、②無氧化加熱段(NOF)、③輻射管加熱段(RTH)、④緩慢冷卻段(SC)、⑤氣體噴射冷卻段(GJS)、⑥低溫保持段(LTH)和⑦轉向輥段(，IIDS)。主要的燃燒加熱是在無氧化加熱段和輻射管加熱段。

3.1控制級別

其燃燒控制只有l級控制。控制模式分兩種：帶鋼溫度控制模式和區域溫度控制模式。兩種控制模式最終都是經過計算后將加熱需求轉化成燃氣量的增減來加以控制的。而燒嘴燃燒采用的是雙交叉限幅控制。

3.1.1雙交叉限幅控制

雙交叉限幅控制是用空氣流量控制煤氣流量，用煤氣流量控制空氣流量，二者相互制約形成回路控制。

1)燃料流量由實測空氣流量信號FA算出

限制空氣過剩的燃料流量下限值：B=(100―K3)／100•FA／(p)

不產生黑煙的燃料流量上限值：

D=(100+K1)／100•FA／(p)溫度調節器的輸出，即比較燃料流量信號A與B，選擇高的一方求出信號C，再比較信號c與D并選擇低的一方求出信號E，將它當作燃料的設定信號控制，從而維持最優燃燒。具體動作過程如下：在穩定狀態B

2)空氣流量由實測燃料流量信號FF算出：

限制空氣過剩的空氣流量上限值：

F=(100+K4)／100•FF

不產生黑煙的空氣流量下限值：

H=(100―K2)／100•FF

溫度調節器的輸出，即比較空氣流量信號A與F，并選擇低的一方，取得信號G，同時比較G與H，并選擇高的一方取K，然后把它乘上變換系數，空氣過剩系數，為空氣流量控制的設定值。關于參數Kl、K2、K3、K4的效果：K1、K3：限幅偏置值，防止因空氣流量脈動所引起的燃料流量控制的波動，改善溫度控制的響應特性。K2、K4：限幅偏置值，防止因燃料流量脈動所引起的空氣流量控制的波動，改善控制的響應特性。優點：當控制空氣閥門的氣彤電源故障，計算機模塊故障，助燃空氣系統故障，控制電纜故障，調節閥門本身故障等導致空氣調節閥關閉時，不會出現待空氣系統故障排除后重新點火時引起爆炸的可能，雙交叉限幅控制是一個安全燃燒控制系統。

缺點：1)該斗xL系統為十五年前的DCS產品，由于編程系統軟件和現在的計算機主流操作系統無法兼容，維護維修以及功能的擴充都十分困難，并且編程方法也是極其繁雜，橫河公司早已對該系統進行了換代，現有的備品備件也已無法滿足生產要求。

2)爐內氣氛露點偏高，帶鋼易氧化、熱效率較低、能源介質消耗大(其中氫的含量高達20～26％)。因NOF段的露點太高，常損壞分析儀。

3)點火時間長，不易成功地完全點火。這是由于長時間生產使用，煤氣管道積塵太多，導致點火時燒嘴的煤氣壓力平衡穩定調整存在一定的難度，且主燒嘴不能單個獨立控制。4)響應慢。與現場儀表測量的精度及響應快慢有直接的關系。

改進措施：針對以上缺點對應措施如下：

1)可采用當前主流操作系統s7―400系統替換原有的燦xL系統，操作員采用wINcC系統替換原來橫河斗xL的操作站。詳細技改措施可在實施計改前制定。

2)優化分析系統。增加分析預處理系統，采用先進的分析儀。比如采用Teledyne公司的Model3000TA微量氧分析儀，MMY 30型露點分析儀，提高測量精度。優化空／煤比，使煤氣充分燃燒，減少過剩氧。

3)定期清潔煤氣管道，總結點火經驗，提高點火效率。

4)換用靈敏性高的變送器。如新增0A爐已使用橫河公司的EJAllOA、EJAl20A等。優化采樣系統，定期對采樣系統進行清潔。

4結束語

熱鍍鋅一鋁生產線立式退火爐燃燒控制系統的成功投運及其穩定的運行，彌補了原連續熱鍍鋅工藝上的不足。提高了加熱效率，大幅降低了能耗，滿足了多種規格產品的加熱要求，提高了冷軋產品的市場競爭力。

參考文獻

1．韓昭滄．燃料及燃燒．冶金工業出版社，2006．2

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關鍵詞：系統優化 產品研發

1、 立項背景

唐鋼冷軋工程是國家十五重點工程，是唐鋼十一五期間發展的核心工程，是唐鋼產品結構調整的重大項目，該工程共有10條生產線，設計年產量250萬噸，冷軋工程的建設填補了唐鋼生產冷軋板材空白，在唐鋼的發展規劃中起著重要作用。該項目總投資約30億元人民幣。

其中3#鍍鋅線是冷軋項目的三期工程，由意大利DANIELI公司提供代表世界最先進的鍍鋅技術設備，該生產線包括日本三菱公司的焊機、美國BRICMONT公司的爐子、美國英達公司的鋅鍋、德國EMG公司的糾偏系統等關鍵設備，設計年產量40萬噸。工程從2006年10月開始安裝調試，并于2007年3月完成功能測試，2007年10月成功生產出第一卷鋁鋅板。生產產品包括CQ、DQ 、DDQ、HSLA鍍鋅（GI）和鋁鋅（GL）冷軋卷，產品規格為：0.3~1.6mm；產品寬度為：820~1650mm；鋼卷重量為：3~30t。

3#鍍鋅線自投產以來，運轉正常、生產穩定，充分體現了先進技術設備的優越性。但隨著國內市場需求的變化，1.5~2.0 mm的鍍鋅板、鋁鋅板逐漸走俏，為適應市場變化，滿足市場需要，廠領導果斷決定拓寬產品規格至2.0mm，并及時成立了攻關組積極開發新產品，于2008年6月完成了功能測試，實現了新產品研發。

2 、立題依據

3#鍍鋅線機械設備的整體設計、控制系統的硬件供貨、軟件設計、現場調試全部為外方提供，而且外方專家已經調試完畢。自投入生產以來，其鍍鋅產品已經達到國內一流水平，但是為了適應市場變化，拓寬產品規格，增加產品的競爭力，有很多問題擺在我們面前亟待解決。

要想將產品規格擴大至2.0mm，首先應當解決數據通訊、傳輸問題，例如PDI數據輸入、二級與一級之間的數據傳輸等；其次應當考慮裝機容量，例如主電機的額定功率、變頻器的功率等；第三解決線控問題，例如張力分配、速度控制、帶鋼跟蹤等；第四應當考慮所涉及到的單體設備的問題，例如焊機、氣刀、平整機等，在解決這些單體設備與生產線PLC之間的數據通訊、數據傳輸的基礎上，還要保證產品的質量。

3、 總體思路

本項目的目標是研發3#鍍鋅線的新產品、拓寬產品規格，實現1.6～2.0 mm鍍鋅板的生產以適應市場的需求。

3.1 對焊機進行系統優化，以保證超厚板帶鋼的焊縫質量。

3.2 對氣刀控制系統的優化，以保證超厚基板的鍍鋅質量。

3.3對平整機系統的優化，摸索出針對不同超厚基板所對應的軋制力和延伸率，以保證平整的效果。

3.4 對一級、二級界面的修改。

3.5 對生產線控制系統程序和參數的改進。

4、 技術方案

4.1對焊機系統進行優化

3#鍍鋅線采用日本三菱公司的窄搭接焊機，原理為電阻焊，使用上、下兩個焊輪用大電流將帶鋼融化，同時使用焊輪后面的碾壓輪將融化的帶鋼壓牢、平整，實現兩卷帶鋼的焊接。

要想實現超厚帶鋼的焊接，必須從多個方面考慮，如焊接電流、焊接速度、焊輪壓力、搭接長度、碾壓壓力、補償量等，通過對正常厚度帶鋼的焊接參數的研究，逐步測量，反復試驗，終于摸索出超厚帶鋼焊接時的主要技術參數。

實施方案：

（1） 加大焊接電流，觀察測量帶鋼熔化量。

（2） 減慢焊接速度以保證帶鋼充分融化。

（3） 加大焊輪壓力，使焊輪與帶鋼接觸充分。

（4） 增加搭接量，以保證前后兩卷帶鋼的接觸面積。

（5） 加大碾壓壓力，以保證焊縫的質量和焊縫的平整度。

（6） 增大補償量，以補償焊接時的帶鋼消耗。

4.2對平整機系統的優化

4.2.1 增加減壓模式控制

為實現工藝要求，技術人員在原有控制程序的基礎上，新增加變量近百個，新添程序段數處，程序修改多達100處，使得平整機實現了以下內容：

(1)在HMI上添加了減壓模式控制選項。

功能：當選擇此按鈕后，可以由傳輸指令發送到一級PLC控制系統，再由PLC控制系統傳遞到TDC控制系統，經TDC處理后，指揮平整機按照控制程序進行預定方案動作。

(2)在出口主控室和現場控制臺上添加減壓模式控制按鈕。

功能：方便操作工操作，現場操作時可以根據現場的實際情況，主要是焊縫的焊接質量，來及時的選擇操作模式。

(3)修改現場人機界面中Protool的設置。

功能：現場操作時，可以直觀的了解目前選用的控制方式，并且在更換設置后，可以直觀的看到，避免出現誤操作。

(4)對原有的PLC控制程序進行修改，并添加部分程序，具體操作為：

a 首先根據預先添加的現場硬件設施，進行網絡的調試工作；

b 其次在PLC程序中重新分配地址，與現場建立連接。

c 添加程序。

（5）對原有的PLC控制程序進行修改，并添加部分程序，具體操作為：

a 在TDC程序中建立與PLC的網絡連接。

b 添加與PLC對應點對點的地址。

c 添加TDC程序。

（6）程序完成后，使平整機具有以下功能：

a 操作人員選擇上添加的減壓控制模式后，平整機在運行過程中，能夠自動投入此項功能。

b 當焊縫不減速達到平整機時，平整機并不打開工作輥，而是以一合適的軋制力進行軋制。

c 優化完成后的控制系統，保證了平整機運行的穩定性。

d 添加并優化完成后的控制系統，不能與原控制系統中的控制模式發生沖突，能夠自由隨意的進行之間的切換。

4.2.2 設備改造

a 減壓控制模式要求焊機能保證較好的焊縫的質量，要求入口段的焊機的焊縫處理裝置必須調好，所以設備部門對焊機的焊縫處理裝置進行了設備改進，調整了焊縫質量。

b減壓控制模式要求液壓系統的精度要高，調整了HGC液壓缸上伺服系統的控制精度，即調整伺服閥的流速，并更換高精度的壓力傳感器等。

4.2.3現場電氣施工

添加兩套按鈕，并合理布線；在RIO控制柜中，添加西門子的ET200模塊，并分配地址。

4.2.4 制定平整規程

系統的優化過程中，為了生產出性能合格的鍍鋅卷，我們經過多次試驗，逐漸摸索出不同規格厚度，達到性能要求所對應的軋制力及延伸率。

4.3對生產線控制系統的優化

根據 DANIELI 設計，三期鍍鋅生產的產品規格來料厚度限制在0.3mm-1.6mm之間，也就是說只能生產來料厚度在0.3mm-1.6mm之間的產品，也就是說關于來料厚度大于1.6mm的產品工藝參數是在設計中是沒有給出的，同樣，控制系統也不包括和這些規格相關的控制軟件，連最基本的從一級、二級界面輸入該規格的PDI數據輸入接口都不存在，控制系統不能對生產線上超厚鋼卷進行跟蹤，控制系統不能準確下達各個設備的控制參數，尤其是生產線各個張力點參數的設定與優化。

4.3.1 原始一級、二級PDI輸入（見圖1）：

黃色部分為輸入的鋼卷信息，在Foreseen Thickness（厚度）一欄中鍵入1.65之后，系統提示錯誤，彈出對話框：數值超限，最小0.30，最大1.60。

由此可見鋼卷的PDI輸入和一級、二級的數據傳輸根本無法實現。

圖1

經過對三鍍鋅現場情況進行調查、實踐，并通過對控制系統進行分析研究，認為開發1.6mm以上的是可行的。為此，提出并實施了幾種調試方案，對控制程序進行了根本性地改進。通過改進后，已經實現了鋼卷PDI輸入。

4.3.2鋼卷的跟蹤和張力值設定

經過一步一步地修改、調試，目前，已經可以從一級界面輸入規格，鋼卷跟蹤系統能夠正常跟蹤，通過對控制程序和設定數據進行根本性的改進，達到了自動獲得設定工藝參數（包括張力設定等）的目的，冷試參數較正常；

在以后的熱試車過程中，又對平整機壓下時的平整機前后張力設定值進行了重點優化。目前，三鍍鋅生產線已經能夠按照客戶要求，將1.6mm-2.0mm厚度的基板進行鍍鋅。當然，要生產出一流產品還必須不斷摸索參數。

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[關鍵詞]光整機 現狀 程序優化

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0006-01

光整機是熱鍍鋅機組的重要設備，對鍍鋅后鋼卷表面質量和性能有重要作用。長期以來，唐鋼冷軋三鍍鋅光整機突發性事故較多，嚴重影響了正常生產，急待解決。

1、光整機現狀

①目前光整機系統內不存在有帶鋼清零的功能，在程序上未找到，需

要配置新的數據庫。

②光整機運行時軋制力偏差大。

③軋制力模式與延伸率模式相互切換過程中波動較大，影響帶鋼表面質量。

④光整機許多的報警信息無法真實反映。

⑤偶爾出現的過焊縫光整機不能閉合問題

二、光整機的程序優化

①重新標定軋制線，保證光整機軋制過程位置的準確性。

②完善程序實現無帶鋼清零功能，并詳細記錄了軋制力清零過程中的有關數據，便于日后檢查校準。

③對程序進行修改，完善HMI操作界面，增加有帶鋼清零功能。

④完善程序實現延伸率清零、軋制力清零功能。對軋制力模式、延伸率模式控制進行程序優化，對生產中兩種模式相互切換過程中出現的問題進行處理，并告知操作的步驟與方法。特別是在使用延伸率模式過焊縫過程中，為了避免過焊縫時延伸率控制過程中造成的異常波動，在開始7s先采用軋制力模式控制，帶穩定后轉為延伸率控制，極大的提高了帶鋼質量。

上圖1為程序完善前，軋制力控制切換到延伸率過程中，延伸率變化極不穩定。

上圖2為程序完善后，軋制力控制切換到延伸率控制過程中，延伸率、軋制力變化極其穩定。

⑤優化焊縫過光整機過程中伺服閥的響應時間、保護時間、控制斜坡等參數，使得焊縫過光整機過程中更加穩定。最大軋制力改變速率由1000kNps增加到1250kNps，光整機閉合速率由500 kNps增加至1000kNps。目前過焊縫過程中，采用減軋制力模式時，過焊縫過程僅需5s，極大的縮短了未光整長度。具體數據見下圖：

上圖3為減軋制力曲線：圖為過焊縫減軋制力過程中由2000KN減到

400KN過程中時間為5S，曲線相當平滑。

⑥增加過焊縫過程中，不同軋制力設定下，采用不同的減軋制力給定的功能。2500KN以上軋制力，過焊縫過程中減為500KN；2500KN以下軋制力，過焊縫過程中減為400KN，以滿足不同鋼種的工藝要求。

⑦對于以前偶爾出現的過焊縫光整機不能閉合問題，在程序中進行優化，在焊縫過光整機5米后，自動啟動閉合命令，以保證光整機過焊縫后的正常閉合。

⑧完善原有保護功能，對光整機各報警值進一步優化。

篇9

關鍵詞: 連續熱鍍鋅焊機焊輪電磁比例減壓閥

中圖分類號：TG434.1+1文獻標識碼： A

1 概述

馬鋼兩條連續熱鍍鋅Contionous Hot Dip Ggalvanising Line是躋身于世界最先進生產線的行列，也是馬鋼冷軋十一五建設的重點項目，主要生產汽車板、家電板、建筑板等產品，以汽車板、家電板為主體的高檔板。我們的焊機是日本TMEIC公司的搭接焊機，在連續生產的過程中，焊機主要承擔把前后鋼卷焊接起來的功能。在焊機焊接帶鋼時，主要的動作由焊輪和碾壓輪完成。

2 原理及故障分析

自從馬鋼鍍鋅線投產以來三年多，焊機一直工作很穩定。在2010年10月份以來，2#鍍鋅線焊機在焊接前測試時焊機操作面板上的焊輪壓力值和標定值相差超出允許范圍，在焊接1.0mm以上帶鋼時情況非常明顯，由此造成焊機報警影響正常焊接。

對以上情況我們進行故障分析：

維護人員根據焊機機械壓力表完全正常，只是觸摸操作屏上顯示的壓力有誤差的情況，初步判斷是電氣檢測元件出現故障造成該現象出現。首先維護人員對其檢測元件和電路板進行檢測和校驗，發現一切正常。于是技術人員針對此問題進一步分析，排除電氣故障，把重點放在氣動系統上焊輪下壓回路上。（參見氣動原理圖）技術人員開始著重分析焊機上焊輪氣動原理圖上焊輪下壓回路。在焊機焊接時上焊輪下壓分兩種情況1：高壓狀態 電磁閥2 SV123得電，

1 氣缸 2、3電磁閥 4壓力表5、6減壓閥7電磁比例減壓閥

8節流閥9壓力開關10壓力傳感器

圖 上焊輪工作氣動原理圖

電磁閥3 SV121得電，2：低壓狀態 電磁閥2SV122得電，電磁閥3 SV121得電。在焊接厚度不同的帶鋼時，上焊輪所用到的壓力是不同的。當帶鋼比較薄的時候，是使用低壓狀態。工作原理是經過減壓閥5減壓至0.2MPa的氣源接入氣缸1的有桿腔，另一路氣源經比例減壓閥7和減壓閥6減壓至0.37左右（焊機出廠前調試的壓力值，可能每個焊機都不一樣），接入無桿腔實現低壓狀態。高壓狀態則只有比例減壓閥7和減壓閥6起作用，有桿腔直接接大氣。氣動回路被設計成這樣原因的。當焊機焊接時上下焊輪壓住搭接在一起帶鋼，通過電流融化帶鋼搭接處，把前后兩卷帶鋼連接一起。在此過程中，上焊輪在遇到帶鋼不平整的地方或厚度不均勻的地方會跟著帶鋼的水平高度或厚度時焊輪壓力有波動，上焊輪有微量的上下移動，會造成焊縫某個或某些焊點虛焊。有時當遇到厚帶鋼時，也會因為焊輪壓力不穩定造成焊不透或虛焊。為了保證焊接的質量，電磁比例減壓閥7會根據壓力反饋值的電流大小對控制上焊輪的減壓閥6的壓力無級控制從而進行微量調整壓力，保證焊接時上焊輪壓力保持恒定從而確保高質量的焊縫，在生產時不會斷帶。由于此故障是在焊接厚帶鋼時出現，是屬于高壓狀態下，我們只分析在高壓狀態下的回路氣動元件閥和缸的動作，來進一步確定產生故障的元件。當高壓狀態電磁閥2 SV123得電，此回路不接入系統，排除減壓閥5出現故障的可能，所以有可能是氣缸無桿腔那路的減壓閥有問題，也有可能減壓閥后的壓力表準確度有問題，或者它們都有問題，還有一種可能是電磁比例減壓閥有問題。工作人員先檢查壓力表后發現壓力表指示壓力時候不準確，懷疑壓力表可能有故障。于是維護人員更換新的壓力表，發現新的壓力表與舊的指示壓力相比較有所降低，但仍然低于設定值。我們確定減壓閥6發生故障不能使用，最終更換新的減壓閥。在更換以后情況有些好轉。但沒有完全正常，說明還有問題。經過分析和研究我們把目標重點鎖定在電磁比例減壓閥7上。此減壓閥是精確控制下焊輪壓力，保證在焊接時焊輪壓力保持穩定，起到壓力補償的作用。如果這個電磁比例減壓閥7出現故障，減壓閥6就無法實現準確調壓，產生生產中的故障。我們判斷這個電磁比例減壓閥的閥芯可能有卡阻，造成不能調節和補償焊接時上焊輪產生的壓力波動，才出現上述故障。在更換電磁比例減壓閥7后，按照調試說明調好壓力，所有的故障都消失了。

3 處理方法

（1）由于電磁比例減壓閥是精密控制元件，我們沒有條件進行清理和維修，于是更換備件。此處情況特殊，必須將電磁比例減壓閥壓力調到出廠調試值，否則焊機無法工作，這個數值每個焊機不一樣。在更換備件后上述故障完全消失，說明此故障就是電磁比例減壓閥引起的。

（2）加強介質的清潔度。由于氣動管道用都是碳鋼管，雖然我們的壓縮空氣是儀表氣，但是還是有水分的，時間長了，銹蝕物越積越多雖然不能對普通的換向閥造成危害，但是對這種比例減壓閥殺傷力是很大的。因此建議在焊機的氣源處增加氣動三聯件，提高進入焊機介質的清潔度，盡量減小雜質進入精密元件的機率。

4 結束語

由于現代化的生產線自動化程度很高，機械、液壓及電氣各專業知識相互有機融合的程度也比較高。往往一個故障需要幾個專業的人員全力配合才能分析判斷直到順利解決，這也反映了一個現代化的生產線對維護人員的要求。我們流體專業人員只有熟悉掌握了液壓和氣動元件的特性和作用，才能獨自或配合其他專業的人員簡單快捷準確的分析判斷并處理故障。

參考文獻：

[1]姜繼海等 液壓與氣壓傳動 北京：高等教育出版社2002.8

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關鍵詞：帶頭跟蹤；速度控制；應用

1 概述

在一條現代化的連續帶鋼生產線的自動控制系統中，帶頭跟蹤系統是冷軋機組入口段重要的組成部分。幾乎所有的自動化帶鋼連續生產線，均需配備精確的帶頭跟蹤系統用于控制產品的質量。在冷軋機組中，有些機組（例如熱鍍鋅機組、連退機組）帶鋼來料很薄，一般在0.3毫米到2.0毫米之間。由于來料過薄，又有各種不同的材質。入口段雖然有矯直機來矯正帶頭、但是經過后面的夾送輥之后，帶頭依舊會發生上翹和下翹的情況，從而導致帶頭不能正常穿帶。在無人監管的情況下，穿帶自動步依舊進行，一旦上翹或下翹的帶頭誤碰到相關設備，這時會導致大量的帶鋼堆積在相關設備處，嚴重影響生產，同時導致大量的廢鋼產生。等待操作人員發現堆鋼現象，為時已晚。而要切除大量的廢鋼，費時費力，嚴重影響整條機組正常生產，造成不必要的經濟損失。經與現場人員的討論及分析，一致同意優化帶頭跟蹤系統，一旦發生堆鋼、誤穿帶或誤碰撞相關設備時，系統自動發出診斷報警提示操作人員去處理帶頭，同時停止相關的穿帶自動步。進一步起到減少誤穿帶事故的概率、減少大量產生堆鋼的現象、防止帶頭發生誤碰撞現象、提高生產效率和減少經濟損失。

2 帶頭自動跟蹤設計方案介紹

帶鋼帶頭跟蹤系統是冷軋機組基礎自動化控制系統的一個主要的、相對高級的功能。可以實現對在冷軋機組入口段跟蹤區域內運行的所有帶鋼上的精確的位置跟蹤。在一條現代化的連續帶鋼生產線上，一個優秀的帶鋼帶頭跟蹤系統不僅僅可以極其精確地跟蹤在機組中移動的帶頭位置，指揮機組設備的動作（如抬棍和壓棍），提供整個機組的一個友善的人機界面。

2.1 采集傳動速度

通過建立入口段主控PLC與傳動之間Profibus網絡，采集到了入口段的開卷機、夾送輥、轉向輥和張力輥的速度。經過數據轉換、單位換算成M/S.同時計算出每一個掃描周期內輥子所轉動的距離。為今后計算出帶鋼帶頭所走的距離提供必要的數據。

2.2 采集入口段光柵信號

入口段的光柵信號在入口帶頭跟蹤系統中起著重要的作用，既可以修正帶頭的實際位置又可以檢測是否存在帶鋼。

2.3 分配入口各段距離

根據現場的實際情況，首先定義一個零點位置，一般來說選用入口剪刀為參考零點。依次測量出入口段各設備到入口剪的實際距離。同時我們采集了帶頭剪切信號、來自HMI和L2的剪切命令、手自動切換模式等重要信號。

2.4 帶頭跟蹤系統

通過采集各類信號，經過巧妙邏輯組合。我們計算得出了入口帶頭實際所走的行程，通過與工控機的通訊，將跟蹤的結果顯示在HMI畫面上。

3 帶頭自動跟蹤及速度控制實現

3.1 編碼器在帶頭跟蹤的應用

編碼器在機組運轉期間，隨著工作輥的轉動，所綁定的編碼器可以生成連續的脈沖信號。通過對脈沖進行連續的累積計數，可以描述帶鋼相對于工作輥的移動距離。通常，對于開卷機，帶鋼跟蹤系統使用安裝在速度輥上的編碼器。對于安裝在開卷機和轉向輥上的脈沖生成器的脈沖測量精度（分辨率），其經驗值分別為±0.1%和±1%。這些測量誤差的產生是由于帶鋼在輥上出現的不期望的滑動。在帶鋼正向牽引輥上存在負滑動，反之，在帶鋼反向拖曳輥上存在正滑動。

為了實現精確的帶鋼帶頭跟蹤，在機組入口段的重要位置處都安裝有光柵探測器，用于執行必要的帶頭跟蹤同步。帶頭跟蹤同步可以修正編碼器的累積誤差和帶鋼在工作輥上所發生的滑動誤差。

3.2 帶鋼步長計算

通過讀取對應傳動編碼器的值，比較上一個掃描周期編碼器的值與當前編碼器的值，我們判斷出帶鋼向前或向后。同r每0.5S讀取一個所選傳動的速度值，計算出0.5S內傳動所走的距離，通過不斷的累加傳動所走的距離，即可得出帶鋼所走距離。我們將入口剪做為零點，入口剪到開卷機為負值，入口剪到焊機為正值。當開卷機開始開卷的時候，將帶鋼的位置初始化，對應的傳動一動，即可得出帶鋼實際位置，每到一個光柵，實現一次實際位置校正。帶鋼跟蹤系統將使用安裝在開卷機或轉向輥上的編碼器來計算步長：

其中：StepLength：帶鋼步長；：一個帶頭跟蹤程序的循環周期內編碼器反饋值的變化量Δ=New-Old

New：當前周期所獲得的編碼器的位置反饋值。Old：上一周期所獲得的編碼器的位置反饋值。Li： 脈沖長度。單位脈沖的長度。脈沖長度是脈沖發生器的特征值，其值必須連續的發送到帶鋼跟蹤系統的CPU。

3.3 入口段的帶頭穿帶速度控制

入口段有三個速度控制器，對于入口段的三個部份，即公共通道（從2號轉向夾送輥到入套），上通道（從1號開卷機到2號轉向夾送輥），下通道（從2號開卷機到2號轉向夾送輥）。圖1是入口段單通道帶頭穿帶速度控制曲線。

上通道開始上卷、穿帶。當帶頭穿到剪刀位置停止，開始帶頭剪切。在完成帶頭剪切后，啟動帶頭到焊機的定位。并將帶頭停在焊機。

4 帶頭自動跟蹤優化設計

4.1 帶頭跟蹤優化方案

在實際的冷軋機組的生產中，由于種種原因造成帶頭誤穿帶的現象。我們優化了入口段穿帶速度控制系統和帶頭跟蹤系統。兩者巧妙的優化結合，把誤穿帶的損失降到了最小程度。

帶頭跟蹤距離誤差計算：

=S1-S2/S1%

：帶頭實際位置誤差值；S1：光柵修正帶頭位置；S2：帶頭跟蹤系統計算值。

如果值小于15%，那么我們一般認為是正常現象。入口段穿帶自動步正常運行。

如果值大于等于15%，那么我們一般認為是異常現象，極其有可能是帶頭與設備碰撞或穿入到機械縫隙中等異常現象，造成了生產安全隱患。這時我們向入口穿帶自動步發出一個制動停止命令，進而避免損失過大。與此同時通過HMI畫面發出診斷報警，提醒操作人員人工檢查帶頭是否異常。從而實現了自動檢測誤穿帶的功能。

4.2 帶頭跟蹤制動距離的計算

帶鋼從移動到停止，必須估算實際行程（制動距離）。這個制動距離取決于目前運行的實際速度、最大制動減速度以及在發出制動命令時系統所處的狀態：加速、減速、恒速。

在定位開始時，首選產生一個檢查，檢查定位設定是否大于最小的制動距離。如果是就發出一個“快停”操作命令。

下面介紹在各種不同情況下的帶頭跟蹤制動距離計算：

5 結束語

在沒有優化帶頭跟蹤之前，穿帶在無人監管的情況下，一旦發生誤穿帶，會導致大量的堆鋼，產生大量的帶頭廢料，人工處理誤穿帶費時費力，同時會有損壞相關設備的可能性。

當優化帶頭跟蹤系統后，帶頭跟蹤值遠遠大于實際值后（15%），相關的穿帶自動步停止，給操作工報警提示，人工干預穿帶。排除了安全隱患，保護了相關設備，節約了穿帶時間，大幅減少了帶頭廢料的產生，提高了生產效率和經濟價值。優化后的帶頭跟蹤系統已在上海寶山鋼鐵股份有限公司及其下屬的不銹鋼分公司熱鍍鋅機組上成功使用。經過長時間考核和檢驗，是一個精準、高效、可靠的系統。

參考文獻