[發明專利]一種熱鍍鋅氣刀噴射介質切換動態控制方法

在審

• 申請號: 201610802951.X
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN107794480A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張巖;吳鯤魁;高健;宋林;曹忠華;侯永剛;許寒冰
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C23C2/20
• 分類號: C23C2/20
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于自動控制技術領域，尤其涉及一種用于熱鍍鋅線氣刀噴射介質無擾切換的動態控制方法。

背景技術

應用于汽車工業的帶鋼防腐工藝正由熱浸鍍鋅迅速地取代電鍍鋅。對噴漆車身面板的外表面要求光滑且無疵點，使用氮氣氣刀取代空氣氣刀可以獲得更高的表面質量，同時客戶反映使用氮氣氣刀不僅可以提高質量，而且提高了鍍鋅帶鋼速度。GI鍍鋅板是普通鍍鋅板，沒有經過鋅層擴散退火處理，涂層結果為鋼基加合金層加純鋅層，這種鍍鋅板用于家電行業，應用壓縮空氣作為氣刀介質就可滿足鍍鋅帶鋼表面質量要求。然而，GA鍍鋅板是合金化鍍鋅板，是在熱浸鍍鋅后，再對鋅層進行擴散退火，經過鋅層退火后，基板中的鐵擴散到鋅層，涂層完全成為Zn-Fe合金層，用于汽車行業推薦使用氮氣作為氣刀介質，可以提高鍍鋅汽車板的表面質量。

目前，為節約成本，要求熱鍍鋅生產線既能生產家電鍍鋅板也能生產高端汽車鍍鋅板，所以都配置兩套氣刀介質的氣源供給機構，在鍍鋅品種變換時，能夠實現快速無擾的氣刀噴射介質切換。同時，氮氣氣刀需要大量的氮氣，也迫使用戶去研究如何降低氮氣的用量，特別是在氮氣與壓縮空氣轉換過程，實現快速平穩的氣源切換，提高氮氣的損耗，更有利于節能降耗。

與氣刀鍍層厚度控制的高速發展相比，氣刀噴射介質切換控制技術尚在起步階段，由于氣源供給側結構和控制策略的問題，國內此領域的控制精度普遍不高，實現有效快速平穩工業應用的較少。國外以FOEN公司和DUMA公司為代表開發的氣源切換控制系統，應用壓縮空氣為變頻傳動風機供給，而氮氣以壓力調節閥作為供給方式，通過兩套系統之間的手動開關閥進行切換，控制過程速度較慢，且經常發生切換擾動異常，所以其控制精度不高。為提高氣刀介質切換過程控制精度，本發明對現有控制系統進行研究，利用切換值和保持值的匹配設計達到無死區切換的目的，并通過合理的順序控制過程實現快速平穩的過渡過程，減少了在切換過程出現的氮氣損耗，提高鍍鋅產品的表面質量。

發明內容

本發明提出一種適合于熱鍍鋅氣刀空氣和氮氣的氣源切換動態控制方法，其目的在于解決熱鍍鋅生產過程中，在兩種氣源切換時出現的響應慢和產生擾動問題，實現空氣和氮氣之間的無擾動平穩切換，減少氣源切換過程的氮氣損失，提高高端熱鍍鋅產品的表面質量和熱鍍鋅生產效率。

為此，本發明所采取的技術解決方案是：

一種熱鍍鋅氣刀噴射介質切換動態控制方法，其特征在于：

(1)增設噴射介質切換控制裝置

在上氣刀和下氣刀提供氮氣的氮氣系統的氮氣過濾器后部管道上，依次安裝有氮氣主開關閥、氮氣壓力調節閥、氮氣旁通開關閥和氮氣副開關閥，氮氣系統采用氮氣壓力調節閥控制；在連接上氣刀和下氣刀的壓縮空氣系統管道上分別增設變頻電機、空氣風機、空氣旁通壓力調節閥及空氣主開關閥，壓縮空氣系統采用變頻電機控制空氣風機調節；

(2)整個噴射介質切換過程分為氮氣-空氣切換過程和空氣-氮氣切換過程兩種控制方式；

(3)帶鋼焊縫跟蹤到達氣刀處時開始觸發氣源切換功能，其具體控制過程為：

氮氣-空氣切換過程控制：

a.系統接到氣源切換觸發信號，首先打開空氣旁通壓力調節閥；

b.設定空氣旁通調節閥開度為70±2％，啟動變頻電機和空氣風機，并設定到預控值；

c.按照每秒調節10±1％的速度，關閉空氣旁通調節閥；

d.打開空氣主開關閥；

e.關閉氮氣副開關閥；

f.關閉氮氣主開關閥，同時設定氮氣壓力調節閥的開度為零；

空氣-氮氣切換過程控制：

a.系統接到氣源切換觸發信號，首先打開氮氣主開關閥及氮氣旁通開關閥；

b.氮氣壓力調節閥調整到壓力預控狀態；

c.氮氣副開關閥打開，氮氣旁通開關閥關閉；

d.變頻電機轉速按照設定速度斜坡下降，直至變頻電機轉速小于100m/min；

e.空氣主開關閥關閉；

f.空氣旁通調節閥打開，變頻電機停止。

本發明的有益效果為：

本發明通過氮氣壓力調節閥預設參考值、空氣風機電機的預設壓力值以及工作方式切換點的轉速斜坡函數的設定，提高氣刀氣源切換的控制精度；采取氮氣切換到空氣和空氣切換到氮氣的兩種設定方法，為生產鍍鋅汽車板的氮氣噴吹切換提供了一種新的方法。