CN101665946A - 冷轧带钢酸洗紊流控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧带钢酸洗紊流控制装置及方法，压力计入口端与接在主喷酸管道上的侧喷酸阀连接，出口端连接侧喷酸管道，侧喷酸阀及压力计分别与外部计算机相连。根据带钢材质确定的最佳酸洗温度，设定带钢速度与紊流程度的关系，由计算机PLI10、ADC及PIC三个功能块进行数值转换和自动控制，通过自动调整侧喷酸阀和压力计，实现对带钢酸洗紊流程度的动态控制，避免带钢的过酸洗现象，提高冷轧板的表面质量；减少轧机断带造成的设备损坏，提高冷轧板的成材率和轧机作业率，年节约价值数百万元。
Description
技术领域
本发明属于冷轧酸洗技术领域，具体涉及一种用于控制冷轧带钢酸洗紊流的装置及其控制方法。
背景技术
冷轧带钢紊流酸洗技术是由德国MDS公司在1983年开发的，并于1984年应用于德国市场，紊流酸洗技术适合于冷轧低碳钢板、冷轧硅钢板等的酸洗处理。由于其具有酸洗时间短、热传导效率高、洗后带钢残留物少等特点，因此在德国、日本等国的冷轧厂得到广泛的应用。我国从二十世纪九十年代开始引进紊流酸洗技术，较之之前应用的浅槽酸洗，其紊流酸洗可极大提高带钢酸洗质量和酸洗速度。
然而，在现场实际应用过程中发现，酸洗工艺段的带钢运行速度是随着酸洗槽入口处活套内储存的带钢情况、轧机的轧制速度、酸液特性以及带钢钢种等诸多因素影响而动态变化的，为了保证酸洗效果，各厂家必须以人工方式设定酸洗槽最高酸洗温度以及最大的紊流程度，并按照这一最大值来控制，这样势必造成部分带钢的过酸洗缺陷，不仅直接影响带钢的表面质量和经济收益，而且由于过酸洗缺陷造成带钢通过轧机时断带的现象亦时有发生，既造成设备损坏，又降低了成材率。尤其是当酸洗前、后工序发生变化时，如更换剪刃、设备故障停机等，最大的酸洗紊流程度将造成更大的损失。
目前所用紊流酸洗装置的基本结构是酸液循环罐通过酸泵、流量计、加热器和主喷酸阀将酸液直接供给主喷酸管道，主喷酸管道再将酸液以紊流形式直接喷出。一旦主喷酸阀打开，则紊流程度亦基本确定，即使带钢运行速度减慢，主喷酸管道喷出的酸液也无法减少，即主喷酸管道喷出的酸液形成的紊流程度是不能改变的。其结果必将造成带钢的过酸洗现象。
经检索，迄今为止，对于酸洗的研究主要集中在各种酸洗设备的设计制造方法，以及热轧原料、酸液工艺参数对带钢酸洗效果的分析方面，尚未见有关紊流控制的资料记载及相关报道。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种能根据酸洗槽内相关条件的变化，自动调节紊流压力，控制供酸量，使各影响因素相互匹配并闭环控制，从而避免带钢过酸洗缺陷的酸洗紊流控制装置及其控制方法。
研究证明，决定酸洗质量的因素是酸洗温度、酸洗速度、紊流程度、带钢材质及酸液特性，而其中影响较大的是前三个因素。对于长期生产的冷轧厂来说，酸液特性及带钢材质是已知的，根据已知的酸液特性及带钢材质找出并确定对应的适宜(或最佳)酸洗温度并非难事。因此，影响因素中只有酸洗速度和紊流程度是需要控制的。酸洗速度取决于带钢运行速度；紊流程度决定于酸液流量，酸液流量则由酸液压力即紊流压力所决定。
为此，本发明所采取的技术解决方案是：
一种冷轧带钢酸洗紊流控制装置，包括主喷酸管道，还含有侧喷酸阀、压力计、侧喷酸管道和计算机。压力计入口端与接在主喷酸管道上的侧喷酸阀连接，出口端连接侧喷酸管道，侧喷酸阀及压力计分别与外部计算机相连。
上述冷轧带钢酸洗紊流控制装置的控制方法，其控制过程为：
首先，根据酸洗带钢材质和酸液特性，确定各材质带钢的适宜酸洗温度，并输入计算机。
然后，按照各材质带钢的适宜酸洗温度，实验确定酸洗槽内带钢运行速度与酸洗紊流压力之间的关系曲线，建立数学模型，并输入计算机曲线功能块PLI10控制***中；
计算机曲线功能块PLI10将输入的带钢运行速度转化为紊流设定压力；
压力计将检测数值经过计算机模数转换功能块ADC转换为侧喷酸管道紊流实际压力；
将紊流设定压力与紊流实际压力输入到减法器SUB中，减法器SUB将二者的差值输入到比例积分调节功能块PIC中，利用计算机比例积分调节功能块PIC控制器控制侧喷酸阀，对侧喷酸管道的紊流压力进行自动调整，从而实现冷轧带钢酸洗紊流的动态闭环控制。
确定带钢运行速度与酸洗紊流压力之间关系曲线的方法是：
在带钢适宜酸洗温度不变的条件下，将侧喷酸阀紊流压力分为若干等级，在每个压力等级上分别调整酸洗槽内带钢运行速度，找出在一定紊流压力下的适宜带钢速度，在坐标图上绘出对应数值，连接各点即可形成带钢速度与紊流压力间的关系曲线。
本发明根据各带钢材质确定的最佳酸洗温度，得出并设定带钢速度与紊流程度的关系，由计算机PLI10、ADC及PIC三个功能块进行数值转换和自动控制，通过自动调整侧喷酸阀和压力计，调节酸液压力并进行闭环***控制，实现对带钢酸洗紊流程度的动态控制。从而使影响酸洗质量的各个因素得到最佳匹配，避免了带钢的过酸洗现象，提高了冷轧板的表面质量；减少了轧机断带造成的设备损坏，提高了冷轧板的成材率和轧机作业率，年节约价值可达数百万元。且本发明结构简单，投资少、见效快，***反应灵敏，动作安全可靠，实现了全自动闭环控制。
附图说明
图1为冷轧带钢酸洗紊流控制装置结构示意图。
图2为冷轧带钢酸洗紊流控制程序图。
图中：1为酸洗循环罐，2为侧喷酸管道，3为压力计，4为主喷酸管道，5为侧喷酸阀，6为主喷酸阀，7为减法器。
具体实施方式
由图1可见，本发明冷轧带钢酸洗紊流控制装置，主要由侧喷酸阀5、压力计3、侧喷酸管道2、主喷酸管道4及外接计算机组成。主喷酸管道4经由主喷酸阀6、加热器、流量计和酸泵与酸洗循环槽1连接，由酸洗循环槽1供给并储存酸液。侧喷酸阀5接于主喷酸阀6后部的主喷酸管道4上；压力计3入口端与侧喷酸阀5连接，出口端连接侧喷酸管道2，侧喷酸管道2上还接有分喷酸管，以便向带钢喷洒酸液。侧喷酸阀5及压力计3还分别与外部计算机相连。外部计算机内分别装有PLI10曲线功能块、ADC模数转换功能块、PIC比例积分调节功能块及SUB减法器。侧喷酸阀5调节酸液流量，压力计3检测酸液压力，PIC控制侧喷酸阀5。
主喷酸管道4负责保持酸洗循环槽1内的酸液液位，并通过侧喷酸阀5向侧喷酸管道2提供酸液。侧喷酸阀5和侧喷酸管道2负责调节酸洗紊流压力，既保证酸洗带钢的全面浸泡，同时调节酸液流量，控制紊流压力。
结合图2对上述冷轧带钢酸洗紊流控制装置的控制方式及过程加以说明。
采用SIEMENS公司的STEP7或CFC编程语言均可实现控制过程。以CFC为例，其控制过程为：
首先，根据所要酸洗的带钢材质和酸液特性，确定各品种带钢的适宜酸洗温度，并输入计算机。一般来说，最佳的带钢酸洗温度范围在80℃～85℃之间。
然后，按照各材质带钢的适宜酸洗温度，实验确定带钢速度与紊流压力之间的最佳匹配数值，绘制酸洗槽内带钢运行速度与酸洗紊流压力之间的关系曲线。
建立数学模型，并预先将最佳关系曲线输入计算机曲线功能块PLI10控制***中。
计算机曲线功能块PLI10将输入的带钢运行速度转化为紊流设定压力。
压力计3将检测数值经过计算机模数转换功能块ADC转换为侧喷酸管道2紊流实际压力。
将紊流设定压力与紊流实际压力输入到减法器SUB7中，减法器SUB7将二者的差值输入到比例积分调节功能块PIC中。
利用计算机比例积分调节功能块PIC控制器控制侧喷酸阀5，对侧喷酸管道2的紊流压力自动进行调整，根据设定的最佳匹配数值供给酸液流量。
通过压力计3、减法器SUB7、PIC、侧喷酸阀5和ADC的连锁反应与自动调整，从而实现冷轧带钢酸洗紊流的动态闭环控制。
确定带钢运行速度与酸洗紊流压力之间关系曲线的方法为：
在酸洗温度一定的前提下，将侧喷酸阀紊流压力分为若干等级。例如0KPa、100KPa、200KPa、300KPa、400KPa、500KPa、600KPa、700KPa、800KPa八个等级，然后在每个压力等级上分别调整酸洗槽内带钢运行速度，即在压力不变的条件下，找出使带钢既不过酸洗，又不欠酸洗时的带钢速度。亦即对应各个压力等级时的最佳带钢速度。根据实验数据，在带钢速度与紊流压力坐标图上标出相应数值点，连接各点即可形成带钢速度与紊流压力间的关系曲线。
Claims (3)
1、一种冷轧带钢酸洗紊流控制装置，包括主喷酸管道，其特征在于，含有侧喷酸阀、压力计、侧喷酸管道和计算机；压力计入口端与接在主喷酸管道上的侧喷酸阀连接，出口端连接侧喷酸管道，侧喷酸阀及压力计分别与外部计算机相连。
2、按照权利要求1所述的冷轧带钢酸洗紊流控制装置的控制方法，其特征在于，控制过程为：
首先，根据酸洗带钢材质和酸液特性，确定各品种带钢的适宜酸洗温度，并输入计算机；
然后，按照各材质带钢的适宜酸洗温度，实验确定酸洗槽内带钢运行速度与酸洗紊流压力之间的关系曲线，建立数学模型，并输入计算机曲线功能块PLI10控制***中；
计算机曲线功能块PLI10将输入的带钢运行速度转化为紊流设定压力；压力计将检测数值经模数转换功能块ADC转换为侧喷酸管道紊流实际压力；
将紊流设定压力与紊流实际压力输入到减法器SUB中，减法器SUB将二者的差值输入到比例积分调节功能块PIC中，利用计算机比例积分调节功能块PIC控制器控制侧喷酸阀，对侧喷酸管道的紊流压力进行自动调整，从而实现冷轧带钢酸洗紊流的动态闭环控制。
3、根据权利要求2所述的冷轧带钢酸洗紊流控制方法，其特征在于，确定带钢运行速度与酸洗紊流压力之间关系曲线的方法为：在带钢适宜酸洗温度不变的条件下，将侧喷酸阀紊流压力分为若干等级，在每个压力等级上分别调整酸洗槽内带钢运行速度，找出在一定紊流压力下的适宜带钢速度，在坐标图上绘出对应数值，连接各点即可形成带钢速度与紊流压力间的关系曲线。
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