CN115584457A - 一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置和方法，包括溢流槽、液位井和抽锌泵，溢流槽的两端分别设有隔板，分隔为两个单独的溢流回路，液位井为两个分别对应于溢流槽的操作侧和传动侧设置，液位井正上端安设激光测距传感器，抽锌泵为两台，每台抽锌泵均通过三叉管与对应侧的液位井及溢流回路相连通，本发明通过液位井的液位的测量，消除了环形溢流形式下只能进行锌锅液位测量的影响，同时实现了内液位测量的锌液面闭环控制加锌。
Description
技术领域
本发明属于热镀锌相关装备的技术领域，尤其涉及一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置和方法。
背景技术
在连续热镀锌机组，控制锌灰是热镀锌机组控制带钢表面质量的关键技术，尤其是解决炉鼻子内锌灰是一个长期困扰热镀锌机组的难点。在炉鼻子内部，通过对炉鼻子内露点的控制，使锌液面形成ZnO膜用于抑制锌液面的锌蒸气生成速度。由于ZnO膜增厚同样会附着在带钢表面，造成质量影响。目前一部分热镀锌机组采用的做法是在炉鼻子内部设计一种溢流结构，使锌液面连续溢流进入独立的溢流槽结构中，在此期间锌液带动其表面ZnO膜一起进入溢流槽，并通过抽锌泵将溢流入的锌液重新排入锌锅中，使炉鼻子内锌液面的ZnO膜不断产生的同时又不断消除，有效地降低ZnO膜锌灰对带钢表面造成的质量影响。
这个过程中，锌液面的稳定对于锌液面ZnO膜锌灰的控制至关重要，需要锌锅内锌液面高于溢流唇口水平面，且须保持相对恒定的溢流高度，实现溢流的均匀稳定，因此锌锅液位即使波动0.1mm也会对锌液面溢流高度造成影响。由于镀锌过程是一个不断将锌液中的锌消耗并通过加入锌锭进行补充的过程，因此需要不断精确地获得锌液消耗的程度并及时加入等量锌锭维持锌液面的稳定。
环形溢流对带钢四周区域锌液面进行全面溢流，锌液的流动性更好，排灰的效果也更好，环形溢流通常采用的是分体式结构，在炉鼻子下部连接一个中间包，中间包是有薄板构成的围堰结构，用于隔离锌锅的内外液面，带钢从中间包穿过，炉鼻子里锌锅中的锌液会溢流到环形溢流槽中，被抽锌泵排到炉鼻子外面的锌液中。测量炉鼻子外锌锅锌液面高度。
目前锌锅液位的控制，一般都采用的长距离激光测距仪对炉鼻子外锌锅液位高度进行检测，然后通过检测到的高度值来控制加入锌锭的节奏，从而实现锌锅锌液的稳定控制，但是这样的测量方式，一方面容易受到锌液表面厚薄不均、运动状态不规则的浮渣的影响，另一方面锌液面也会受出锌锅带钢抖动的影响存在高低震荡，均会造成液位检测波动导致频繁加锌或者不加锌，从而导致锌液液位的异常波动。中国实用新型专利CN208183053《具有锌液位控制功能的排渣型炉鼻子装置》提供了一个具有锌液位控制功能的排渣型炉鼻子，通过在炉鼻子两侧分别安装浮渣监测井和抽锌泵，浮渣检测井与炉鼻子内溢流槽形成连通器结构，可以有效屏蔽掉炉鼻子外锌锅锌液面的各类负面影响，但这种结构只能对炉鼻子内带钢上表面对应的锌液面进行溢流，带钢下表面对应的锌液面无法形成溢流，下表面锌液面聚焦表渣等缺陷时，无法维持高品质镀锌产品连续生产。中国发明专利CN111893414A《一种热涂镀生产线炉鼻子环形溢流装置》提供了一种人字形溢流槽环形溢流结构，抗变形能力强，锌液流动性好，但这种结构四个溢流边的溢流唇口均为直线型，在加工及安装的过程中，要保证环形溢流面整体水平，因此对加工和安装的要求非常高，同时该装置在线安装完毕浸入锌液后，受锌液浮力影响会产生倾翻，需依靠工人的经验对水平度进行在线调整。同时直线型溢流唇口在生产一段时间后，唇口凝结锌渣及热变形产生的高度差会造成溢流均匀性大幅下降。锌液面测量模式为炉鼻子外锌液面激光液位计测量，难以精确评估出主锅锌液面实际的微小波动，无法精确控制加锭维持锌液稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置和方法，用以实现内液位闭环控制，同时保证环形溢流的畅通以及液位的稳定。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，包括溢流槽、液位井和抽锌泵，所述溢流槽的两端分别设有隔板，分隔为两个单独的溢流回路，所述液位井为两个分别对应于溢流槽的操作侧和传动侧设置，对应于液位井正上方安设激光测距传感器，所述抽锌泵为两台，每台抽锌泵均通过三叉管与对应侧的液位井及溢流回路相连通。
按上述方案，所述溢流槽由***板、内挡渣板和底板组装成回字环形槽结构，所述***板和内挡渣板均包括两块长板和两块短板，所述隔板设于短板一端，所述三叉管与所述溢流回路相连通的管口设于短板一端，靠近对应侧的隔板。
按上述方案，所述两个溢流回路的底板均倾斜设置，所述三叉管的管口位于底板最低点。
按上述方案，所述内挡渣板的顶边为波浪形结构，两端的波浪形中线低于中间的波浪形中线，形成波浪形唇口。
按上述方案，所述液位井为顶部开口的矩形箱体结构，底部中心与所述三叉管的管口相连通。
按上述方案，所述抽锌泵的进口与所述三叉管的管口相连通，出口连接缓冲器，所述缓冲器为底部开口的等腰梯形的壳体结构，顶部中心与抽锌泵相连通，缓冲器内部空腔中间隔设有缓冲板，所述缓冲板的两侧分别与缓冲器的两侧壁相连接。
按上述方案，所述缓冲板为V型折弯板。
按上述方案，所述波浪形唇口的中线为两端低中间高的三段水平线或为一条向上凸起的弧线。
一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)当检修作业完成后，进行环形溢流装置的安装，先通过水平仪进行水平度的安装调整，提升锌锅将环形溢流槽随炉鼻子尖一同浸入锌液；
S2)当环形溢流槽在锌液中浸泡后，受锌液浮力影响会造成上下表面或操作侧及传动侧的唇口存在轻微倾翻，通过炉鼻子人孔观察操作侧及传动侧唇口露出高度进行水平平面度的调整，调整后机组正常运行；
S3)在运行的过程中，抽锌泵开始工作，使环形溢流槽内部与外部锌锅产生液位差，环形溢流槽内不断有带有氧化锌薄膜的锌液从波浪形唇口流入溢流槽，氧化锌薄膜覆盖在溢流槽锌液面上部抑制溢流槽内部锌液的蒸发，溢流槽锌液再经抽锌泵出口的缓冲器后排入到锌锅内，流入的锌液与抽出的锌液流量一致时，溢流槽内的锌液位保持恒定；
S4)通过操作侧和传动侧液位井上端的激光测距传感器按一定的频率测量溢流槽内锌液的液位高度，获取液位高度的波动情况，选取其中一侧的液位高度测量值与目标值进行对比，根据比对逻辑进行锌液加锭闭环控制，当锌液高度下降低于目标值时加入锌锭，当锌液高度上升超过目标值时，停止加入锌锭。
按上述方案，步骤S2中所述水平平面度的调整包括如下内容：操作侧和传动侧的液位井液位高度分别对应两溢流回路的液位高度，首先通过缩回炉鼻子将溢流槽的唇口提离锌液面，开启抽锌泵将溢流槽内部锌液抽排空，保持转速恒定，再缓慢伸出炉鼻子观察激光液位计测量值，先出现液位变化的为唇口相对较低的一侧，锌液已开始溢流入溢流槽，此时停止伸出炉鼻子，调整炉鼻子扬转，停止该侧溢流，然后继续伸出炉鼻子形成溢流，重复上述操作，直至两侧激光液位计同时发生读数变化，说明两溢流回路同时出现溢流，此时唇口水平度调平。
本发明的有益效果是：提供一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置和方法，利用液位井与溢流槽构成的连通器，放大了主锅液位的波动(溢流槽的面积远小于锌锅面积，当锌液面上升或下降时，溢流入溢流槽的锌液量迅速增加或减少，溢流槽内的液位高度上升或下降幅度远高于锌锅液位)，消除了环形溢流形式下只能进行锌锅液位测量的影响，同时实现了内液位测量的锌液面闭环控制加锌；通过溢流唇口的改进，有效地避免了平唇口因高温变形、结渣等问题而导致的溢流不畅；同时抽锌泵排出的锌液通过缓冲装置能减少外部锌液面的扰动，有效地降低了锌灰对带钢表面的影响；通过液位井的液位的测量，能够为在线实现水平度的调整提供依据。
附图说明
图1为本发明一个实施例的环形溢流装置的示意图。
图2为本发明一个实施例的环形溢流装置底部结构的示意图。
图3为本发明一个实施例的环形溢流装置的俯视图。
图4为本发明一个实施例的缓冲器的内视图。
图5a、图5b为本发明一个实施例的波浪形唇口两种形式的示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1-图3所示，一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，包括溢流槽1、液位井2和抽锌泵3，抽锌泵通过固定架4安装，溢流槽的两端分别设有隔板5，分隔为两个单独的溢流回路，液位井为两个分别对应于溢流槽的操作侧和传动侧设置，对应于液位井正上方安设激光测距传感器，抽锌泵为两台，每台抽锌泵均通过三叉管6与对应侧的液位井及溢流回路相连通，使得液位井与溢流槽构成连通器结构。
溢流槽由***板7、内挡渣板8和底板9组装成回字环形槽结构，***板和内挡渣板均包括两块长板和两块短板，隔板设于短板一端，三叉管与溢流回路相连通的管口设于短板一端，靠近对应侧的隔板。
两个溢流回路的底板均倾斜设置，三叉管的管口位于底板最低点。
内挡渣板的顶边为波浪形结构，两端的波浪形中线低于中间的波浪形中线，形成波浪形唇口10。
液位井为顶部开口的矩形箱体结构，底部中心与三叉管的管口相连通。
抽锌泵的进口与三叉管的管口相连通，出口连接缓冲器11(见图4)，缓冲器为底部开口的等腰梯形的壳体结构，顶部中心与抽锌泵相连通，缓冲器内部空腔中间隔设有缓冲板12，缓冲板的两侧分别与缓冲器的两侧壁相连接。缓冲板可为V型折弯板，锌液流经缓冲器被缓冲板阻挡缓冲。
波浪形唇口的中线13为两端低中间高的三段水平线(见图5a)或为一条向上凸起的弧线(见图5b)。
采用上述装置进行内液位测量闭环控制加锌方法，包括如下步骤：
(1)当检修作业完成后，进行环形溢流装置的安装，先通过水平仪进行水平度的安装调整，提升锌锅将环形溢流槽随炉鼻子尖一同浸入锌液。
(2)当环形溢流槽在锌液中浸泡后，受锌液浮力影响会造成上下表面或操作侧及传动侧的唇口存在轻微倾翻，通过炉鼻子人孔观察操作侧及传动侧唇口露出高度进行水平平面度的调整，调整后机组正常运行。
(3)在运行的过程中，抽锌泵开始工作，使环形溢流槽内部与外部锌锅产生液位差，环形溢流槽内不断有带有氧化锌薄膜的锌液从波浪形唇口流入溢流槽，氧化锌薄膜覆盖在溢流槽锌液面上部抑制溢流槽内部锌液的蒸发，溢流槽锌液再经抽锌泵出口的缓冲器后排入到锌锅内，流入的锌液与抽出的锌液流量一致时，溢流槽内的锌液位保持恒定。
(4)通过操作侧和传动侧液位井上端的激光测距传感器按一定的频率测量溢流槽内锌液的液位高度，获取液位高度的波动情况，选取其中一侧的液位高度测量值与目标值进行对比，根据比对逻辑进行锌液加锭闭环控制，当锌液高度下降低于目标值时加入锌锭，当锌液高度上升超过目标值时，停止加入锌锭。
水平平面度的调整包括如下内容：操作侧和传动侧的液位井液位高度分别对应两溢流回路的液位高度，首先通过缩回炉鼻子将溢流槽的唇口提离锌液面，开启抽锌泵将溢流槽内部锌液抽排空，保持转速恒定，再缓慢伸出炉鼻子观察激光液位计测量值，先出现液位变化的为唇口相对较低的一侧，锌液已开始溢流入溢流槽，此时停止伸出炉鼻子，调整炉鼻子扬转，停止该侧溢流，然后继续伸出炉鼻子形成溢流，重复上述操作，直至两侧激光液位计同时发生读数变化，说明两溢流回路同时出现溢流，此时唇口水平度调平。
本发明仅以上述实例进行解释说明，并非是对本发明的实施方式的限定，各部件的结构、位置设置及其连接都是可以有变化的。在本发明技术基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改变或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，包括溢流槽、液位井和抽锌泵，所述溢流槽的两端分别设有隔板，分隔为两个单独的溢流回路，所述液位井为两个分别对应于溢流槽的操作侧和传动侧设置，对应于液位井正上方安设激光测距传感器，所述抽锌泵为两台，每台抽锌泵均通过三叉管与对应侧的液位井及溢流回路相连通。
2.根据权利要求1所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述溢流槽由***板、内挡渣板和底板组装成回字环形槽结构，所述***板和内挡渣板均包括两块长板和两块短板，所述隔板设于短板一端，所述三叉管与所述溢流回路相连通的管口设于短板一端，靠近对应侧的隔板。
3.根据权利要求2所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述两个溢流回路的底板均倾斜设置，所述三叉管的管口位于底板最低点。
4.根据权利要求3所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述内挡渣板的顶边为波浪形结构，两端的波浪形中线低于中间的波浪形中线，形成波浪形唇口。
5.根据权利要求1或4所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述液位井为顶部开口的矩形箱体结构，底部中心与所述三叉管的管口相连通。
6.根据权利要求1或4所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述抽锌泵的进口与所述三叉管的管口相连通，出口连接缓冲器，所述缓冲器为底部开口的等腰梯形的壳体结构，顶部中心与抽锌泵相连通，缓冲器内部空腔中间隔设有缓冲板，所述缓冲板的两侧分别与缓冲器的两侧壁相连接。
7.根据权利要求6所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述缓冲板为V型折弯板。
8.根据权利要求4或7所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置，其特征在于，所述波浪形唇口的中线为两端低中间高的三段水平线或为一条向上凸起的弧线。
9.采用上述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)当检修作业完成后，进行环形溢流装置的安装，先通过水平仪进行水平度的安装调整，提升锌锅将环形溢流槽随炉鼻子尖一同浸入锌液；
S2)当环形溢流槽在锌液中浸泡后，受锌液浮力影响会造成上下表面或操作侧及传动侧的唇口存在轻微倾翻，通过炉鼻子人孔观察操作侧及传动侧唇口露出高度进行水平平面度的调整，调整后机组正常运行；
S3)在运行的过程中，抽锌泵开始工作，使环形溢流槽内部与外部锌锅产生液位差，环形溢流槽内不断有带有氧化锌薄膜的锌液从波浪形唇口流入溢流槽，氧化锌薄膜覆盖在溢流槽锌液面上部抑制溢流槽内部锌液的蒸发，溢流槽锌液再经抽锌泵出口的缓冲器后排入到锌锅内，流入的锌液与抽出的锌液流量一致时，溢流槽内的锌液位保持恒定；
S4)通过操作侧和传动侧液位井上端的激光测距传感器按一定的频率测量溢流槽内锌液的液位高度，获取液位高度的波动情况，选取其中一侧的液位高度测量值与目标值进行对比，根据比对逻辑进行锌液加锭闭环控制，当锌液高度下降低于目标值时加入锌锭，当锌液高度上升超过目标值时，停止加入锌锭。
10.根据权利要求9所述的一种通过内液位测量闭环控制加锌的环形溢流装置的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述水平平面度的调整包括如下内容：操作侧和传动侧的液位井液位高度分别对应两溢流回路的液位高度，首先通过缩回炉鼻子将溢流槽的唇口提离锌液面，开启抽锌泵将溢流槽内部锌液抽排空，保持转速恒定，再缓慢伸出炉鼻子观察激光液位计测量值，先出现液位变化的为唇口相对较低的一侧，锌液已开始溢流入溢流槽，此时停止伸出炉鼻子，调整炉鼻子扬转，停止该侧溢流，然后继续伸出炉鼻子形成溢流，重复上述操作，直至两侧激光液位计同时发生读数变化，说明两溢流回路同时出现溢流，此时唇口水平度调平。
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