連續(xù)熱鍍鋅機組自動化及智能化

喬兵

摘 要：隨著設(shè)備制造工藝和研究的不斷進步，機械設(shè)備取得了日新月異的發(fā)展，現(xiàn)代化工藝手段的出現(xiàn)使得大型機械設(shè)備逐漸實現(xiàn)自動化。這些新的應(yīng)用給我們的生活帶來了新的變化，也推動企業(yè)快速的發(fā)展。本文主要從熱鍍鋅機組設(shè)備、工藝方面的闡述中來探討機組的自動化與智能化。

關(guān)鍵詞：連續(xù)熱鍍鋅；自動化；智能化

一、緒言

連續(xù)熱鍍鋅機組是大型連續(xù)的生產(chǎn)機組，機組產(chǎn)線長、涉及的設(shè)備多而廣、工藝參數(shù)復(fù)雜，一般的機組需要了十幾人到幾十人進行操作。由于機組的設(shè)備多、工藝參數(shù)復(fù)雜，有時一點小問題造成整條機組停機，產(chǎn)生較大損失。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱鍍鋅機組也在自動化及智能化方面有了新的進步，對以后的機組提出了更高的要求。

二、設(shè)備運行的自動化

鍍鋅機組包括了開卷→焊接→清洗→退火還原→鍍鋅→冷卻→光整拉矯→鈍化涂油→卷取→包裝等工序，其中開卷、清洗、鋅鍋鍍鋅、卷取等工序是勞動強度最大的地方，需要大量的人力，因此在這些工序步驟可以設(shè)計成自動化。

自動上卷及自動開卷功能。冷軋好的原料鋼卷由步進梁自動送至指定的鞍座上，鞍座上裝有光電檢測開關(guān)及鋼卷直徑測量裝置，這樣就可以判斷鞍座上是否有鋼卷及鋼卷的直徑R，上卷小車升降油缸中安裝有位移傳感器，可以測定上卷小車升降的行程。在小車降到最低位時測得開卷機中心與小車頂?shù)木嚯x為L1，此時小車的位移傳感器數(shù)值為A，則小車上卷時升高H=A+ L1-D/2，鋼卷中心與開卷機卷筒中心平齊，然后小車開始將鋼卷送至卷筒上并自動完成開卷工作。

冷軋后的帶鋼帶有大量的乳化液油污，帶鋼在進入退火爐前必須清洗干凈，否則會造成產(chǎn)品漏鍍、脫鋅，所以清洗脫脂工序格外重要。清洗是整個生產(chǎn)線工作環(huán)境最惡劣的地方，清洗段設(shè)計成自動配液能夠改善工作環(huán)境、節(jié)省人力。根據(jù)帶鋼的污染情況來設(shè)定合適的脫脂液的濃度a，設(shè)計合適的配液箱體積V，配液箱上安裝液位計及酸堿濃度計，則配一箱脫脂液需要脫脂劑的體積V1=V*a，通過電磁閥及工藝管道向配液箱里加入脫脂劑，并通過流量計測量加入脫脂劑的體積，達到V1體積后電磁閥自動關(guān)閉，然后水管上電磁閥自動打開加入脫鹽水，箱內(nèi)的攪拌器開始攪拌，通過液位計來控制配液箱內(nèi)的體積，達到設(shè)定體積后電磁閥關(guān)閉，通過酸堿濃度計檢測脫脂液的濃度與設(shè)定值的偏差，并進行修正，配液完成后通過蒸汽加熱脫脂液，達到設(shè)定溫度后自動停止加熱。在生產(chǎn)過程中實時監(jiān)測脫脂液的濃度，當(dāng)濃度下降到一定偏差時自動補充脫脂劑，當(dāng)脫脂液中污染物達到一定濃度后切換到另一個配液箱，此箱內(nèi)的脫脂液自動排放。這樣脫脂段的工作就完全實現(xiàn)了自動化控制。

自動分卷及自動卸卷工能。鍍鋅機組中由于鋼卷頭、尾焊接在一起，必須將焊縫剪切下來，還要根據(jù)客戶的訂貨要求按重量或者長度進行分卷，所以鍍鋅分卷工作必須細心，否則不滿足客戶的要求而造成損失。在自動分卷時可以通過焊縫檢測儀檢測焊縫，檢測到焊縫后出口段自動停機并分卷，也可以設(shè)置成按重量分卷模式，當(dāng)卷取的重量達到設(shè)定的分卷重量時出口自動停機分卷，自動卸卷與入口段的自動上卷控制邏輯基本相同。

三、工藝參數(shù)控制的自動化

連續(xù)熱鍍鋅機組主要功能是完成帶鋼的退火還原及鍍鋅。退火爐的溫度控制及爐內(nèi)氣氛控制要求嚴(yán)格。

退火爐爐內(nèi)溫度的自動控制。由于成本及環(huán)境的要求，現(xiàn)在的退火爐基本都是使用天然氣加熱，一條鍍鋅機組配置70～100多套燒嘴及輻射管，每套燒嘴功率在120Kw～160Kw之間，整個退火爐在150米～300米左右。由于帶鋼從進爐需要加熱、均熱、冷卻、均衡完成完成退火還原，每個區(qū)間所需的溫度不同，所以要分區(qū)段分別進行爐溫控制。在每個區(qū)設(shè)定好工藝溫度后與實際溫度比較，計算出升溫所的燃氣量，根據(jù)空燃比計算出需要的空氣量，通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)所需的燃氣流量，空氣流量，同時空氣實際流量與空燃比也控制燃氣流量，通過雙交叉限幅控制模型來控制燃氣流量和空氣流量，保證燃燒達到最佳效果，同時溫度波動幅度小。

帶鋼必須在爐內(nèi)保護氣氛中進行退火還原。退火爐保護氣是有15%～30%氫氣和85%～70%氮氣組成的混合氣體，流量一般控制200～300m3/h，爐內(nèi)的氧含量必須控制在50ppm以下，露點一般控制在-40℃～-20℃之間。通過氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)保護氣總流量及各成分的流量，保證爐內(nèi)保護氣氫氣的含量。流量調(diào)整的同時必定導(dǎo)致爐內(nèi)壓力的波動，通過設(shè)置在爐頂?shù)臍鈩臃派㈤y來控制爐內(nèi)的壓力。這樣爐內(nèi)的氣氛和壓力只需設(shè)定合適的工藝參數(shù)就可以自動完成控制。

四、大數(shù)據(jù)時代的智能化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以新一代移動通信、大數(shù)據(jù)、云計算、智能化等為代表的新興技術(shù)革命正走入我們平常生活中。在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)中涉及的數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、控制邏輯我們都可以編寫成數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建生產(chǎn)工藝模型。

熱鍍鋅生產(chǎn)中由于原材料的不同，各個機組的生產(chǎn)能力不一樣，這樣在生產(chǎn)中的工藝參數(shù)肯定都不完全相同。原材料主要有組成成分、原料的寬度、厚度等，機組的最高速度、退火爐的最大TV值、鋅鍋的鋅液成分等都會改變工藝參數(shù)。在生產(chǎn)中自動對每一種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行收集，同時對產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行收集比較，篩選出產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)時的工藝參數(shù)，這樣的數(shù)據(jù)自動保存建立數(shù)據(jù)庫并建立二級生產(chǎn)系統(tǒng)，在以后的生產(chǎn)中可以直接根據(jù)原材料情況、機組的特性參數(shù)、客戶的要求自動設(shè)置工藝參數(shù)并控制實際工藝參數(shù)。

對于比較復(fù)雜的控制邏輯就建立控制模型。如在熱鍍鋅生產(chǎn)時鋅鍋是鍍鋅的關(guān)鍵工藝步驟，鍍層的厚度、鍍層的表面質(zhì)量都是通過鋅鍋及氣刀來控制的。鍍層的厚度與氣刀的壓力、氣刀高度、氣刀角度、氣刀開口距離、鋅液成分、鋅液溫度等參數(shù)有直接關(guān)系，這些參數(shù)之間又是彼此互相影響的，建立氣刀控制模型后，設(shè)定鍍層厚度氣刀自動調(diào)整到最佳狀態(tài)。

五、結(jié)語

在新時代、新技術(shù)的革命背景下，一切的生產(chǎn)活動都會走向自動化、智能化。綜上所述，熱鍍鋅的自動化、智能化不但是操作過程的簡便性，也會提高安全性及穩(wěn)定性，避免操作故障發(fā)生。熱鍍鋅作為冷軋環(huán)節(jié)中的一個中間環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、智能化，其它工藝環(huán)節(jié)同樣可以實現(xiàn)，如連續(xù)彩涂機組、硅鋼中的常化酸洗機組、脫碳退火涂層機組等都可以實現(xiàn)自動化及智能化。

參考文獻：

【1】李九嶺 帶鋼連續(xù)熱鍍（第三版）

【2】孟華、劉娜、厲玉鳴化工儀表及自動化