一种基于抛丸除鳞的丸料粒径与电机转速优化方法与流程

本发明涉及带钢除鳞技术领域，特别是指一种基于抛丸除鳞的丸料粒径与电机转速优化方法。

背景技术：

热轧后带钢表面氧化层(俗称鳞层)清理技术是冷轧或镀锌等工艺之前的一道必不可缺的工序，表面清理的好坏直接影响着金属的表面涂层质量与最终产品的机械性能。传统的带钢表面除鳞工艺主要是酸洗。由于酸洗采用的是化学酸液，不可避免地会环境造成污染，且产品中经常存在过酸洗与欠酸洗的问题。

相比传统酸洗，抛丸除鳞技术具有绿色无污染，占地面积小，可控性强，可灵活串联组合生产等优点，具有广阔的应用前景。抛丸除鳞技术利用的是高速弹丸对鳞层的冲击作用力，即经由抛丸器加速后的弹丸，以一定电机转速撞击带钢，将表面脆性鳞层撞碎去除。

目前抛丸除鳞技术应用的突出问题是吨钢处理成本高，导致成本居高不下的重要原因便是粒径与电机转速的参数优化上。前期学者们对单个弹丸的除鳞能力进行了研究，研究结果与现场生产经验吻合：粒径越大，弹丸冲击力越大，除鳞能力越强；电机转速越大，弹丸冲击力越大，除鳞能力越强。然而，无论是粒径的增加或电机转速的增加，均会增加单个弹丸的动能，进而引起系统总能耗的增加。

带钢材质、热轧工艺、层冷条件、存储时间等因素，均会影响到鳞层的生成，进而致使抛丸除鳞工艺参数调整的复杂性。比如，现场通过经验摸索出某型号钢除鳞工艺中最佳丸料粒径、最佳冲击电机转速与最佳丸料用量等，然而这些参数对另外一种型号的钢是极有可能是完全不适用的。

一套高效节能、简便精准且适应性强的粒径与电机转速优化方法，是钢企的迫切需求，也是抛丸冲击除鳞技术目前重要的发展瓶颈。

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于抛丸除鳞的粒径与电机转速优化方法。本发明简单易用，可有效提高抛丸系统的能效，具有广阔的市场应用前景。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于抛丸除鳞的丸料粒径与电机转速优化方法。

该方法包括步骤如下：

S1：设计K组工作方案，确定各组工作方案的参数，包括丸料粒径和电机转速；

S2：取相同的K块待除鳞钢板，对S1确定的工作方案进行抛丸除鳞实验，得到K个钢板试样；

S3：将S2得到的钢板试样利用图像识别判定最佳试样，最佳试样对应的方案即为最优工作方案，最优工作方案中的丸料粒径和电机转速即为最优丸料粒径和最优电机转速。

其中，S1具体步骤如下：

S11：用器皿称取等重的不同粒径的丸料，按照丸料粒径从小到大顺序进行标号，依次标记为方案A1、方案A2、方案A3……方案Ak，构成K组工作方案，其中，方案Ai的粒径与对应的电机转速分别标记为Di、ni；

S12：读取抛丸除鳞电机的最大转速，记录该转速为n1；

S13：从方案A2直至最后一组方案Ak，各组方案电机转速ni，通过下述公式计算：

其中，Di为方案Ai所对应的丸料粒径；

S14：记录方案A1至方案Ak的丸料粒径与电机转速。

S11中称取的丸料重量均为0.1千克。

S2具体步骤如下：

S21：切割k个待除鳞钢板；

S22：将方案A1对应器皿中丸料倒入抛丸除鳞的丸料箱中；

S23：将S21中切割好的一块待除鳞钢板试样放入除鳞箱中，随后关闭除鳞箱门；

S24：打开抛丸除鳞电机，设置电机转速为n1；

S25：待抛丸除鳞电机转速恒定后，打开丸料流量阀，进行抛丸除鳞实验；

S26：抛丸除鳞实验完毕后，依次关闭丸料流量阀、除鳞电机；待除鳞电机彻底停止转动后，取出钢板试样，并标记为试样B1；

S27：方案A2至方案Ak重复S22至S26过程，其中，电机转速根据方案对应设置为ni，直至得到k个除鳞后的钢板试样，依次标记为试样B2至Bk。

S21中待除鳞钢板的长与宽均为0.3米。

S3具体步骤如下：

S31：用铅笔标记出试样B1中有明显冲击坑道的区域，在该区域内线切割制备图像处理试样，并标记为图像处理试样C1；

S32：利用超声波清洗仪对图像处理试样C1进行清洗，然后用酒精再次清洗，再用棉签将表面擦拭干净；

S33：利用金相显微镜观察图像处理试样C1，对冲击除鳞坑道明显的区域进行观测，并将单个冲击除鳞坑道图像导出；

S34：结合图像比例尺，利用图像识别软件识别，并计算得到该除鳞坑道的面积S1；

S35：试样B2至试样Bk重复S31至S34过程，依次得到对应的除鳞面积S2至Sk；

S36：比较数据S1至Sk，最大的数据Si所对应的方案Ai为最优工作方案，方案Ai所对应的丸料粒径Di为最佳粒径，方案Ai所对应的转速ni为最佳除鳞电机转速。

S31中图像处理试样的长与宽均为10毫米。

上述，K大于3。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，提供了一种简便高效的粒径与电机转速优化方法，可有效提高除鳞效率，降低系统生产成本。本发明结构简单，投资成本低，绿色环保，在不增加任何能耗前提下，可有效提高除鳞系统能效，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的基于抛丸除鳞的丸料粒径与电机转速优化方法流程图；

图2为不同工作方案下Q235带钢表面抛丸除鳞观测图，其中，(a)D＝0.4mm，n＝3000/min；(b)D＝0.6mm，n＝1633/min；(c)D＝0.8mm，n＝1061/min；(d)D＝1.0mm，n＝759/min。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种基于抛丸除鳞的丸料粒径与电机转速优化方法。

如图1所示，该方法包括步骤如下：

S1：设计K组工作方案，确定各组工作方案的参数，包括丸料粒径和电机转速；

S2：取相同的K块待除鳞钢板，对S1确定的工作方案进行抛丸除鳞实验，得到K个钢板试样；

S3：将S2得到的钢板试样利用图像识别判定最佳试样，最佳试样对应的方案即为最优工作方案，最优工作方案中的丸料粒径和电机转速即为最优丸料粒径和最优电机转速。

下面结合具体实施例予以说明。

实施例1

如图1所示，一种基于抛丸除鳞的粒径与电机转速优化方法，优化过程主要包括三大步，分别为：

(a)确定各组工作方案参数；

(b)进行抛丸除鳞实验；

(c)利用图像识别判定最佳工作方案；

确定各组工作方案参数具体步骤如下：

(a)用器皿取称取不同粒径的丸料各0.1千克，按照粒径从小到大顺序进行标号，依次标记为方案A1，方案A2，方案A3……方案Ak，方案A1的粒径与对应的电机转速分别标记为D1、n1，方案A2的粒径与对应的电机转速分别标记为D2、n2，方案A3的粒径与对应的电机转速分别标记为D3、n 3……，方案Ak的粒径与对应的电机转速分别标记为Dk、n k；

(b)读取抛丸除鳞电机的最大转速，该数据即为方案A1电机转速n1；

(c)从第二组方案A2直至最后一组方案Ak，其电机转速ni，通过下述公式计算：

式中，Di为方案Ai所对应的丸料粒径；

(d)将方案A1至方案Ak的粒径与电机转速数据进行统计；

进行抛丸除鳞实验具体步骤如下：

(a)切割k个长与宽均为0.3米的待除鳞钢板试样；

(b)将方案A1对应器皿中的0.1千克丸料倒入抛丸除鳞的丸料箱中；

(c)将一块待除鳞钢板试样放入除鳞箱中；

(d)打开抛丸除鳞电机，设置电机转速为n1；

(e)待抛丸除鳞电机转速恒定后，打开丸料流量阀，进行抛丸除鳞实验；

(f)抛丸除鳞实验完毕后，依次关闭丸料流量阀、除鳞电机；待除鳞电机彻底停止转动后，取出钢板试样，并标记为试样B1；

(g)方案A2至方案Ak重复(a)至(f)过程，仅需在(d)步中将电机转速设置为ni，直至得到k个除鳞后的钢板试样，依次标记为试样B2至Bk；

利用图像识别判定最佳工作方案具体步骤如下：

(a)用铅笔标记出除鳞钢板试样B1中有明显冲击坑道的区域，在该区域内线切割制备长与宽均为10mm的图像处理试样，并标记为图像处理试样C1；

(b)利用超声波清洗仪对图像处理试样C1进行清洗，然后用酒精再次清洗，再用棉签将表面擦拭干净；

(c)利用金相显微镜观察图像处理试样C1，对冲击除鳞坑道明显的区域进行观测，并将单个冲击除鳞坑道图像导出；

(d)结合图像比例尺，利用图像识别软件识别，并计算得到该除鳞坑道的面积S1；

(e)试样B2至试样Bk重复(a)至(d)过程，依次得到对应的除鳞面积S2至Sk；

(f)比较数据S1至Sk，最大的数据Si所对应的方案Ai为最优工作方案，方案Ai；所对应的丸料粒径Di即为最佳粒径，ni即为最佳除鳞电机转速。

实施例2

针对某钢铁企业生产线上的Q235热轧带钢，结合该厂现有的丸料粒径(D＝0.4mm，D＝0.6mm，D＝0.8mm，D＝1.0mm)采用上述寻优方法，得到了如图2所示的不同工作方案下Q235带钢表面抛丸除鳞观测图。通过图像处理识别软件，分别得到了不同工作方案下的除鳞面积，分别为：0.121mm²，0.135mm²，0.085mm²，0.038mm²，对比数据可知，第二组工作方案最优，因此最佳的除鳞工作参数为：粒径为0.6mm，除鳞电机转速为1633/min。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。