专利名称：沉没辊粘锌预警清除装置及其控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及带钢镀锌表面质量控制装置，尤其涉及一种沉没辊粘锌预警 清除的装置及其控制方法。
背景技术：
带钢热镀锌过程中使用了沉没辊设备，该辊处于锌液面以下。锌液温度在460 48(TC左右，在这个温度下，锌液表面层含有的锌很容易会被氧化 而产生氧化锌，氧化锌随搅拌作用沉入锌液，在钢带运动过程中粘附在沉没 辊表面上，造成辊面粘锌，严重影响带钢表面的质量。因此，及时预警并有 效清理辊面粘附的锌(氧化锌)是非常必要的。目前现有的沉没辊表面粘锌的清除装置由一条刀臂、 一把刮刀、 一台电 动机、 一台气缸组成。刀臂的一端是刮刀另一端是气缸，气缸用以调整刮刀 作用在辊面上的力，刀臂在电机的驱动下沿沉没辊轴方向作恒速往复运动， 范围限于步进梁上两个限位之间，沉没辊在带钢的作用下单方向旋转，刮刀 沿沉没辊轴线作水平运动，从而达到刮除辊面粘锌的目的。这个装置存在下述三个缺点其一，该装置不能预警辊面粘锌。是否粘锌则需通过钢带表面质量间接 目视观察，但是钢带粘锌达到目视可见程度时，沉没辊粘锌已经相当严重， 清除将十分困难，甚至无法刮除而被迫换辊；其二，由于采用固定模式作业，无法预知辊面粘锌位置，许多时候刮刀 处于无效运动状态，这会造成刮刀和辊面损伤。其三，刮刀压力靠力手动设定，经验成为主要因素，除锌效果不稳定， 导致带钢质量难以稳定。由于上述问题的存在，导致目前的镀锌带钢表面质量控制十分困难。发明内容本发明旨在解决现有技术的上述缺点，提供一种沉没辊粘锌预警清除装 置的控制系统及其控制方法。本发明能够提示和预警辊面粘锌的装置并定位 刮锌，减少了辊面和刮刀的摩擦，使双方的磨损降到最低。本发明是这样实现的 一种沉没辊粘锌预警清除装置，它包括电动机、 气缸和上方带有横向设置的步进梁的锌液槽，槽内设有横向设置的沉没辊， 所述步进梁连接有一其上带有刀臂的刮刀，刮刀刀臂和刀体的连接处和步进 梁连接且可在所述电动机驱动下沿着步进梁横向移动，刮刀的刀体前端位于 锌槽内，其刀刃能接触所述沉没辊表面，所述气缸的活塞杆连接刮刀的刀臂 用以调节刮刀对沉没辊的压力，在所述气缸的缸体上安装有一个用来监测刮 刀刀臂运动的位移传感器。所述装置的还包括位于步进梁两端的 一对限制刮刀移动范围的限位块。 而所述位移传感器可监测刮刀相对于沉没辊的水平运动分量。 所述的沉没辊粘锌预警清除装置包括一套控制装置，它包括依次连接的 输入模块、中央处理模块、输出模块和输出接口所述输入模块包括一个位移传感器信号输入电路和气缸压力信号输入 电路，两者均连接到一个包括滤波、放大和整形电路的前置处理电路； 所述中央处理模块主要包括一个CPU及其外围电路； 所述输出模块含有通讯模块、电机控制模块和气缸压力控制模块，三者 均通过相应的输出控制接口输出控制指令信号以控制电动机和气缸在不同 转速和压力下工作。所述的沉没辊粘锌预警和清除装置之控制装置的控制方法，是按照下述 步骤执行的步骤一，开机，初始化装置，采集外部输入信号并输出控制信号，控制 刮刀运动；步骤二，根据位移传感器的信号通过控制装置计算，并判断辊面是否粘锌；c. 若无，则刮刀保持原方向运动，并判断刮刀是否运动到限位；d. 若是，则改变运动方向；若否则再次判断辊面是否粘锌；步骤三，当根据位移传感器信号显示辊面粘锌时，输出信号控刮刀反向 运动，人工设定刮除延时时间；步骤四，刮刀在当前位置刮锌； 步骤五，判断粘锌是否刮除；a. 若是，则转到步骤二之a，b. 若否，则继续；步骤六，判断设定的延时时间是否已到；a. 若否，则改变气缸压力，转至步骤四；b. 若是，则输出刮除信息，并改变压力为正常值，并转至步骤二之a。 所述装置控制系统计算粘锌厚度的计算式为式中逸为刮刀刀臂长度； ^为刮刀刀体长度； 4 为刮刀刀臂位移的水平分量； /^2为粘锌厚度；依据粘锌厚度AS2可判断是否需要刮除辊面粘锌。在非刮锌状态下，气缸压力为0.8-1.lMPa。位移传感器输出信号表征值为实际粘锌厚度的30-35%，当实际粘锌厚 度大于或等于lmm时，所述位移传感器输出表征粘锌厚度值大于或者等于 0.33mm时，预警而发出控制信号，控制气缸压力和刮刀运动区域以开始刮锌。本发明在刮刀的刀臂附近安装了一个位移传感器，电机带动刮刀沿着步 进梁的两个限位块之间横向移动，通过测量刀臂位移的水平分量来监测沉没 辊表面粘锌厚度。由于实际粘锌厚度和刮刀刀臂位移的水平分量具有一一对 应关系，因此在控制系统中，预设一个起始刮除粘锌厚度值，当监测到水平 位移分量达到或超过该值时，即发出预警信号，控制系统对气缸发出指令， 气缸加压即增加刮刀对沉没辊的压力，刮刀开始刮锌，不必等到目测到带钢 表面有粘锌才开始刮锌，直到位移传感器测得的位移水平分量数值小于或等 于预设的刮除粘锌厚度的数值时，粘锌刮除完毕，控制系统发出指令，气缸撤压，解除刮刀对沉没辊表面的压力。因此，刮刀在没有挂锌的时候和沉没 辊表面处于一种虚接触状态，大大减少两者互相接触引起磨损。
下面，结合附图，对本发明作进一步说明-图1为本发明沉没辊粘锌预警和清除装置的示意图；图2为图1中A向示意图；图3为本发明的控制系统的控制电路模块图；图4为本发明的控制系统的粘锌厚度计算式说明图；图5为本发明的控制系统的控制方法流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示， 一种沉没辊粘锌预警清除装置，它包括一个电动机 (图中没有示出)、 一个气缸1和上方带有横向设置的步进梁3的锌液槽4， 槽内为镀锌用的锌液并设有横向设置的沉没辊5，所述步进梁3连接有一带 有刀臂61的刮刀6，刮刀刀臂61和刀体62的连接处和步进梁3连接且可 在所述电动机驱动下沿着步进梁3横向移动，刮刀6的刀体62前端位于锌 液槽4内，其刀刃能接触所述沉没辊5表面，所述气缸1的活塞杆连接刮刀 6的刀臂61用以调节刮刀6对沉没辊5的压力，在所述气缸1的缸体上安 装有一个用来监测刮刀刀臂运动的位移传感器7。所述装置还包括位于步进梁3两端的一对限制刮刀6移动范围的限位块31。所述位移传感器7监测的是刮刀6刀臂61的水平运动分量4s^。如图3所示，所述沉没辊粘锌预警清除装置的控制系统，包括依次连接 的输入模块81、中央处理模块82和输出模块83和输出接口 84，所述输入模块83包括一个位移传感器信号输入电路和气缸压力信号输 入及电动机转速信号输入电路，两者均连接到一个包括滤波、放大和整形电 路的前置处理电路；所述中央处理模块82主要包括一个CPU及其外围电路；所述输出模块83含有通讯模块、电机控制模块和气缸压力控制模块， 三者均通过相应的输出控制接口输出控制指令信号以控制电动机和气缸在 不同转速和压力下工作。如图4所见，所述的沉没辊粘锌预警和清除装置的控制系统的控制方 法，它按照下述步骤执行步骤一，开机，初始化装置，采集外部输入信号并输出控制信号，控制 刮刀运动；步骤二，根据位移传感器的信号通过控制装置计算，并判断辊面是否粘锌；e. 若无，则刮刀保持原方向运动，并判断刮刀是否运动到限位；f. 若是，则改变运动方向；若否则再次判断辊面是否粘锌；步骤三，当根据位移传感器信号显示辊面粘锌时，输出信号控刮刀反向 运动，人工设定刮除延时时间；步骤四，刮刀在当前位置刮锌； 步骤五，判断粘锌是否刮除；a. 若是，则转到步骤二之a，b. 若否，则继续；步骤六，判断设定的延时时间是否已到；a. 若否，则改变气缸压力，转至步骤四；b. 若是，则输出刮除信息，并改变压力为正常值，并转至步骤二之a。 如图5所示，由于粘锌厚度4&变化极小， 一般小于10mm，因此刀臂62位移^&和其水平方向上运动分量4s^近似相等，而刀臂长度a;和刀体 长度&之比为定值，因此所述装置控制系统计算粘锌厚度的计算式为式中A为刮刀刀臂长度；&为刮刀刀体长度；^^&为刮刀刀臂位移的水平分量；4&为粘锌厚度(见图5); 根据上式可以计算出粘锌厚度依据粘锌厚度AS2，据此计算结果可判断是否需要刮除辊面粘锌。根据上式，本发明的一个较佳实施例中，所述的位移传感器7输出信号表征值为实际粘锌厚度的30-35%。当辊面粘锌厚度为lmm时，所述位移传 感器7输出表征粘锌厚度值等于0.33mm,装置预警并发出控制信号，控制 气缸1加压，使刮刀6在该区域运动，开始刮锌。当刮锌完毕，即^U2小于0.33mm，，气缸1压力为0.8-1.lMPa，即处于 非刮锌状态下，此时刀刃和辊面处于虚接触状态，不会损伤辊面。
权利要求
1. 一种沉没辊粘锌预警清除装置，它包括电动机、气缸和上方带有横向设置的步进梁的锌液槽，槽内设有横向设置的沉没辊，所述步进梁连接有一其上带有刀臂的刮刀，刮刀刀臂和刀体的连接处和步进梁连接且可在所述电动机驱动下沿着步进梁横向移动，刮刀的刀体前端位于锌槽内，其刀刃能接触所述沉没辊表面，所述气缸的活塞杆连接刮刀的刀臂用以调节刮刀对沉没辊的压力，其特征在于，在所述气缸的缸体上安装有一个用来监测刮刀刀臂运动的位移传感器。
2. 根据权利要求1所述的沉没辊粘锌预警清除装置，其特征在于，所述装置的还包括位于步进梁两端的一对限制刮刀移动范围的限位块。
3. 根据权利1或2所述的沉没辊粘锌预警清除装置，其特征在于，所 述位移传感器可监测刮刀相对于沉没辊的水平运动分量。
4. 根据权利要求1所述的沉没辊粘锌预警清除装置的控制装置，包括依次连接的输入模块、中央处理模块、输出模块和输出接口，其特征在于所述输入模块包括一个位移传感器信号输入电路和气缸压力信号输入电路，两者均连接到一个包括滤波、放大和整形电路的前置处理电路； 所述中央处理模块主要包括一个CPU及其外围电路；所述输出模块含有通讯模块、电机控制模块和气缸压力控制模块，三者 均通过相应的输出控制接口输出控制指令信号以控制电动机和气缸在不同 转速和压力下工作。
5. 根据权利要求4所述的沉没辊粘锌预警和清除装置的控制装置的控 制方法，其特征在于，它按照下述步骤执行-步骤一，开机，初始化装置，采集外部输入信号并输出控制信号，控制 刮刀运动；步骤二，根据位移传感器的信号通过控制装置计算，并判断辊面是否粘锌；a. 若无，则刮刀保持原方向运动，并判断刮刀是否运动到限位；b. 若是，则改变运动方向；若否则再次判断辊面是否粘锌；步骤三，当根据位移传感器信号显示辊面粘锌时，输出信号控刮刀反向 运动，人工设定刮除延时时间；步骤四，刮刀在当前位置刮锌； 步骤五，判断粘锌是否刮除；a. 若是，则转到步骤二之a，b. 若否，则继续；步骤六，判断设定的延时时间是否已到；a. 若否，则改变气缸压力，转至步骤四；b. 若是，则输出刮除信息，并改变压力为正常值，并转至步骤二之a。
6. 根据权利要求5所述沉没辊粘锌预警和清除装置的控制系统的控制 方法，其特征在于，所述装置控制系统计算粘锌厚度的计算式为式中逸为刮刀刀臂长度； &为刮刀刀体长度；Zl^c为刮刀刀臂位移的水平分量； 4&为粘锌厚度；依据粘锌厚度AS2可判断是否需要刮除辊面粘锌。
7. 根据权利要求5所述的沉没辊粘锌预警和清除装置的控制系统的控制方法，其特征在于，在非刮锌状态下，气缸压力为0.8-1.lMPa。
8. 根据权利要求5所述的沉没辊粘锌预警和清除装置的控制系统的控 制方法，其特征在于，位移传感器输出信号表征值为实际粘锌厚度的 30-35%。
9. 根据权利要求5或8所述的沉没辊粘锌预警和清除装置的控制系统 的控制方法，其特征在于，所述位移传感器输出表征粘锌厚度值大于或者等 于0.33mm时，预警而发出控制信号，控制气缸压力和刮刀运动区域以开始 刮锌。
全文摘要
本发明涉及带钢镀锌表面质量控制装置。一种沉没辊粘锌预警清除装置，它包括一个电动机、一个气缸(1)、一套能预警和控制刮刀(6)刮锌的装置和上方带有横向设置的步进梁3的锌液槽(4)，槽内为镀锌用的锌液并设有横向设置的沉没辊(5)，所述步进梁连接有一带有刀臂(61)的刮刀，刮刀刀臂和刀体(62)的连接处和步进梁连接且可在所述电动机驱动下沿着步进梁横向移动，刮刀的刀体前端位于锌液槽内，其刀刃能接触所述沉没辊表面，所述气缸的活塞杆连接刮刀的刀臂用以调节刮刀对沉没辊的压力，在所述气缸的缸体上安装有一个用来监测刮刀刀臂运动的位移传感器(7)。利用该传感器信号来预警和刮锌。
文档编号C23C2/40GK101270463SQ20071003828
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者峰 刘, 永 周, 徐家倬, 超 朱, 海 章, 陈传山 申请人:上海宝钢工业检测公司;宝山钢铁股份有限公司