钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及钢带涂镀加工技术领域，特别是涉及一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法、设备及存储介质。

背景技术：

在钢带连续热浸镀锌(包括类似的镀锌铝、镀铝锌、镀锌铝镁等合金镀层，下同)的加工过程中，将带钢经过脱脂、退火、还原以后浸入锌锅内熔融的锌液中，实现在其表面镀锌的目的。在锌锅内加入固体的锌锭的方法，对锌锅内锌液的液位高低和成分(主要是有效铝含量)有着很大的影响，进而影响到镀层产品的质量。

然而，目前，业界对锌锅加锌所采用的方法有手动控制、简单自动控制等，没有采用智能控制的方法，由于锌锅液位和成分这两个参数波动很大，无法满足高质量产品生产的要求，亟需一种针对锌锅的智能加锌方法。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法、设备及存储介质，用于解决现有技术中锌锅加锌时锌锅内液位与成分无法精确控制的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法，包括：

采集所述锌锅内液位数据与锌液内有效铝含量；

比较采集的所述液位数据与预设的液位数据，根据液位差值调整加锌执行器的加锌速度；

比较采集的所述有效铝含量与预设的有效铝含量，根据所述有效铝含量差值调整加锌执行器按调整后的加锌速度分配至高铝锌锭和低铝锌锭各自的加入速度直到所述锌锅内锌液的液位与有效铝含量达到各自预设值为止。

于本发明的另一目的在于提供一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌控制设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行指令，所述一个或多个处理器执行所述执行指令使得所述设备执行上述的钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法。

于本发明的还一目的在于提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序在被调用并执行时实现上述的钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法。

如上所述，本发明的钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法、设备及存储介质，具有以下有益效果：

通过采集锌锅内的液位数据与成分数据，其中，成分数据包括有效铝含量；在锌锅内加锌时，以采集的液位数据与预设的液位数据之间的液位差调整加锌执行器的加锌速度，以采集的成分数据与预设的成分数据之间的成分差调整低铝加锌机械系统和高铝加锌机械系统共同分配所述加锌速度，达到同时控制锌锅内液位数据与成分数据的目的。通过上述方式加锌，使得锌锅内锌液的液位与成分趋于稳定，提高了镀锌产品的质量。

附图说明

图1显示为本发明提供的一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法流程图；

图2显示为本发明提供的一种计算加锌速度流程图；

图3显示为本发明提供的一种计算所述锌液内有效铝含量流程图；

图4显示为本发明提供的一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌原理图；

图5显示为本发明提供的一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌控制设备结构框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，为本发明提供的一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法流程图，包括：

步骤s101，采集所述锌锅内液位数据与锌液内有效铝含量；

其中，采用不同类型传感器分别获取到锌锅内液位数据与锌液铝含量，锌液中的有效铝指总铝中除去已成为铝铁化合物的，以游离状态溶解于锌液中，对镀锌过程反应有作用的铝的含量，因此，有效铝含量需进一步计算才可得到。

步骤s102，比较采集的所述液位数据与预设的液位数据，根据液位差值调整加锌执行器的加锌速度；

其中，根据锌锅内锌液的所述液位差值调整加锌执行器的加锌速度，如果液位差值较大(大于某一阈值)时调大加锌执行器的加锌速度，如果液位差值较小(小于某一阈值)时调小加锌执行器的加锌速度；

步骤s103，比较采集的所述有效铝含量与预设的有效铝含量，根据所述有效铝含量差值调整加锌执行器按调整后的加锌速度分配至高铝锌锭和低铝锌锭各自的加入速度直到所述锌锅内锌液的液位与有效铝含量达到各自预设值为止。

在本实施中，由于所述加锌执行器包括加入低铝锌锭的低铝加锌机械系统和加入高铝锌锭的高铝加锌机械系统，低铝锌锭与高铝锌锭的各自含铝量不同，而根据有效铝含量差值调整低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统各自的加锌速度，其中，低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统两者加锌速度总和等于根据液位差值调整后的加锌速度，以确保加锌后锌锅内液位能够达到预设液位；同时，按照有效铝含量差值调整低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统加锌速度使锌液有效铝含量达到预设的有效铝含量，以确保加锌后锌锅内有效铝含量。通过同时控制锌液内液位与有效铝含量，使得锌液内液位与成分能够精确控制，满足后续高质量产品(钢带)的要求，提高了镀锌产品的质量。

在上述实施例中，其中，步骤s101中所述采集所述锌锅内液位数据的步骤，包括：

采集炉鼻左右两侧的液位参数；

对所述液位参数进行滤波得到优化后的液位数据。

在本实施例中，可采用液位传感器或激光测距传感器采集炉鼻两侧的液位数据，例如，采用两个液位传感器分别安装炉鼻左侧、右侧，从而采集到锌锅内的实时液位数据；另外，将采集的液位数据滤波处理，用于过滤锌液波动时产生的干扰因素，得到优化后的实际的液位数据，其中，采用两个液位传感器可利用均值法得到准确度较高的液位数据。

在另一实施例中，请参阅图2，为本发明提供的一种计算加锌速度流程图，所述采集所述锌锅内液位数据的步骤之前，还包括：

步骤s201，根据生产线速度、产品宽度与厚度、以及产品单位表面镀层的重量，计算单位时间内的锌锭消耗量；

步骤s202，根根据锌锭模具号、锌锭重量和锌锭比重，计算所述锌锭的截面积；

步骤s203，根根据单位时间内的所述锌锭消耗量和锌锭截面积计算加锌速度。

其中，加入锌锭的加锌速度可用以下公式表示：

式中：v为加锌速度，mm/min；k为修正系数；w为带钢宽度，mm；v1为机组速度，mm/min；z为产品上下表面单位面积的要求的锌层重量，g/mm²；s为锌锭在锌锅表面投影的截面积，mm²；ρ为锌锭密度，g/mm³。其中，w×v1为每分钟生产的镀锌板的表面积，乘以z为每分钟消耗的锌的重量g，再除以锌锭在锌锅表面投影的s截面积和锌锭密度ρ乘积的比重，就是加锌的速度。

具体地，上述方式为锌锅液位控制方法中的前馈控制方法，即根据以上已知的参数，通过计算，得出预计的加锌速度，输入控制系统，作为调整的起始数据，在此基础上进行实际结果的反馈控制。

在本实施例中，所述采集所述锌锅锌液内有效铝含量的步骤之前，还包括：

根据产品单位表面镀层重量、预设的镀层含铝量以及锌锅锌液内测量的铁含量计算所述锌锅内单位时间内锌液的补铝的理论量(即，为锌锅有效铝含量控制方法中的前馈控制方法)。

在生产过程中，补充到锌锅内的补铝量有三个用途，一是产生钢板基板与镀层之间的化合物层，与单位时间内生产产品的表面积成正比；二是存在于产品表面的镀层内，与单位时间内生产产品的表面积和设定的镀层含铝量成正比；三是在锌锅内与铁反应消耗掉了，与锌锭消耗量和锌锅锌液内的铁含量成正比。因此，可以采用如下公式计算单位时间内产品(钢带)的补铝理论量可用以下公式表示：

al补≈α1×w×v1+α2×w×v1×z×al镀层+α3×w×v1×al镀层×fe锌锅

式中：al补为锌锅内补铝理论量；α1、α2、α3为修正系数(其需要在后期生产过程中，不断调试和统计实际数据后进行计算，并按实际数据不断地优化)；w为钢带宽度，mm；v1为机组速度，mm/min；z为产品上下表面单位面积的要求的锌层重量，g/mm²；al镀层为设定镀层含铝量，％；fe锌锅为检测到的锌锅内锌液的铁含量，％。

其中，al补为锌液中游离状态的铝参与反应所消耗的铝含量，通过测量的总铝含量减去反应物所消耗掉的铝含量即可得到锌锅锌液内有效铝含量。

请参阅图3，为本发明提供的一种计算所述锌液内有效铝含量流程图，为计算所述锌液内有效铝含量的步骤，包括：

步骤s301，采集所述锌锅内沉没辊左、右端上部的铝含量与铁含量；

例如，通过在锌锅内沉没辊左、右端上部各自安装成分传感器，利用成分传感器测量锌液铝含量与铁含量，其中，采用两个成分传感器可利用均值法得到准确度较高的液位数据；

步骤s302，分别对所述铝含量与铁含量进行滤波处理得到优化后的实际铝含量和实际铁含量；

例如，通过滤波处理消除因为成分波动等因素的影响从而得到当前锌锅内锌液的实际铝含量和实际铁含量；

步骤s303，根据所述实际铝含量和实际铁含量计算所述锌锅内锌液内有效铝含量。

本实施例中采用控制锌锅内锌液中有效铝含量的方法提高控制的科学性，下面对有效铝的原理进行详细的说明。钢带热浸镀锌所用的锌液不是纯锌，而是根据工艺需要加入含量较少的铝。铝在锌液中有两种形式存在，一种是溶解于锌液中处于游离状态的铝，另一种是与铁发生化合物反应，生成铁铝化合物渣子，它是以固体形式存在的。前者是镀锌过程的反应物，而后者是反应的生成物。因此形成镀层和锌渣是锌液中处于游离状态的铝，其一旦参与反应，生成了化合物就失去了应有的作用。而我们常规化学分析得出的是两种形态铝的总和，这样的结果不能代表能够继续参与镀锌过程化学反应的铝的含量，所以有必要引入有效铝的概念。

总结来说，锌液中的有效铝指总铝中除去已成为铝铁化合物的，以游离状态溶解于锌液中的，对镀锌过程反应有作用的铝的含量。

测定锌液中有效铝含量的方法是：首先，测量锌液中的总铝量和总铁含量；其次，根据测量到的总铁含量减去溶解在锌液中的铁含量(可取最大溶解度)推算出锌液中fe2al5的含量，进一步计算出fe2al5中铝的含量，通过测量到的总铝量减去fe2al5中铝的含量得到计算出的有效铝含量。

在理论分析上，有效铝的计算过程十分复杂，在生产实际中：忽略锌液中铁的溶解度随温度的变化，取常规数据0.03％，当锌锅中锌液的铝含量超过0.135％，铁锌反应的化合物都是fe2al5，有效铝的计算公式如下：

al有效≈al总-(fe锌锅-0.03％)×0.83

式中，al有效为锌锅内有效铝含量；al总为测量出的锌液中总铝量；fe锌锅为检测到的锌锅内锌液的铁含量，％；0.83为fe2al5中铁和铝的比例。

请参阅图4，为本发明提供的一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌原理图，详述如下：

在本实施例中，根据有效铝含量与预设有效铝含量之间的差值并参照计算的补铝量调节低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统各自的加锌速度，其中，低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统两者加锌速度之和等于按照液位控制方式产生的加锌速度，同时，根据低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统各自加入的不同铝含量，使两者往锌锅内加锌过程中而新增的铝含量与待补的铝含量相同，从而实现锌锅内液位与成分的精确控制。

在上述实施例中，由于锌锅液位高度对产品质量的影响大于锌液含铝量对产品质量的影响，所述锌锅加锌控制方法中液位加锌的优先级高于有效铝含量加锌；所述低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统采用交叉控制以调整所述锌锅锌液的液位与有效铝含量。具体地，加锌执行器内交叉控制方式为：低铝锌锭加入机械系统的实际速度与计算速度(加锌速度)之间的差可输入高铝锌锭加入系统的输入端，高铝锌锭加入机械系统的实际速度与计算速度(加锌速度)之间的差可输入低铝锌锭加入系统的输入端，在加锌控制过程中，确保锌液液位的基础上，也能够控制锌液的成分。

在上述实施例中，检测到所述锌锅锌液内有效铝含量无法达到预设的有效铝含量时，调整所述加锌执行器的加锌速度直到所述锌锅内液位达到预设的液位数据为止。

具体地，由于低铝加锌机械系统与高铝加锌机械系统各自都需要更换锌锭，当其中一台加锌机械系统停止工作时，必定无法控制锌锅锌液内的成分，即，锌液内有效铝含量无法达到预设的有效铝含量；而通过另外一台仍处于工作状态的加锌机械系统，可控制锌锅锌液的液位，因此，液位加锌控制方式的优先级高于有效铝含量(成分)加锌控制方式，能够确保锌液在成分上无法控制时，通过液位控制方式控制加锌，也能在一定程度上确保镀锌产品的质量。

请参阅图5，为本发明提供一种钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌控制设备结构框图，包括：

一个或多个处理器51；

存储器52；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行指令，所述一个或多个处理器执行所述执行指令使得所述设备执行上述的钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法。

所述处理器51可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理器51可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如生成图像数据和/或将图像数据传输到电子显示器。如此，处理器可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(asic)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(fpga)、或它们的任何组合。

本申请提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序在被调用并执行时实现上述的钢带连续热浸镀锌的锌锅智能加锌方法。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、eeprom、cd-rom或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、u盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(dsl)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、dsl或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。

综上所述，本发明通过采集锌锅内的液位数据与成分数据，其中，成分数据包括有效铝含量；在锌锅内加锌时，以采集的液位数据与预设的液位数据之间的液位差调整加锌执行器的加锌速度，以采集的成分数据与预设的成分数据之间的成分差调整低铝加锌机械系统和高铝加锌机械系统共同分配加锌速度，达到同时控制锌锅内液位数据与成分数据的目的。通过上述方式加锌，使得锌锅内锌液的液位与成分趋于稳定，提高了镀锌产品的质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。