一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备及其控制系统

本发明属于热镀锌带钢小锌花生产技术领域，涉及一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备及其控制系统。

背景技术：

热镀锌是钢铁最有效的防大气腐蚀的方法之一，与其他金属防腐蚀方法相比,在镀层电化学保护性、镀层致密性、镀层耐久性、镀层免维护性、镀层与基体结合力、镀层经济性以及热镀工艺对钢件形状、尺寸的适应性、生产的高效性方面具有其他工艺无法比拟、得天独厚的优势。在长期使用中，热镀锌的成本远低于油漆，广泛应用于如电力、交通、通讯和基础建设等。因此我国许多大型钢厂自2000年以来，鞍钢，首钢，邯钢等大中型钢厂先后组建了多个连续热镀锌工厂。然而以邯钢年产量达200万吨连续生产的2#热镀锌线为例，随着市场对冷轧产品质量的不断提升，冷轧镀锌带钢生产正向高性能、高品质和低成本的方向发展。其产品遇到锌流纹、锌花大小及边部锌花均匀性控制等诸多问题，热镀锌锌花控制领域国内外学者进行了多种研究。

专利号201610686451.4攀钢张林等人介绍了，通过对原料表面粗糙度、带钢入锌锅温度、锌液中锑含量和铝含量、锌液温度、高跨温度、机组速度等工艺参数的合理调整，可实现对不同带钢厚度热镀锌大锌花产品的锌花控制，使生产出的大锌花产品外表美观，锌花轮廓清晰。该专利通过采用了调整生产线各项工艺参数实现了锌花质量控制，生产产品为大锌花产品，不能生产小锌花产品。

专利号200910142858.0福建凯景钢铁开发有限公司的陈政常等人介绍了一种热镀锌表面锌花形貌控制，钢板通过小锌花机喷雾后进行光整，其中小锌花喷嘴直径1.5-3mm，水压0.1-0.4mpa，气压0.4-0.5mpa，喷嘴距离气刀400-600mm，冷却水温30-50℃。该专利仅能在一定程度上实现了小锌花的制备，但通过温控无法从根本上解决雾滴尺寸不均匀及喷雾角度及对流问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备及其控制系统，离心喷雾方式所产生的喷雾平均粒度较小，从而解决了常规喷雾过程中所产生的云纹、白点等问题。

本发明提供一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备，用于连续热镀锌生产线锌花质量改善，包括：移动平台、安装架体和离心喷雾装置；所述安装架体固定于移动平台上，可随移动平台水平移动，离心喷雾装置设于安装架体上，可在安装架体上垂直移动；

所述离心喷雾装置包括：抽气箱、抽气箱支架、风机、左喷雾箱、右喷雾箱、喷雾箱连接架、间距调节结构、齿轮传动升降结构、两套喷雾介质管路组和喷雾回收结构；

所述间距调节结构固定在喷雾箱连接架的前端，所述左喷雾箱、右喷雾箱固定在间距调节结构上，相互间距可调节，左喷雾箱和右喷雾箱内都设有离心喷雾盘组；每套喷雾介质管路组都由气体管路和介质管路组成，所述气体管路连接气源泵，所述介质管路连接介质源泵，介质管路上设有流量调节阀和开关阀；两套喷雾介质管路组将气体和雾化介质分别输送给左喷雾箱和右喷雾箱中的离心喷雾盘组；左喷雾箱和右喷雾箱相对的侧壁上设有喷雾槽口；所述抽气箱支架固定在喷雾箱连接架顶部，所述抽气箱安装在抽气箱支架上，抽气箱与风机连接并通过两条抽气管连接左喷雾箱和右喷雾箱；所述齿轮传动升降结构固定在抽气箱支架上，所述齿轮传动升降结构包括第一减速电机和对称设置的两个主动齿轮，通过第一减速电机驱动主动齿轮在安装架体上的齿条上垂直升降运动实现离心喷雾装置的垂直移动；所述喷雾回收结构包括两个喷雾回收底盘，喷雾回收底盘分别安装在左喷雾箱和右喷雾箱的底部。

在本发明的热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备中，所述离心喷雾盘组由多个通过管路连接的离心喷雾盘构成，每个离心喷雾盘通过一个喷雾电机控制，通过控制离心喷雾盘开启的数量控制喷雾宽度，调节喷雾电机转速控制喷雾粒度，通过调节阀组控制喷雾流量。

在本发明的热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备中，所述间距调节结构包括：第二减速电机、左右旋梯形丝杠和两根直线导轨；两根直线导轨相互平行设于喷雾箱连接架的前端，直线导轨的两端分别设有滑块，左喷雾箱和右喷雾箱分别与两根直线导轨两端的滑块固定连接；所述左右旋梯形丝杠设于两根直线导轨之间，左右旋梯形丝杠上设有两个丝母，两个丝母分别与左喷雾箱和右喷雾箱固定连接，所述第二减速电机固定在喷雾箱连接架中部，第二减速电机驱动左右旋梯形丝杠旋转，使两个丝母在左右旋梯形丝杠上相向或相反运动进而调整左喷雾箱和右喷雾箱的间距。

在本发明的热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备中，所述齿轮传动升降结构包含：两个主动齿轮、两个支撑滚轮、电机传动轴、驱动装置固定架和第一减速电机；

所述驱动装置固定架安装在抽气箱支架上，驱动装置固定架包括两个固定框架和两根连杆，两个固定框架通过两根连杆固定连接；所述电机传动轴两端分别与相应的固定框架转动连接，第一减速电机设于一个固定框架的外侧与电机传动轴的一端连接，两个主动齿轮分别设置于两个固定框架内且固定在电机传动轴的两端，两个支撑滚轮分别设于相应的固定框架内且与主动齿轮相对设置，安装架体上两根平行设置的齿条穿过相应的固定框架，齿条位于主动齿轮和支撑滚轮之间且与主动齿轮啮合，第一减速电机驱动电机传动轴带动主动齿轮在安装架体上的齿条上垂直升降运动，进而带动离心喷雾装置在安装架体上垂直移动。

在本发明的热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备中，两个固定框架相对的侧壁上分别设有一个防坠安全器，所述防坠安全器的从动齿轮与齿条啮合；两个固定框架上都设有气缸和固定座，气缸活塞杆与连杆中部连接，连杆的后端与固定座转动连接，在气缸活塞杆的推动下连杆的前端压紧主动轮，使主动齿轮和从动齿轮都与齿条锁紧。

在本发明的热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备中，所述喷雾箱连接架的两侧分别设有抱紧结构，所述抱紧结构包括抱紧支架和两两相对设置的4个支撑轮，抱紧支架固定在喷雾箱连接架上，4个支撑轮设置于抱紧支架内；安装架体上的齿条穿过两两相对设置的4个支撑轮。

本发明提供一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备控制系统，包括：主控plc、hmi人机界面、主操作台远程i/o站、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器、风机变频器和工业以太网交换机；所述主控plc、hmi通过工业以太网交换机接入连续热镀锌生产线控制系统，主控plc分别与主操作台远程i/o站、流量调节阀、开关阀、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器和风机变频器连接；第一减速电机变频器连接第一减速电机，第二减速电机变频器连接第二减速电机，喷雾电机变频器连接喷雾电机，风机变频器连接风机电机；所述主控plc根据连续热镀锌生产线的生产过程数据对控制阀组、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器和风机变频器进行控制，进而控制喷雾位置、喷雾粒度、喷雾宽度和喷雾流量。

本发明的一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备，用于连续热镀锌生产线锌花质量改善，其中离心喷雾装置具有常规喷雾的无气源的特征，减少冲击也就减少无序喷雾会带来云纹问题，同时喷雾雾滴速度和尺寸成反比关系，在高温环境下雾滴表面会汽化减少尺寸，因此离心喷雾可以避免常规喷雾遇到的部分大液滴带来的白点问题。本发明可针对不同锌花粒度，锌花成分性能要求进行雾化介质选择及更换。通过调节喷雾空气流量和介质流量，调节喷雾流量，通过控制喷雾电机转速控制粒度，实现喷雾颗粒20～60μm。

附图说明

图1是本发明的一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备的整体示意图；

图2是离心喷雾装置的结构示意图；

图3是离心喷雾装置的部分剖面的俯视图；

图4是间距调节结构的示意图；

图5是齿轮传动升降结构的示意图；

图6是齿轮传动升降结构的固定框架的内部示意图；

图7是抱紧结构的示意图；

图8是喷雾箱连接架的示意图；

图9是本发明的一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备控制系统的示意图；

图中：1-抽气箱，2-抽气箱支架，3-左喷雾箱，4-右喷雾箱，5-喷雾箱连接架，6-间距调节结构，7-齿轮传动升降结构，8-喷雾介质管路组，9-喷雾回收结构，10-抽气管，11-抱紧结构，12-离心喷雾盘组，51-喷雾回收底盘安装位，52-喷雾介质管路安装位组，53-间距调节结构安装位，54-抱紧结构安装位，61-第二减速电机，62-左右旋梯形丝杠，63-直线滑轨，64-丝母，65-滑块，71-第一减速电机，72-主动齿轮，73-支撑滚轮，74-电机传动轴，75-固定框架，76-连杆，77-防坠安全器，78-从动齿轮，79-气缸，80-连杆，81-固定座，111-抱紧支架，112-支撑轮，100-离心喷雾装置，200-安装架体，300-移动平台。

具体实施方式

本发明公开一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备，为了解决现有热镀锌生产线及喷雾冷却等锌花控制设备所带来的缺陷问题主要如下：

1、现有的热镀锌生产线不具备锌花形核控制功能，导致锌花尺寸大，在诸多领域具有使用局限；

2、常规喷雾促进了锌花形核率，但不均匀雾滴及大雾滴尺寸会带来镀锌层白点、无序喷雾会带来云纹问题。

如图1、图2和图8所示，本发明的一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备，用于连续热镀锌生产线锌花质量改善，包括：移动平台300、安装架体200和离心喷雾装置100。所述安装架体200固定于移动平台300上，可随移动平台300水平移动，离心喷雾装置100设于安装架体200上，可在安装架体200上垂直移动。

所述离心喷雾装置100包括：抽气箱1、抽气箱支架2、风机、左喷雾箱3、右喷雾箱4、喷雾箱连接架5、间距调节结构6、齿轮传动升降结构7、两套喷雾介质管路组8和喷雾回收结构9。喷雾箱连接架5上设有喷雾回收底盘安装位51，喷雾介质管路安装位组52，间距调节结构安装位53和抱紧结构安装位54。

所述间距调节结构6固定在喷雾箱连接架5的前端，所述左喷雾箱3、右喷雾箱4固定在间距调节结构6上，相互间距可调节。左喷雾箱3和右喷雾箱4内都设有离心喷雾盘组12。每套喷雾介质管路组8由气体管路和介质管路组成，所述气体管路连接气源泵，所述介质管路连接介质源泵，介质管路上设有流量调节阀和开关阀。两套喷雾介质管路组8将气体和雾化介质分别输送给左喷雾箱3和右喷雾箱4中的离心喷雾盘组8。左喷雾箱3和右喷雾箱4相对的侧壁上设有喷雾槽口。所述抽气箱支架2固定在喷雾箱连接架5顶部，所述抽气箱1安装在抽气箱支架2上，抽气箱1与风机连接并通过两条抽气管10连接左喷雾箱3和右喷雾箱4，对水蒸气和未汽化的雾滴进行抽吸。所述齿轮传动升降结构7固定在抽气箱支架2上，所述齿轮传动升降结构7包括第一减速电机71和对称设置的两个主动齿轮72，通过第一减速电机71驱动主动齿轮72在安装架体200上的齿条上垂直升降运动实现离心喷雾装置100的垂直移动。所述喷雾回收结构9包括两个喷雾回收底盘，喷雾回收底盘分别安装在左喷雾箱3和右喷雾箱4的底部，用于收集喷雾后的雾化液滴。

如图3所示，所述离心喷雾盘组12由多个通过管路连接的离心喷雾盘构成，每个离心喷雾盘通过一个喷雾电机控制。

离心喷雾盘组12可设置5～20个离心喷雾盘，宽度为500～2000mm，视不同喷雾要求，可通过电机控制离心喷雾盘开启的数量控制喷雾宽度。可通过调节喷雾电机转速控制喷雾粒度，通过调节阀组控制喷雾流量。可根据锌花成分性能要求进行雾化介质选择及更换，介质主要有水、20～50μm粒度的金属粉末如锌粉等。

如图4所示，所述间距调节结构6包括：第二减速电机61、左右旋梯形丝杠62和两根直线导轨63。两根直线导轨63相互平行设于喷雾箱连接架5的前端，直线导轨63的两端分别设有滑块65，左喷雾箱3和右喷雾箱4分别与两根直线导轨63两端的滑块65固定连接。具体实施时，直线导轨63每端分别设有2个滑块65。所述左右旋梯形丝杠62设于两根直线导轨63之间，左右旋梯形丝杠62上设有两个丝母64，两个丝母64分别与左喷雾箱3和右喷雾箱4固定连接。所述第二减速电机61固定在喷雾箱连接架5中部，第二减速电机61驱动左右旋梯形丝杠62旋转，使两个丝母64在左右旋梯形丝杠62上相向或相反运动进而调整左喷雾箱3和右喷雾箱4的间距。调节范围为300～700mm。

如图5所示，所述齿轮传动升降结构7包含：第一减速电机71、两个主动齿轮72、两个支撑滚轮73、电机传动轴74和驱动装置固定架；

所述驱动装置固定架安装在抽气箱支架2上，驱动装置固定架包括两个固定框架75和两根连杆76，两个固定框架75通过两根连杆76固定连接。所述电机传动轴74两端分别与相应的固定框架75转动连接，第一减速电机71设于一个固定框架75的外侧与电机传动轴74的一端连接，两个主动齿轮72分别设置于两个固定框架75内且固定在电机传动轴74的两端，两个支撑滚轮73分别设于相应的固定框架75内且与主动齿轮72相对设置，安装架体200上两根平行设置的齿条穿过相应的固定框架75，齿条位于主动齿轮72和支撑滚轮73之间且与主动齿轮72啮合，第一减速电机71驱动电机传动轴74带动主动齿轮72在安装架体200上的齿条上垂直升降运动，进而带动离心喷雾装置100在安装架体200上垂直移动。从而可追踪不同热镀锌板其锌液凝固线位置。

如图5和图6所示，两个固定框架75相对的侧壁上分别设有一个防坠安全器77，所述防坠安全器77的从动齿轮78与齿条啮合。两个固定框架75上都设有气缸79和固定座81，气缸活塞杆与连杆80中部连接，连杆80的后端与固定座81转动连接，在气缸活塞杆的推动下连杆80的前端压紧主动轮72，使主动齿轮72和从动齿轮78都与齿条锁紧。

如图7所示，所述喷雾箱连接架5的两侧分别设有抱紧结构11，所述抱紧结构包括抱紧支架111和两两相对设置的4个支撑轮112，抱紧支架固定111在喷雾箱连接架5上，4个支撑轮112设置于抱紧支架11内；安装架体200上的齿条穿过两两相对设置的4个支撑轮112。

本发明的一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备，具体工作过程如下：

一、位置调节

1.移动平台位置调节，如图1所示，驱动移动平台轨道电机，调节整体设备至热镀锌板位置。

2.离心喷雾装置位置调节：手动或者自动控制离心喷雾装置的升降变频器，驱动齿轮传动升降结构7升降运动，视热镀锌工艺条件参数，调节喷雾正吹位置至锌花凝固线区域，控制系统可实时显示其位置区域。

3.左右喷箱间距调节：视镀锌层厚度、板厚参数影响通过第一减速电机驱动左右旋梯形丝杠转动，直线导轨导向调节调节左喷雾箱和右喷雾箱的间距，调节范围为300～700mm。

二、工艺调节

喷雾管路调节：视镀锌层厚度和质量要求等工艺参数由喷雾介质管路组调节喷雾介质和喷雾流量；

喷雾粒度调节：视不同板宽，调节不同离心喷雾盘组进行喷雾，调节喷雾电机转速控制喷雾粒度。

雾化回收：设置风机、抽气箱和两条抽气管，通过风机对左喷雾箱和右喷雾箱内的水蒸气和未汽化的雾滴进行抽吸，并经过换热器冷凝后收集，避免带钢和设备周围聚集大量水蒸气和雾滴，降低喷雾对环境的影响，减少对周边设备的腐蚀。

如图9所示，本发明还提供一种热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备控制系统，对热镀锌带钢小锌花生产离心喷雾设备进行控制。控制系统包括：主控plc、hmi人机界面、主操作台远程i/o站、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器、风机变频器和工业以太网交换机；所述主控plc、hmi通过工业以太网交换机接入连续热镀锌生产线控制系统，主控plc分别与主操作台远程i/o站、流量调节阀、开关阀、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器和风机变频器连接；第一减速电机变频器连接第一减速电机，第二减速电机变频器连接第二减速电机，喷雾电机变频器连接喷雾电机，风机变频器连接风机电机；所述主控plc根据连续热镀锌生产线的生产过程数据对控制阀组、第一减速电机变频器、第二减速电机变频器、喷雾电机变频器和风机变频器进行控制，进而控制喷雾位置、喷雾粒度、喷雾宽度和喷雾流量。同时，可通过hmi人机界面实时显示小锌花生产喷雾过程数据，并通过主操作台远程i/o站对示小锌花生产喷雾过程的控制参数进行调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。