一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种通过气刀控制连续热镀锌锌层重量的方法，属于热镀锌控制方法
技术领域。
【背景技术】
[0002] 在连续热镀锌带钢的生产过程中，一般通过气刀喷吹来控制锌层重量。热镀锌带 钢刚出锌锅时，带钢表面的锌液还处于液态，通过气刀喷吹使得多余的锌流回锌锅。气刀喷 吹结束后，锌层重量得到控制，带钢持续运动，锌液持续冷却，通过后续风箱等设备进一步 降温，使带钢温度逐步达到室温，完成整个热镀锌过程。当带钢温度降低至室温，锌液凝固 后的带钢通过锌层在线测厚仪测出锌层重量。从气刀喷吹结束到锌层在线测厚仪测出锌层 重量的过程定义为一个闭环调整周期。在线测厚仪测量的锌层厚度作为闭环反馈值，判断 气刀控制是否得当。操作人员再根据反馈的信息，调整气刀工艺，直至满足要求为止。目前， 整个热镀锌过程存在的问题如下： 1、测厚仪的位置离气刀距离较远(一般距离150m以上），导致看到测厚仪数据时，再调 整气刀操作存在很大的时间滞后问题。导致气刀操作存在不及时性和滞后性。
[0003] 2、影响气刀控制锌层重量的参数较多，有气刀压力、气刀距离、带钢速度、气刀角 度、气刀高度等。控制相同锌层重量条件下有不同的工艺参数组合。
[0004] 3、气刀操作会影响到锌层表面质量，有经验的操作人员根据自己长期的气刀操作 的经验积累，结合镀层表面质量等因素组合出最佳参数组合进行操作。
[0005] 由于优化气刀操作过程中既要考虑锌层重量问题，还要考虑镀层表面质量问题， 气刀操作难度较大，往往需要经验熟练的操作工完成操作。目前主流的自动控制策略如下： 1、采用传统PID控制方法，通过将时域信号转换为复数域信号，通过误差调整气刀状 态，中国专利ZL201210408578.1"一种热镀锌线镀层厚度自动控制系统"公开了一种基于 PID控制器的锌层重量控制方法。这种方法存在的主要问题是锌层测厚数据滞后于控制信 号，需要对滞后信号进行补偿，但目前常用的滞后补偿手段是通过Smith预估器进行补偿， 但由于Smith预估器需要建立控制系统的数学模型，如果建立的模型不准确，将导致补偿不 准确，延长锌层测厚的调整周期。导致增加锌耗，甚至发生锌层重量不符的问题。
[0006] 2、采用神经网络算法等自适应算法，准确控制气刀影响锌层重量的参数，达到对 锌层重量的准确控制，中国专利ZL201510228949. Γ-种镀锌厚度控制系统及方法"公开了 一种对镀锌厚度进行控制的算法，该算法的优点在于可以较为准确地建立气刀操作参数与 锌层重量的多维空间非线性函数关系，但该算法的缺点是，建立的自适应算法没有明确的 数学意义，不能对其进行数学解释，使用过程中难以结合气刀操作经验，虽然锌层重量控制 满足要求，但镀锌板表面质量不能实现最优化控制。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，这 种方法充分考虑了热镀锌过程中闭环反馈大滞后的特点和气刀操作参数影响镀层板表面 质量的特点，可以避免连续热镀锌过程中气刀控制大滞后导致的锌层不合问题，克服传统 控制方法精度低的缺点，解决智能自适应模型不能结合气刀操作经验优化镀锌板表面质量 的问题。
[0008] 解决上述技术问题的技术方案是： 一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，它采用两步法操作对气刀进行调整，在两 个闭环测量周期内将连续热镀锌的锌层重量控制到要求范围内；两步法分为粗调设定和精 调设定，粗调设定在产线不稳定，或者设定值错误的情况下触发，精调设定在产线稳定，设 定值正确，但锌层重量不满足要求的情况下触发； 粗调设定采用以下步骤进行： 粗调设定值算法的输入值有：当前产线速度V，当前带钢厚度T，当前锌层重量目标值 Wset，在这里锌层重量目标值Wset=锌层重量下限*1.025; (1) 按照"气刀距离设定模型"计算公式，根据产线速度V与当前锌层重量目标值Wset计 算得出气刀距板带表面距离D，结合带钢厚度T，按照公式Dset=D+T/2计算出气刀操作设定 值； (2) 按照"锌层重量控制模型"，根据锌层重量目标值Wset，气刀距离D，产线速度V，计算 出气刀压力P设定值； (3) 按照"气刀高度设定模型"，根据产线速度V和压力设定值P，计算出气刀高度H; 将计算得出的气刀距离D、气刀压力P、气刀高度Η作为粗调设定值结果写入气刀相应操 作丰旲块，完成气刀粗调设定； 精调设定采用以下步骤： 锌层重量设定值设定为Waim=锌层重量下限*1.025，上限值Wup=锌层重量下限*1.05; 根据"气刀距离设定模型"可以得出公式
式中D0是当前的气刀距板带表面距离，V0是当前产线速度，Wact是实际锌层重量，Pact 是当前气刀压力设定值，Waim是锌层重量目标值，设定为Waim=锌层重量下限*1.025，根据 上式计算出未知数Paim，即为气刀粗调后锌层重量不符合要求，需要调整到所需锌层重量 的压力设定值，将该数值计算出来后输入气刀压力设定模块，即完成精调阶段设定。
[0009] 上述一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，所述气刀距离设定模型为： D = 6.96053+Wset*0.159211-0.0230263*V-0.000460526*Wset*V 式中：D是气刀距离带钢表面的距离，Wset是镀层板带钢要求的镀层厚度，V是产线速 度，设带钢厚度是T(单位mm)，那么气刀距离的设定值应该是Dset=D+T/2。
[0010] 上述一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，所述锌层重量控制模型为： ff=64.129-0.868572*V-0.0346555*P+2.43317*D+0.00767735*V*V+0.000453235*P*P-0.00286667*V*P+0.064861l*V*D-〇.0114074*P*D 式中:W是锌层重量，P是气刀压力，D是气刀距离带钢表面的距离，V是产线速度。
[0011] 上述一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，所述气刀高度设定模型为： H= 137.778 -0.0555556*V+ 0.0962963*P+ 0.00407407*P*V 式中:Η是气刀高度，P是气刀压力，V是产线速度。
[0012] 上述一种准确控制连续热镀锌锌层重量的方法，所述粗调设定和精调设定根据产 线稳定、设定值正确、产线参数中仅气刀压力变化、锌层重量满足要求四项条件按照如下规 则进行： a. 当产线不稳定时，无论其它条件如何，均按模型进行粗调设定； b. 当产线不稳定时，设定值正确，产线参数中仅气刀压力变化，不进行计算，仅显示已 有计算结果； c. 当产线稳定时，设定值不正确，按模型进行粗调设定； d. 当产线稳定时，设定值正确，产线参数中不是仅气刀压力变化，锌层重量不满足要 求，按模型进行精调设定； e. 当产线稳定时，设定值正确，产线参数中不是仅气刀压力变化，锌层重量满足要求， 不进行计算，仅显示已有计算结果。
[0013] 本发明的有益效果是： 本发明建立了一套两步法调整锌层重量的步骤，当产线状态发生变化时，进入粗调模 式，建立了三套气刀参数与锌层重量的统计模型，设定了一套镀锌板表面质量最佳、锌层重 量接近设定值的工艺方案，对气刀实现粗调自动控制。一个测量周期结束后，进入精调模 式，精调模式根据实际锌层重量与目标值的偏差值求取气刀压力变化值，精调过程可以将 锌层重量误差控制在单面±〇.5g锌以内，控制精度得以保证。
[0014] 本发明充分考虑了热镀锌过程中闭环反馈大滞后和气刀操作参数影响镀层