一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種通過氣刀控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，屬于熱鍍鋅控制方法
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在連續(xù)熱鍍鋅帶鋼的生產(chǎn)過程中，一般通過氣刀噴吹來控制鋅層重量。熱鍍鋅帶 鋼剛出鋅鍋時，帶鋼表面的鋅液還處于液態(tài)，通過氣刀噴吹使得多余的鋅流回鋅鍋。氣刀噴 吹結(jié)束后，鋅層重量得到控制，帶鋼持續(xù)運(yùn)動，鋅液持續(xù)冷卻，通過后續(xù)風(fēng)箱等設(shè)備進(jìn)一步 降溫，使帶鋼溫度逐步達(dá)到室溫，完成整個熱鍍鋅過程。當(dāng)帶鋼溫度降低至室溫，鋅液凝固 后的帶鋼通過鋅層在線測厚儀測出鋅層重量。從氣刀噴吹結(jié)束到鋅層在線測厚儀測出鋅層 重量的過程定義為一個閉環(huán)調(diào)整周期。在線測厚儀測量的鋅層厚度作為閉環(huán)反饋值，判斷 氣刀控制是否得當(dāng)。操作人員再根據(jù)反饋的信息，調(diào)整氣刀工藝，直至滿足要求為止。目前， 整個熱鍍鋅過程存在的問題如下： 1、測厚儀的位置離氣刀距離較遠(yuǎn)(一般距離150m以上），導(dǎo)致看到測厚儀數(shù)據(jù)時，再調(diào) 整氣刀操作存在很大的時間滯后問題。導(dǎo)致氣刀操作存在不及時性和滯后性。
[0003] 2、影響氣刀控制鋅層重量的參數(shù)較多，有氣刀壓力、氣刀距離、帶鋼速度、氣刀角 度、氣刀高度等?？刂葡嗤\層重量條件下有不同的工藝參數(shù)組合。
[0004] 3、氣刀操作會影響到鋅層表面質(zhì)量，有經(jīng)驗(yàn)的操作人員根據(jù)自己長期的氣刀操作 的經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合鍍層表面質(zhì)量等因素組合出最佳參數(shù)組合進(jìn)行操作。
[0005] 由于優(yōu)化氣刀操作過程中既要考慮鋅層重量問題，還要考慮鍍層表面質(zhì)量問題， 氣刀操作難度較大，往往需要經(jīng)驗(yàn)熟練的操作工完成操作。目前主流的自動控制策略如下： 1、采用傳統(tǒng)PID控制方法，通過將時域信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域信號，通過誤差調(diào)整氣刀狀 態(tài)，中國專利ZL201210408578.1"一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)"公開了一種基于 PID控制器的鋅層重量控制方法。這種方法存在的主要問題是鋅層測厚數(shù)據(jù)滯后于控制信 號，需要對滯后信號進(jìn)行補(bǔ)償，但目前常用的滯后補(bǔ)償手段是通過Smith預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償， 但由于Smith預(yù)估器需要建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，如果建立的模型不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致補(bǔ)償不 準(zhǔn)確，延長鋅層測厚的調(diào)整周期。導(dǎo)致增加鋅耗，甚至發(fā)生鋅層重量不符的問題。
[0006] 2、采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等自適應(yīng)算法，準(zhǔn)確控制氣刀影響鋅層重量的參數(shù)，達(dá)到對 鋅層重量的準(zhǔn)確控制，中國專利ZL201510228949. Γ-種鍍鋅厚度控制系統(tǒng)及方法"公開了 一種對鍍鋅厚度進(jìn)行控制的算法，該算法的優(yōu)點(diǎn)在于可以較為準(zhǔn)確地建立氣刀操作參數(shù)與 鋅層重量的多維空間非線性函數(shù)關(guān)系，但該算法的缺點(diǎn)是，建立的自適應(yīng)算法沒有明確的 數(shù)學(xué)意義，不能對其進(jìn)行數(shù)學(xué)解釋，使用過程中難以結(jié)合氣刀操作經(jīng)驗(yàn)，雖然鋅層重量控制 滿足要求，但鍍鋅板表面質(zhì)量不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，這 種方法充分考慮了熱鍍鋅過程中閉環(huán)反饋大滯后的特點(diǎn)和氣刀操作參數(shù)影響鍍層板表面 質(zhì)量的特點(diǎn)，可以避免連續(xù)熱鍍鋅過程中氣刀控制大滯后導(dǎo)致的鋅層不合問題，克服傳統(tǒng) 控制方法精度低的缺點(diǎn)，解決智能自適應(yīng)模型不能結(jié)合氣刀操作經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化鍍鋅板表面質(zhì)量 的問題。
[0008] 解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是： 一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，它采用兩步法操作對氣刀進(jìn)行調(diào)整，在兩 個閉環(huán)測量周期內(nèi)將連續(xù)熱鍍鋅的鋅層重量控制到要求范圍內(nèi)；兩步法分為粗調(diào)設(shè)定和精 調(diào)設(shè)定，粗調(diào)設(shè)定在產(chǎn)線不穩(wěn)定，或者設(shè)定值錯誤的情況下觸發(fā)，精調(diào)設(shè)定在產(chǎn)線穩(wěn)定，設(shè) 定值正確，但鋅層重量不滿足要求的情況下觸發(fā)； 粗調(diào)設(shè)定采用以下步驟進(jìn)行： 粗調(diào)設(shè)定值算法的輸入值有：當(dāng)前產(chǎn)線速度V，當(dāng)前帶鋼厚度T，當(dāng)前鋅層重量目標(biāo)值 Wset，在這里鋅層重量目標(biāo)值Wset=鋅層重量下限*1.025; (1) 按照"氣刀距離設(shè)定模型"計(jì)算公式，根據(jù)產(chǎn)線速度V與當(dāng)前鋅層重量目標(biāo)值Wset計(jì) 算得出氣刀距板帶表面距離D，結(jié)合帶鋼厚度T，按照公式Dset=D+T/2計(jì)算出氣刀操作設(shè)定 值； (2) 按照"鋅層重量控制模型"，根據(jù)鋅層重量目標(biāo)值Wset，氣刀距離D，產(chǎn)線速度V，計(jì)算 出氣刀壓力P設(shè)定值； (3) 按照"氣刀高度設(shè)定模型"，根據(jù)產(chǎn)線速度V和壓力設(shè)定值P，計(jì)算出氣刀高度H; 將計(jì)算得出的氣刀距離D、氣刀壓力P、氣刀高度Η作為粗調(diào)設(shè)定值結(jié)果寫入氣刀相應(yīng)操 作豐旲塊，完成氣刀粗調(diào)設(shè)定； 精調(diào)設(shè)定采用以下步驟： 鋅層重量設(shè)定值設(shè)定為Waim=鋅層重量下限*1.025，上限值Wup=鋅層重量下限*1.05; 根據(jù)"氣刀距離設(shè)定模型"可以得出公式
式中D0是當(dāng)前的氣刀距板帶表面距離，V0是當(dāng)前產(chǎn)線速度，Wact是實(shí)際鋅層重量，Pact 是當(dāng)前氣刀壓力設(shè)定值，Waim是鋅層重量目標(biāo)值，設(shè)定為Waim=鋅層重量下限*1.025，根據(jù) 上式計(jì)算出未知數(shù)Paim，即為氣刀粗調(diào)后鋅層重量不符合要求，需要調(diào)整到所需鋅層重量 的壓力設(shè)定值，將該數(shù)值計(jì)算出來后輸入氣刀壓力設(shè)定模塊，即完成精調(diào)階段設(shè)定。
[0009] 上述一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，所述氣刀距離設(shè)定模型為： D = 6.96053+Wset*0.159211-0.0230263*V-0.000460526*Wset*V 式中：D是氣刀距離帶鋼表面的距離，Wset是鍍層板帶鋼要求的鍍層厚度，V是產(chǎn)線速 度，設(shè)帶鋼厚度是T(單位mm)，那么氣刀距離的設(shè)定值應(yīng)該是Dset=D+T/2。
[0010] 上述一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，所述鋅層重量控制模型為： 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是鋅層重量，P是氣刀壓力，D是氣刀距離帶鋼表面的距離，V是產(chǎn)線速度。
[0011] 上述一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，所述氣刀高度設(shè)定模型為： H= 137.778 -0.0555556*V+ 0.0962963*P+ 0.00407407*P*V 式中:Η是氣刀高度，P是氣刀壓力，V是產(chǎn)線速度。
[0012] 上述一種準(zhǔn)確控制連續(xù)熱鍍鋅鋅層重量的方法，所述粗調(diào)設(shè)定和精調(diào)設(shè)定根據(jù)產(chǎn) 線穩(wěn)定、設(shè)定值正確、產(chǎn)線參數(shù)中僅氣刀壓力變化、鋅層重量滿足要求四項(xiàng)條件按照如下規(guī) 則進(jìn)行： a. 當(dāng)產(chǎn)線不穩(wěn)定時，無論其它條件如何，均按模型進(jìn)行粗調(diào)設(shè)定； b. 當(dāng)產(chǎn)線不穩(wěn)定時，設(shè)定值正確，產(chǎn)線參數(shù)中僅氣刀壓力變化，不進(jìn)行計(jì)算，僅顯示已 有計(jì)算結(jié)果； c. 當(dāng)產(chǎn)線穩(wěn)定時，設(shè)定值不正確，按模型進(jìn)行粗調(diào)設(shè)定； d. 當(dāng)產(chǎn)線穩(wěn)定時，設(shè)定值正確，產(chǎn)線參數(shù)中不是僅氣刀壓力變化，鋅層重量不滿足要 求，按模型進(jìn)行精調(diào)設(shè)定； e. 當(dāng)產(chǎn)線穩(wěn)定時，設(shè)定值正確，產(chǎn)線參數(shù)中不是僅氣刀壓力變化，鋅層重量滿足要求， 不進(jìn)行計(jì)算，僅顯示已有計(jì)算結(jié)果。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明建立了一套兩步法調(diào)整鋅層重量的步驟，當(dāng)產(chǎn)線狀態(tài)發(fā)生變化時，進(jìn)入粗調(diào)模 式，建立了三套氣刀參數(shù)與鋅層重量的統(tǒng)計(jì)模型，設(shè)定了一套鍍鋅板表面質(zhì)量最佳、鋅層重 量接近設(shè)定值的工藝方案，對氣刀實(shí)現(xiàn)粗調(diào)自動控制。一個測量周期結(jié)束后，進(jìn)入精調(diào)模 式，精調(diào)模式根據(jù)實(shí)際鋅層重量與目標(biāo)值的偏差值求取氣刀壓力變化值，精調(diào)過程可以將 鋅層重量誤差控制在單面±〇.5g鋅以內(nèi)，控制精度得以保證。
[0014] 本發(fā)明充分考慮了熱鍍鋅過程中閉環(huán)反饋大滯后和氣刀操作參數(shù)影響鍍層