[发明专利]一种热镀锌线镀层厚度自动控制系统

说明书

技术领域

本发明属钢铁生产设备技术领域，适用于热镀锌生产线的镀层厚度控制。

背景技术

热镀锌板因其良好的耐腐蚀性被广泛应用于建筑、家电、汽车等行业。近些年来，随着热镀锌板市场竞争日益激烈，用户对热镀锌板质量的要求越来越高。镀层厚度及其匀性是评价镀锌板质量的一项重要指标，镀层太薄影响产品的抗腐蚀性，镀层太厚影响产品的点焊性和附着性同时造成锌原料的浪费。目前，国内多数热镀锌生产线对镀层厚度的控制依然采用传统的控制方法，即由操作人员依据经验对设定值进行手工调整。手工调整不可避免地会引起过薄或超厚，最终导致镀锌产品质量下降和锌原料的浪费。因此开发高性能的锌层厚度自动控制系统对于提高产品质量和节约原料消耗具有重要意义。

目前，世界各主要热镀锌工艺厂家在总结生产经验基础上，已形成了一套自己的控制系统。不同厂家热镀锌镀层控制系统采用的硬件设备基本相同，执行机构采用气刀，检测设备采用冷态测厚仪，但在控制策略和控制模型上互不相同，这也决定了系统的控制效果。

“热镀锌线锌层厚度的闭环控制简介”(刘海龙，四川冶金，2006 28(6))，介绍了VAI CLACIM公司的镀层厚度控制系统，系统包括设定值模型、前馈闭环控制回路和反馈闭环控制回路。设定值模型采用模糊控制算法建立，描述镀层厚度与气刀压力、气刀间距、运行速度之间的关系，设定值模型计算气刀压力、气刀间距初始设定值。前馈控制消除速度波动带来的扰动，速度变化时维持镀层厚度不变，通过调节气刀压力来消除速度变化引起的镀层厚度波动。通过镀层厚度与速度、气刀压力、气刀间距之间的近似线性关系，间接计算出气刀压力附加设定值。反馈闭环控制回路采用气刀压力、间距联合调节控制方式，采用气刀压力优先调节方式，当压力调节达到限幅时保持压力设定值不变进行间距调节。根据镀层厚度实际值，通过镀层厚度与速度、气刀压力、气刀间距之间的近似线性关系，计算气刀压力和间距的附加设定值。控制策略，首先根据设定值模型计算出气刀压力、气刀间距的初始设定值；前馈控制消除速度波动引起的厚度偏差，根据速度变化计算气刀压力的附加设定值；反馈控制以单侧表面平均镀层厚度和两侧表面镀层厚度偏差为控制目标，通过压力调节消除平均镀层厚度偏差，通过气刀喷嘴开口度调节消除两侧镀层厚度偏差。此系统能够对镀层厚度实现闭环自动控制，但是前馈和反馈闭环控制回路中对控制器增益进行了线性化处理，认为镀层厚度与气刀间距、气刀压力、运行速度之间是线性关系，而气刀压力、间距与镀层厚度之间是非线性关系，尤其是气刀间距与镀层厚度之间存在较强的非线性，因此进行线性化处理存在较大误差。

“镀层厚度系统DMC串级控制仿真研究”(姚刚霞，微计算机信息，2007 23(25))，介绍了武钢热镀锌线镀层厚度自动控制系统，系统采用DMC预测控制算法，根据镀层厚度和速度变化计算气刀压力设定值。采用DMC预测控制解决了模型失配时系统鲁棒性问题，但是文章只讲述了通过压力调节进行镀层厚度控制的仿真试验结果，实际应用过程中仅通过调整气刀压力来控制镀层厚度是不够的。

“宝钢热镀锌机组锌层重量控制模型的应用”(林莉军，宝钢技术，2007(4))，介绍宝钢热镀锌线的锌层厚度控制系统，系统包括预测模型和反馈闭环控制回路。预测模型计算气刀压力和气刀间距初始设定值，反馈控制回路计算气刀压力和气刀间距附加设定值。系统能够实现镀层厚度自动控制，但是预测控制回路和反馈控制回路都是建立在模型基础上，控制性能过于依赖模型精度，当模型失配时控制效果不佳。

目前，国内大多数热镀锌生产线的镀层厚度控制依然由操作工手动调整完成，不可避免地会引起镀层厚度偏差过大。现有的镀层厚度自动控制系统中也存在调节时间长和控制效果不佳的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热镀锌线镀层厚度自动控制系统，本系统能够快速消除镀层厚度偏差，尤其是变规格和升降速过程中具有很好的控制效果，从而达到提高成材率和降低锌原料消耗的目的。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种热镀锌线镀层厚度自动控制系统，包括以下内容：