CN115672685B - 一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法 - Google Patents

Abstract

一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，通过对带钢的实时温度测量建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，据此形成基于烘烤输出功率的烘烤质量的实时控制。本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，通过在烘烤炉出口的带钢上方增加一套可在带钢横向方向移动的在线板温计，基于在线板温检测值对烘烤炉状态进行监控，并建立烘烤输出功率控制系统实时调整，使得氧化镁涂层烘烤质量均匀，提高取向硅钢产品质量稳定性，节省能源消耗。

Description

一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法

技术领域

本发明属于取向硅钢生产过程中带钢表面氧化镁涂层烘干领域，具体涉及一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法。

背景技术

取向硅钢氧化镁隔离涂层是硅钢生产中非常重要的一道工序，烘干工艺对最后生成的隔离涂层质量产生重要影响，因此在生产过程中需要在工艺上进行严格控制，才能保证氧化镁隔离涂层的质量，氧化镁涂层的质量是影响成品取向硅钢底层质量和磁性能的关键影响因素，是取向硅钢制备工艺的核心技术。如图1所示是现有生产取向硅钢的退火机组的氧化镁涂层段和卷取段示意图，取向硅钢带钢1以一定工艺速度经过涂层机2，涂层机2将氧化镁浆液辊涂至带钢表面，经烘烤炉3.1烘干再经过空气冷却段4冷却后卷取，通过控制烘烤输出功率控制系统3.2来调整烘烤质量。优良的氧化镁涂层质量是获得优良表面质量和优良磁性能的取向硅钢成品的前提，烘烤不足或者烘烤过量均会产生严重的质量缺陷。目前取向硅钢生产中氧化镁涂层烘烤工艺控制中，对同一规格厚度和运行速度的产品采用固定的烘烤输出功率控制系统控制，无法对带钢的烘烤质量进行监控，也无法跟踪带钢板宽方向不同位置的烘烤质量差异。

如上所述，此红外线烘烤炉系统主要存在以下几方面的问题：

(1)烘烤输出功率是根据上一卷的平均值进行手动调整，调整准确率低；

(2)烘烤输出功率调整存在明显滞后；

(3)烘烤炉内发射板较多，部分发射板故障时会导致宽度方向烘烤质量差异较大，后续宽度方向容易出现明显质量异常：

(4)由于涂层辊硬度变化，带钢厚度等差异，氧化镁涂层厚度会随之变化。氧化镁涂层膜厚和涂层含水率均为钢卷生产结束后进行检测，检测时间滞后。

(5)由于烘烤功率波动较大，为避免烘烤不足引起的质量缺陷，烘烤功率设定偏高，天然气消耗量较大。

申请号为：CN201010282520.8的发明申请，公开了“一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其催化焚烧炉”，是将涂漆钢带送入钢带烘烤炉中进行烘烤，并将烘烤炉中的废气导入催化焚烧炉焚烧，使废气中的有毒可燃成份分解氧化处理后的废气一部份引入烘烤炉中再利用，剩余部份经换热器、排风机、烟囱向外排放。包括以下两步：a.在钢带烘烤炉中布置3-4段远红外电热管加热段，采用远红外电热管主加热；b.将钢带烘烤炉中的废气抽出送入低温催化焚烧炉中焚烧，在催化焚烧炉中布置有机废气净化催化剂，并辅以远红外电热管加热废气，使废气温度达到与催化剂发生催化反应的起燃温度。

申请号为：CN200510019090.X的发明申请，公开了“一种带钢涂层的烘烤方法和装置”，用焚烧炉的热烟气在气/气换热器中加热干净的空气，用热空气在烘烤炉中烘干带钢涂层；将烘烤带钢时在烘烤炉中产生的含溶剂废气送入另一气/气换热器，用焚烧炉的热烟气加热后送入焚烧炉焚烧；焚烧炉排出的热烟气经过上述两个气/气换热器换热后排往大气。该装置包括烘烤炉、焚烧炉、空气/烟气换热器和废气/烟气换热器，它们之间通过管道和风机连接。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其技术方案具体如下：

一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

通过对带钢的实时温度测量建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，据此形成基于烘烤输出功率的烘烤质量的实时控制；

所述的对带钢的实时温度测量，具体包括如下步骤：

S1：于烘烤出口上方安装板温计支架，于支架上设有可沿带钢宽度方向往复运动的板温计；

S2：按照设定的运动轨迹驱动板温计移动，完成一个运动周期内的实际温度采集；

S3：根据采集的数个运动周期内的实际温度计算形成可以表征当前带钢实际温度的数值，作为当前带钢的实际温度值；

步骤S2具体为：

沿带钢宽度方向进行板温计测量点的布设，驱动板温计按照设定的时间间隔运动到每个测量点，并于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量；

据此的步骤S3中的当前带钢的实际温度值根据对每个测量点的实际温度值根据该点数次实时测量的均值确定。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，具体为：

将测得的实际值与设定的目标值进行差值运算，根据运算结果对输出功率进行修正运算，根据修正运算结果进行烘烤输出功率的实时调整。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的对烘烤输出功率的实时反馈调节，在满足输出功率约束条件内进行，否则不进行并触发报警。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的设定的目标值根据退火曲线设定。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量之后，首先找出一个周期内的测量最大值与测量最小值，将两者的差值与设定的阈值进行比较，若小于等于设定的阈值，则进入步骤S3，否则触发报警。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

于过程计算机设置一可与数据计算单元进行信息交互的反馈控制运算单元，

所述反馈控制运算单元用于接收实时实际数据，并根据接收完成当前带钢的实际温度值的计算。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

输出功率的修正运算，具体为：

P_x＝P_(x-1)+c(T_目标值-T_检测值)(x∈N*)；

其中，

P_x：生产正品卷时，根据温度测量值调整后烘烤输出功率，单位：kw；

X：板温检测第x周期；

P_x-1：板温检测第x周期修正之前的烘烤输出功率，单位：kw；

T_目标值：目标温度值，单位：℃；

T_检测值：实际测量值，单位：℃；

c：常数,且5≤c≤100kw/℃，单位：kw/℃。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

烘烤输出功率的初始设定值基于对厂家设计、当前带钢的设定宽度、当前带钢的设定运行速度三个维度因素的考量确定；

所述的输出功率约束条件，根据烘烤输出功率的初始设定值设定。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的设定的阈值，相应的取值区间为[5℃，30℃]。

根据本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

当输出功率落入区间[0.8P0，3P0]时，按照修正完成输出功率的确定，否则触发报警。

本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，通过在烘烤炉出口的带钢上方增加一套可在带钢横向方向移动的在线板温计，基于在线板温检测值对烘烤炉状态进行监控，并建立烘烤输出功率控制系统实时调整，使得氧化镁涂层烘烤质量均匀，提高取向硅钢产品质量稳定性，节省能源消耗。

附图说明

图1为本现有技术中的退火机组的氧化镁涂层段和卷取段结构示意图；

图2为本发明中的实时温度测量步骤示意图；

图3为本发明实施例中的退火机组的氧化镁涂层段和卷取段结构示意图。

图中，

1-硅钢带；

2-氧化镁涂层机；

3.1-烘烤炉；

3.2-烘烤输出功率控制系统；

4-硅钢带空气冷却段；

5-卷取机；

6.1-板温计支架；

6.2-板温计；

6.3-反馈控制器。

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法作进一步具体说明。

一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，

通过对带钢的实时温度测量建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，据此形成基于烘烤输出功率的烘烤质量的实时控制。

其中，如图2所示，

所述的对带钢的实时温度测量，具体包括如下步骤：

S1：于烘烤出口上方安装板温计支架，于支架上设有可沿带钢宽度方向往复运动的板温计；

S2：按照设定的运动轨迹驱动板温计移动，完成一个运动周期内的实际温度采集；

S3：根据采集的实际温度计算形成可以表征当前带钢实际温度的数值，作为当前带钢的实际温度值。

其中，

于过程计算机设置一可与数据计算单元进行信息交互的反馈控制运算单元，

所述反馈控制运算单元用于接收实时实际数据，并根据接收完成当前带钢的实际温度值的计算。

其中，

所述的建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，具体为：

将测得的实际值与设定的目标值进行差值运算，根据运算结果对输出功率进行修正运算，根据修正运算结果进行烘烤输出功率的实时调整。

其中，

输出功率的修正运算，具体为：

P_x＝P_(x-1)+c(T_目标值-T_检测值)(x∈N*)；

其中，

P_x：生产正品卷时，根据温度测量值调整后烘烤输出功率，单位：kw；

X：板温检测第x周期；

P_x-1：板温检测第x周期修正之前的烘烤输出功率，单位：kw；

T_目标值：目标温度值，单位：℃；

T_检测值：实际测量值，单位：℃；

c：常数,且5≤c≤100kw/℃，单位：kw/℃。

其中，

步骤S2具体为：

沿带钢宽度方向进行板温计测量点的布设，驱动板温计按照设定的时间间隔运动到每个测量点，并于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量；

据此的步骤S3中的当前带钢的实际温度值根据对每个测量点的实际温度值的加权平均确定。

其中，

步骤S3根据一个运动周期内的实际温度采集计算完成。

其中，

步骤S3根据设定的数个运动周期内的实际温度采集计算完成。

其中，

所述的对烘烤输出功率的实时反馈调节，在满足输出功率约束条件内进行，否则不进行并触发报警。

其中，

所述的设定的目标值根据退火曲线设定。

其中，

每个测量点的实际温度值根据该点数次实时测量的均值确定。

其中，

于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量之后，首先找出一个周期内的测量最大值与测量最小值，将两者的差值与设定的阈值进行比较，若小于等于设定的阈值，则进入步骤S3，否则触发报警。

其中，

烘烤输出功率的初始设定值基于对厂家设计、当前带钢的设定宽度、当前带钢的设定运行速度三个维度因素的考量确定。所述的输出功率约束条件，根据烘烤输出功率的初始设定值设定。

工作原理及实施例

在烘烤炉出口的带钢上方增加一套可在带钢横向方向移动的在线板温计，基于在线板温检测值对烘烤炉状态进行监控，并建立烘烤输出功率控制系统和板温关系，从而对烘烤输出功率控制系统进行实时调整，使得氧化镁涂层烘烤质量均匀，提高取向硅钢产品质量稳定性，节省能源消耗。具体好处如下：

1.在烘烤炉出口增加可在带钢横向方向移动的板温计，实时监测带钢出烘烤炉时的温度。保证各钢卷纵向方向烘烤质量稳定；

2.通过对带钢横向各点温度的检测，监控烘烤炉状态；

3.建立烘烤输出功率控制系统和带钢温度的关系，通过实时调整烘烤输出功率控制系统提高氧化镁涂层烘烤质量的稳定性，降低天然气消耗；

4.由于涂层辊硬度变化，带钢厚度等差异，氧化镁涂层厚度会随之变化。对烘烤后板温进行检测，实时调整烘烤功率，保证氧化镁涂层质量。

具体工作如图3所示，在烘烤炉出口安装板温计支架6.1，将板温计6.2安装在支架上，配有电控系统的板温计支架可以将板温计在带钢横向方向自由移动，检测带钢横向方向的各点温度。

控制要点的几点说明：

生产没有涂敷氧化镁涂液的非正品卷时，烘烤输出功率是固定值，此固定值基于对厂家设计、当前带钢的设定宽度、当前带钢的设定运行速度三个维度因素的考量确定。下面说明生产涂敷氧化镁涂液的正品卷的控制方法：

初始烘烤输出功率：

开始生产成品后，基于对厂家设计、当前带钢的设定宽度、当前带钢的设定运行速度三个维度因素的考量确定出烘烤输出功率，此值作为烘烤输出功率的初始设定值。

T_检测值的定义：

当涂覆氧化镁的硅钢带出烘烤炉后，配有电控系统的板温计支架将板温计以速度v_x(0.1m/min≤v_x≤10m/min)在硅钢带横向方向往复移动，检测带钢横向方向的各点温度。硅钢带横向一个周期的温度均值经反馈控制器6.3处理后定义为T_检测值。当1个检测周期内极差温度(温度最大值-温度最小值)≤T₀(5℃≤T₀≤30℃)时，计算出本周期板温平均值，将此计算值作为带钢的实际值T_检测值；为了综合考量实际各自情形与方案的优化，此处也可以计算设定的几个周期内的平均值，并将此作为带钢的实际值。

烘烤炉状态监控方法：

当1个检测周期内极差温度(温度最大值-温度最小值)＞T₀(5℃≤T₀≤30℃)时，反馈控制器画面报警，提醒员工对烘烤炉设备进行检查；

当超过0.8P0≤Px≤3P0范围时进行报警。

烘烤输出功率调整：

增加反馈控制器6.3，将板温计位置及板温在线检测值传输至反馈控制器。将板温检测值T_检测值经反馈控制器处理后输入烘烤输出功率控制系统，参与烘烤输出功率控制系统控制。烘烤炉功率按照公式P_x＝P_(x-1)+c(T_目标值-T_检测值)(x∈N*)在原功率Px的基础上进行动态调整；其中，

P_x：生产正品卷时，根据温度测量值调整后烘烤输出功率，单位为kw(千瓦)；

X：板温检测第x周期；

P_x-1：板温检测第x周期修正之前的烘烤输出功率，单位为kw(千瓦)；

T_目标值：根据退火曲线设定，单位为℃(摄氏度)；

T_检测值：为实际测量值，单位为℃(摄氏度)；

c：为常数,且5≤c≤100kw/℃，单位为kw/℃(千瓦/摄氏度)。

烘烤功率异常判定有两个条件：1.是带钢横向方向烘烤不均(当1个检测周期内极差温度(温度最大值-温度最小值)＞T₀(5℃≤T₀≤30℃)时)；2.烘烤功率异常偏低或偏高(0.8P0≤Px≤3P0)。

烘烤输出功率控制系统的控制方法：增加反馈控制器，将板温计位置及板温在线检测值传输至反馈控制器。将板温检测值T_检测值经反馈控制器处理后输入烘烤输出功率控制系统，参与烘烤输出功率控制系统控制。

根据上述原理的具体实施例如下(本实施例中的实际值取一个周期进行计算)：

如图3所示，带钢1经氧化镁涂层机2涂覆一定厚度的氧化镁涂层，经烘烤炉3.1烘干，烘烤炉出口安装配有电控系统的板温计支架6.1，将板温计6.2安装在支架上，之后硅钢带经空气冷却段4冷却后卷取5。其中板温计检测设备和烘烤输出功率控制系统均连接至反馈控制器6.3，烘烤输出功率控制系统3.2基于反馈控制器6.3输出的板温值对烘烤输出功率控制系统进行实时调整。

带钢进入烘烤炉之前，基于对厂家设计、当前带钢的设定宽度、当前带钢的设定运行速度三个维度因素的考量设定初始输出功率；

当涂覆氧化镁的硅钢带出烘烤炉后，配有电控系统的板温计支架将板温计以速度v_x(0.1m/min≤v_x≤10m/min)速度在硅钢带横向方向往复移动，检测带钢横向方向的各点温度。当1个检测周期内极差温度(温度最大值-温度最小值)≤T₀(T₀为经验值，且5℃≤T₀≤30℃)时，计算出本周期板温平均值T_检测值。在线检测值传输至反馈控制器，将板温检测值T_检测值和目标板温T_目标值进行比对，反馈控制器要求烘烤输出功率按照公式P_x＝P_(x-1)+c(T_目标值-T_检测值)在原功率Px的基础上进行动态调整。

当1个检测周期内极差温度(温度最大值-温度最小值)＞T₀(5℃≤T₀≤30℃)时，反馈控制器画面报警，提醒员工对烘烤炉设备进行检查，当超过0.8P0≤Px≤3P0范围时进行报警。

本发明通过烘烤炉后增加一台配有电控系统的板温计支架及板温计，可检测硅钢带横向各点板温数据，根据板温数据检测硅钢带表面氧化镁涂层的烘烤质量，并根据板温检测值控制烘烤输出功率控制系统。和烘烤输出功率控制相比，使用板温控制的控制方法后，氧化镁涂层烘烤功率合格率由91.1％提升至99.3％,涂层含水率由97.0％提升至100.0％，烘烤后板温均值下降21.7℃，板温标准差由9.7℃下降至3.1℃，烘烤功率均值下降5.4％，天然气消耗下降3.3％，生产时烘烤设备异常识别率100％。显著提高取向硅钢生产中氧化镁涂层的烘干质量，降低天然气消耗，进一步提高取向硅钢产品质量稳定性。

本发明的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，通过在烘烤炉出口的带钢上方增加一套可在带钢横向方向移动的在线板温计，基于在线板温检测值对烘烤炉状态进行监控，并建立烘烤输出功率控制系统实时调整，使得氧化镁涂层烘烤质量均匀，提高取向硅钢产品质量稳定性，节省能源消耗。

Claims (5)

1.一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

通过对带钢的实时温度测量建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，据此形成基于烘烤输出功率的烘烤质量的实时控制；

所述的对带钢的实时温度测量，具体包括如下步骤：

S1：于烘烤出口上方安装板温计支架，于支架上设有可沿带钢宽度方向往复运动的板温计；

S2：按照设定的运动轨迹驱动板温计移动，完成一个运动周期内的实际温度采集；

S3：根据采集的数个运动周期内的实际温度计算形成可以表征当前带钢实际温度的数值，作为当前带钢的实际温度值；

步骤S2具体为：

沿带钢宽度方向进行板温计测量点的布设，驱动板温计按照设定的时间间隔运动到每个测量点，并于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量；据此的每个测量点的实际温度值根据该点数次实时测量的均值确定；

据此的步骤S3中的当前带钢的实际温度值根据对每个测量点的实际温度值的平均值确定；

所述的建立对烘烤输出功率的实时反馈调节，具体为：

将测得的实际值与设定的目标值进行差值运算，根据运算结果对输出功率进行修正运算，根据修正运算结果进行烘烤输出功率的实时调整，相应表达式为：

输出功率的修正运算：

P_x＝P_(x-1)+c(T_目标值-T_检测值)(x∈N*)；

其中，

P_x：生产正品卷时，根据温度测量值调整后烘烤输出功率，单位：kw；

X：板温检测第x周期；

P_x-1：板温检测第x周期修正之前的烘烤输出功率，单位：kw；

T_目标值：目标温度值，单位：℃；

T_检测值：实际测量值，单位：℃；

c：常数,且5≤c≤100kw/℃，单位：kw/℃。

2.根据权利要求1所述的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的对烘烤输出功率的实时反馈调节，在当输出功率落入区间[0.8P0，3P0]时，按照修正完成输出功率的确定，否则触发报警。

3.根据权利要求1所述的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

所述的设定的目标值根据退火曲线设定。

4.根据权利要求1所述的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

步骤S2中，

于每个测量点按照设定时间的停留完成停留时间内的数次实时测量之后，首先找出一个周期内的测量最大值与测量最小值，将两者的差值与设定的阈值进行比较，若小于等于设定的阈值，则进入步骤S3，否则触发报警；

所述的设定的阈值，相应的取值区间为[5℃，30℃]。

5.根据权利要求1所述的一种生产取向硅钢的氧化镁涂层烘烤质量控制方法，其特征在于：

于过程计算机设置一可与数据计算单元进行信息交互的反馈控制运算单元，

所述反馈控制运算单元用于接收实时实际数据，并根据接收完成当前带钢的实际温度值的计算。