熱鍍鋅線05級(jí)汽車面板生產(chǎn)中爐鼻子系統(tǒng)改造升級(jí)

摘 要：爐鼻子是熱鍍鋅線的重要質(zhì)量設(shè)備，如果爐鼻子控制存在問題，內(nèi)部浮游的鋅渣和鋅灰將直接粘附帶鋼導(dǎo)致黑點(diǎn)狀或者片狀的鋅灰、鋅渣缺陷。爐鼻子附屬鋅渣泵改造，解決板帶粘渣和爐鼻子內(nèi)部粘渣造成板面劃傷的問題。濕氮?dú)庀到y(tǒng)的優(yōu)化，爐鼻子內(nèi)部露點(diǎn)得到有效控制，減少鋅灰缺陷發(fā)生。攝像頭系統(tǒng)改造及優(yōu)化，對(duì)減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。通過對(duì)爐鼻子系統(tǒng)的改造優(yōu)化，帶鋼表面質(zhì)量有了明顯的改善，鋅灰缺陷明顯減少。

關(guān)鍵詞：表面缺陷；可調(diào)速鋅渣泵；攝像；PID控制

近年來(lái)，隨著高檔熱鍍鋅鋼板在汽車和家電行業(yè)中的應(yīng)用量不斷擴(kuò)大，人們對(duì)熱鍍鋅鋼板表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高。熱鍍鋅板在作為汽車外板使用時(shí)，表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)需要達(dá)到05級(jí)別，即單面無(wú)任何影響使用的表面缺陷。爐鼻子是連接退火爐和鋅鍋的重要設(shè)備，帶鋼在鼻腔內(nèi)穿行，由于所處位置特殊，其對(duì)帶鋼入鋅鍋的表面質(zhì)量尤為重要。爐鼻子控制不良，內(nèi)部浮游的鋅渣和鋅灰將直接粘附在帶鋼導(dǎo)致黑點(diǎn)狀或者片狀的鋅灰、鋅渣缺陷。[1]為了解決這些問題，我們對(duì)爐鼻子設(shè)備進(jìn)行了改造。新爐鼻子主要由爐鼻子本體、小爐鼻子、伸縮控制、吹掃裝置、鋅渣泵、濕氮?dú)夤苈返葞撞糠纸M成，該系統(tǒng)控制部分以西門子S7 300系列PLC為核心搭建，并配備了變頻控制模塊對(duì)爐鼻子伸縮、鋅渣泵旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。

1 爐鼻子鋅渣泵系統(tǒng)的改造

爐鼻子是一個(gè)密閉的空間，鋅液面上的鋅渣和鋅灰長(zhǎng)期累積后，會(huì)在爐鼻內(nèi)部結(jié)塊，正常生產(chǎn)中，由于爐鼻子不能抬起而離開鋅液面，無(wú)法通過扒渣操作來(lái)清除掉。鋅渣結(jié)塊與帶鋼表面接觸后會(huì)對(duì)鍍鋅板表面質(zhì)量造成不良影響，產(chǎn)生鋅渣、鋅灰和爐鼻內(nèi)劃傷等帶鋼表面缺陷。

此前，我們一直采用文丘里原理抽取爐鼻內(nèi)部鋅渣，但效果并不理想。為了解決板帶粘渣和爐鼻子內(nèi)部粘渣造成板面劃傷的問題，我們對(duì)鋅渣泵進(jìn)行了改造。在小爐鼻子操作側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)各安裝一個(gè)鋅渣泵，采用變頻變速控制，根據(jù)鋅液面情況進(jìn)行調(diào)速控制抽取鋅渣的力度。鋅渣泵下部連接著一個(gè)排渣螺旋槳，通過旋轉(zhuǎn)將爐鼻子內(nèi)的鋅渣排出爐鼻子外部。操作人員可通過操作面板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)鋅渣泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)配合爐鼻子伸縮控制的調(diào)整能夠很好的控制爐鼻子內(nèi)的浮渣數(shù)量。

2 爐鼻子攝像頭系統(tǒng)的改造

此前爐鼻子攝像頭存在畫面昏暗，不清晰的問題，無(wú)法正常觀測(cè)到爐鼻子內(nèi)的帶鋼位置，只能看到模糊的影像，對(duì)鋅灰無(wú)法檢測(cè)。對(duì)鋅灰的控制只能在鍍后人眼觀測(cè)到板帶上的鋅灰缺陷后再進(jìn)行調(diào)整，滯后性比較大，造成了大量鋅灰缺陷導(dǎo)致的降級(jí)。

針對(duì)這一問題，我們對(duì)攝像頭系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在功能和控制上進(jìn)行了優(yōu)化。更改攝像頭安裝方式，攝像頭可以在爐鼻子內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)調(diào)整，觀察范圍明顯增大。調(diào)整攝像頭輔助照明形式，設(shè)置明暗兩檔照明強(qiáng)度；改進(jìn)照明吹掃形式，增強(qiáng)吹掃壓力，保證照明的持續(xù)性。將通訊線路改為光纖通訊，解決了之前使用同軸電纜時(shí)因?yàn)殡姶鸥蓴_導(dǎo)致的畫面不清晰問題。通過改造，目前爐鼻子攝像頭畫面清晰，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐鼻子內(nèi)鋅灰的狀態(tài)，對(duì)減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。

3 爐鼻子濕氮?dú)庀到y(tǒng)改造及優(yōu)化

鋅液蒸氣在爐鼻子內(nèi)大量蒸發(fā)后會(huì)形成鋅粉末， 為了減少鋅灰，需要在爐鼻子處安裝一套氮?dú)饧訚裣到y(tǒng)，以提高爐鼻子處局部氣氛的含水量，抑制鋅蒸氣的繼續(xù)蒸發(fā)，減少爐鼻子內(nèi)鋅灰的產(chǎn)生。但是如果露點(diǎn)過高時(shí)，也會(huì)因產(chǎn)生過多水蒸氣而導(dǎo)致帶鋼表面氧化，造成露鋼缺陷。[2]

（1）調(diào)整濕氮?dú)庾⑷牍苈?。此前濕氮?dú)獾淖⑷朦c(diǎn)在大爐鼻子上，距離鋅液面較遠(yuǎn)，并且濕氮?dú)庾⑷肓髁枯^小，對(duì)鋅灰的抑制效果抑制不是很理想。為了防止汽化形成的鋅灰附著在爐鼻子內(nèi)部表面，我們將爐鼻子濕氮?dú)庾⑷胛恢糜纱鬆t鼻子調(diào)整到小爐鼻子據(jù)鋅液面0.5m左右的位置，并在小爐鼻子內(nèi)部的上、下側(cè)分別設(shè)置一個(gè)寬度約10mm貫穿小爐鼻子橫截面的濕氮?dú)鈬娮?，保證潮濕的氮?dú)饩鶆虻膰姙⒃阡\表面，在鋅液表面產(chǎn)生一層薄薄的氧化膜，防止汽化形成鋅灰。

（2）濕氮?dú)庀到y(tǒng)保溫改造。由于沒有加熱功能，在冬季濕氮?dú)夤艿纼?nèi)經(jīng)常會(huì)凝露，積累到一定程度會(huì)隨濕氮?dú)庖黄疬M(jìn)入到爐鼻子內(nèi)，導(dǎo)致露點(diǎn)急劇上升，甚至導(dǎo)致漏鋼。通過對(duì)國(guó)外爐鼻子加濕系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，完成技術(shù)轉(zhuǎn)化，在濕氮?dú)膺M(jìn)入爐鼻子前增加電加熱設(shè)備。此外在整個(gè)濕氮?dú)夤艿劳庠黾恿穗姲闊?，并在伴熱帶外?duì)管道進(jìn)行了保溫處理。到目前為止，爐鼻子露點(diǎn)比較穩(wěn)定，未出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，沒有出現(xiàn)漏鋼事故。

（3）PID參數(shù)優(yōu)化。通過持續(xù)觀測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致爐鼻子內(nèi)鋅灰多的主要原因還是濕氮?dú)獠环€(wěn)定，露點(diǎn)數(shù)值波動(dòng)較大，露點(diǎn)測(cè)量響應(yīng)滯后，控制精度無(wú)法滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)理論計(jì)算及多次嘗試，對(duì)爐鼻子采樣點(diǎn)位置進(jìn)行了調(diào)整，將位置調(diào)整到爐鼻子后方靠近鋅液面1.2米的位置，使采樣點(diǎn)更接近液面，可以更好的進(jìn)行反饋。此外我們對(duì)加濕控制系統(tǒng)的PID參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整，最終比例參數(shù)由1.2調(diào)整到1，積分時(shí)間由300s調(diào)整到200s。通過調(diào)整，當(dāng)濕氮?dú)饬髁糠€(wěn)定在45Nm3/h時(shí)，爐鼻子露點(diǎn)較穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)的需要。

4 結(jié)語(yǔ)

通過一系列的改造優(yōu)化，爐鼻子內(nèi)部環(huán)境得到改善，有效控制住鋅灰、鋅渣等質(zhì)量缺陷。爐鼻子附屬鋅渣泵改造，解決板帶粘渣和爐鼻子內(nèi)部粘渣造成板面劃傷的問題。濕氮?dú)庀到y(tǒng)的優(yōu)化，爐鼻子內(nèi)部露點(diǎn)得到有效控制，減少鋅灰缺陷發(fā)生。攝像頭系統(tǒng)改造及優(yōu)化，對(duì)減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。通過對(duì)爐鼻子系統(tǒng)的改造優(yōu)化，05級(jí)汽車面板的表面質(zhì)量更加優(yōu)異，高檔板材整體質(zhì)量提升方案得到完美實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉順心，趙志堅(jiān).冷軋連續(xù)退火帶鋼表面麻點(diǎn)缺陷形成機(jī)理及對(duì)策[J].金屬熱處理，2014（9）：147-150.

[2]潘利波，胡吟萍，魏星.板帶退火生產(chǎn)過程中的露點(diǎn)問題探討[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（2）：11-13.

作者簡(jiǎn)介：只煒（1986-），男，漢族，河北張家口人，本科，中級(jí)職稱，研究方向：熱鍍鋅05級(jí)汽車面板。