冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法
【专利摘要】本发明提供一种冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法，包括以下步骤：1）建立刀唇开度对镀层厚度的影响模型；2）建立决定每一个气刀刀唇伺服电机调整量对各个镀层影响权值的影响效率函数矩阵；3）根据二次型误差函数最小原则求解电机调整量；4）考虑实际应用特征修正二次型误差函数，当某点镀锌厚度测量值偏移大部分的测量点时，为了避免极端值的干扰影响其它区域的镀层控制，在误差函数中增加了一项过滤函数，最后得到所需的气刀唇开度。本发明提出了新的适应工业应用的镀锌层厚度计算模型，引入影响效率函数矩阵，提高了镀层均匀度控制精度，同时增加成本函数和过滤函数项，提高了镀层误差函数精度，从而提高了镀层均匀度计算精度，使镀锌产品表面质量得以改善。
【专利说明】冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于镀锌过程自动控制【技术领域】，尤其涉及冷轧热镀锌线镀锌工艺与镀层控制技术。
【背景技术】
[0002]衡量镀锌产品质量的一项重要的技术指标就是镀层厚度及其均匀性。镀层太厚不仅会浪费锌锭等原材料，而且会影响产品的点焊性、附着性、镀层的抗粉化性等使用性能；而镀层太薄则会影响到产品的抗腐蚀性，用户一般不会接受。因此镀层均匀度系统的控制水平将直接影响到热镀锌板的产品质量、产品成本和产品的市场竞争力。这就对镀层均匀度控制技术提出了很高的技术要求和控制难度，要在带钢表面得到均匀、稳定的镀锌层，就必须要设计一套严密的控制策略，根据带钢当前的生产条件，通过动态地调节与镀层均匀度相关的关键控制因素，气刀压力、气刀唇缝开度等参数。其中，气刀刀唇横向形状和大小，作为控制镀锌产品锌层均匀性的重要指标来进行调整和优化。我国现有的热镀锌生产线机组均从国外引进，其中控制锌层厚度和均匀度的气刀也全是引进设备，如德国FOEN气刀、意大利达涅利的柯勒气刀、法国CLECIM动态气刀DAK (dynamic air knives)系统。其中DAK E型气刀很重要的一个特点是可以在线调节气刀刀唇的开度，改变刀唇形状控制带钢横向面涂层的均匀度。气刀的下刀唇固定，上刀唇唇形可以改变，在上刀唇上均匀分布有12个刀唇电机，交流电机的转动带动丝杠的直线压下量，从而改变气刀的刀唇形状。
[0003]专利号为CN200820151950.4的中国专利采用辅助气刀+ ‘V’型挡板双重控制策略，提供了基于带钢边部过镀锌问题的边控装置研究，提出了新型气刀装置方案，它是通过改变气刀边部挡板尺寸和挡板与带钢间的间隙，研究了在一定气压和带钢宽度等条件下，挡板尺寸和间隙对带钢边部锌层厚度的影响规律，其缺点是只考虑到刀唇开度对带钢边部过镀锌的抑制作用，并没有解决带钢横向其它部位镀层厚度不均问题，而且还只是停留在系统仿真阶段未投入实际工业应用；专利号为CN201110143959.7的中国专利涉及一种可防止气刀结瘤的用于对控制镀锌层`厚度的气刀进行精确调整的方法，该方法包括调整左刀唇与右刀唇之间水平度的步骤，由`于平面基准板的两端分别插入并放置在左刀唇与右刀唇内，因此，通过水平仪测量出的该平面基准板与水平面之间的倾斜角度能够直接反映左刀唇与右刀唇之间的水平度，从而确保了后续的水平度调整的精确性，缺点是它只是针对气刀结瘤问题提出的补偿方法，对镀层横向均匀度未作处理；专利号为CN200910131086.0的中国专利提到了电镀锌锌层厚度BP神经网络控制方法及其在PLC上的应用，设计的电镀锌锌层厚度BP神经网络控制器，能够高精度地控制镀锌厚度、有效地抑制工业干扰、智能自适应，具有很好的精确性和容错性，缺点是单从平均锌层厚度方面考虑，没有提及带钢横向镀层厚度计算模型和控制方法。
[0004]目前国内外大多数镀锌生产线中，气刀刀唇横向形状和开口度的调节都是在线外，通过η个手动螺旋执行机构来实现的，根据生产经验来设定开口度的大小及横向变化量，一旦投入实际生产则无法动态改变，严重制约了镀层均匀度的调节能力。另外，即使应用DAK气刀，其自动控制刀唇电机改变镀层均匀度的效果也不明显，主要原因就是建立的均匀度偏差值控制模型存在缺陷，如每个刀唇电机调整对镀层影响的权值计算模型，采用正交多项式回归的方法，此算法较复杂实用性不强且精度不高，另外没有考虑刀唇调整对延迟反馈反应过于灵敏的特性和镀层测量较大偏差值的影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术所存在的不足，提供一种冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法，以提高带钢镀锌过程气刀刀唇开度的设定精度，从而提高冷轧镀锌板成品镀层均匀度和表面质量。
[0006]本发明是这样实现的，该冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法包括如下步骤:
[0007]I)建立刀唇开度对镀层厚度的影响模型
[0008]影响带钢表面锌层厚度的因素很多，从变量可控制以及对带钢表面镀层厚度影响的大小，一般认为镀层厚度CW是带钢速度LS、喷气压力P、气刀与带钢表面距离D和刀唇平均唇缝值α的函数:
-尤2
[0009]( if = K'lH'Te(I)
[0010]式中，a，b, c为实验数据回归分析得到的自适应系数；&，K2为经验常数，其中K2取决于镀层类型。
[0011]从式(I)的锌层厚度模型中，锌层厚度是刀唇缝值的指数，如果镀层测厚仪在带钢横向上检测到采样点的镀层厚 度偏离平均镀层厚度，则横向镀层误差控制将调整多个刀唇电机改变唇缝值，消除采样点的镀层厚度偏差。
[0012]2)建立决定每一个气刀刀唇伺服电机调整量对各个镀层影响权值的影响效率函数矩阵
[0013]基于决定每一个气刀刀唇伺服电机调整量对各个镀层影响权值，建立影响效率函数矩阵(Influence Efficiency Function Matrix),气刀的上刀唇缝可调，其中，镀层测厚仪测量区域数量为n，气刀刀唇伺服电机数量为m，伺服电机之间的距离为Xa，则计算公式如下:
i — P — )[ P
[0014]Mu = Max (o, nr.) = Max 0, ^^
^ a 」(2)
[0015]式中，Pi为第i个测量点与第m个电机之间的距离；
[0016]Xj为第j个电机与第m个电机之间的距离；
[0017]Mij为影响效率函数矩阵第i列、第j行的元素。
[0018]3)根据二次型误差函数最小原则求解电机调整量
[0019]根据最优化原理定义每一个测量区域的镀层厚度误差函数，此为一个多变量函数，变量为ct ” i e I…m:[0020]
【权利要求】
1.一种冷轧热镀锌镀层均匀度的偏差值控制方法，其特征在于包括以下步骤: 1)建立刀唇开度对镀层厚度的影响模型
【文档编号】C23C2/16GK103510032SQ201210205671
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】张岩, 费静, 刘宝权, 秦大伟, 宋君, 王军生, 吴萌, 孔伟东, 侯永刚 申请人:鞍钢股份有限公司