熱鍍鋅線05級汽車面板生產(chǎn)中爐鼻子系統(tǒng)改造升級

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致黑點狀或者片狀的鋅灰、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。濕氮氣系統(tǒng)的優(yōu)化，爐鼻子內(nèi)部露點得到有效控制，減少鋅灰缺陷發(fā)生。攝像頭系統(tǒng)改造及優(yōu)化，對減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。通過對爐鼻子系統(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，隨著高檔熱鍍鋅鋼板在汽車和家電行業(yè)中的應(yīng)用量不斷擴大，人們對熱鍍鋅鋼板表面質(zhì)量的要求越來越高。熱鍍鋅板在作為汽車外板使用時，表面質(zhì)量標準需要達到05級別，即單面無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致黑點狀或者片狀的鋅灰、鋅渣缺陷。[1]為了解決這些問題，我們對爐鼻子設(shè)備進行了改造。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、濕氮氣管路等幾部分組成，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爐鼻子伸縮、鋅渣泵旋轉(zhuǎn)進行控制。

1 爐鼻子鋅渣泵系統(tǒng)的改造

爐鼻子是一個密閉的空間，鋅液面上的鋅渣和鋅灰長期累積后，會在爐鼻內(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，無法通過扒渣操作來清除掉。鋅渣結(jié)塊與帶鋼表面接觸后會對鍍鋅板表面質(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，我們對鋅渣泵進行了改造。在小爐鼻子操作側(cè)和驅(qū)動側(cè)各安裝一個鋅渣泵，采用變頻變速控制，根據(jù)鋅液面情況進行調(diào)速控制抽取鋅渣的力度。鋅渣泵下部連接著一個排渣螺旋槳，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)場情況對鋅渣泵轉(zhuǎn)速進行調(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，無法正常觀測到爐鼻子內(nèi)的帶鋼位置，只能看到模糊的影像，對鋅灰無法檢測。對鋅灰的控制只能在鍍后人眼觀測到板帶上的鋅灰缺陷后再進行調(diào)整，滯后性比較大，造成了大量鋅灰缺陷導致的降級。

針對這一問題，我們對攝像頭系統(tǒng)進行了改造，在功能和控制上進行了優(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)置明暗兩檔照明強度；改進照明吹掃形式，增強吹掃壓力，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因為電磁干擾導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，可以實時監(jiān)測爐鼻子內(nèi)鋅灰的狀態(tài)，對減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。

3 爐鼻子濕氮氣系統(tǒng)改造及優(yōu)化

鋅液蒸氣在爐鼻子內(nèi)大量蒸發(fā)后會形成鋅粉末， 為了減少鋅灰，需要在爐鼻子處安裝一套氮氣加濕系統(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。但是如果露點過高時，也會因產(chǎn)生過多水蒸氣而導致帶鋼表面氧化，造成露鋼缺陷。[2]

（1）調(diào)整濕氮氣注入管路。此前濕氮氣的注入點在大爐鼻子上，距離鋅液面較遠，并且濕氮氣注入流量較小，對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，我們將爐鼻子濕氮氣注入位置由大爐鼻子調(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)置一個寬度約10mm貫穿小爐鼻子橫截面的濕氮氣噴嘴，保證潮濕的氮氣均勻的噴灑在鋅表面，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）濕氮氣系統(tǒng)保溫改造。由于沒有加熱功能，在冬季濕氮氣管道內(nèi)經(jīng)常會凝露，積累到一定程度會隨濕氮氣一起進入到爐鼻子內(nèi)，導致露點急劇上升，甚至導致漏鋼。通過對國外爐鼻子加濕系統(tǒng)的學習，完成技術(shù)轉(zhuǎn)化，在濕氮氣進入爐鼻子前增加電加熱設(shè)備。此外在整個濕氮氣管道外增加了電伴熱，并在伴熱帶外對管道進行了保溫處理。到目前為止，爐鼻子露點比較穩(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)觀測我們發(fā)現(xiàn)，導致爐鼻子內(nèi)鋅灰多的主要原因還是濕氮氣不穩(wěn)定，露點數(shù)值波動較大，露點測量響應(yīng)滯后，控制精度無法滿足生產(chǎn)要求。根據(jù)理論計算及多次嘗試，對爐鼻子采樣點位置進行了調(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，使采樣點更接近液面，可以更好的進行反饋。此外我們對加濕控制系統(tǒng)的PID參數(shù)進行了調(diào)整，經(jīng)過反復(fù)試驗調(diào)整，最終比例參數(shù)由1.2調(diào)整到1，積分時間由300s調(diào)整到200s。通過調(diào)整，當濕氮氣流量穩(wěn)定在45Nm3/h時，爐鼻子露點較穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)的需要。

4 結(jié)語

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。濕氮氣系統(tǒng)的優(yōu)化，爐鼻子內(nèi)部露點得到有效控制，減少鋅灰缺陷發(fā)生。攝像頭系統(tǒng)改造及優(yōu)化，對減少鋅灰缺陷、板帶劃傷缺陷起到了重要作用。通過對爐鼻子系統(tǒng)的改造優(yōu)化，05級汽車面板的表面質(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施。

參考文獻：

[1]劉順心，趙志堅.冷軋連續(xù)退火帶鋼表面麻點缺陷形成機理及對策[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)過程中的露點問題探討[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2012（2）：11-13.

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