專利名稱：在連續(xù)鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中在鋼帶通過鋅液鍍槽后，通過空氣擦控制鍍層重量。本發(fā)明特別涉及這樣的連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中由于在預(yù)定壓力下，在穿過了鋅液鍍槽的鋼帶上噴吹空氣射流，優(yōu)化了鋼帶和控制鍍層重量的氣刀之間的距離，和/或氣刀的噴吹壓力，從而使得實際鍍層重量和用戶訂貨的鍍層重量的差值最小。
背景技術(shù)：
一般利用鍍層處理提供抗腐蝕和美觀外觀的鋼帶。作為代表性的鍍層處理的例子，有鋼帶通過金屬液的熱浸鍍處理和用電解液的電鍍處理。
熱浸鍍處理是將熔化的金屬附著到通過熔化金屬的鍍槽的鋼帶兩側(cè)表面上的處理過程。這需要均勻控制鋼帶上的鍍層重量的單獨的設(shè)備。
常規(guī)使用空氣擦處理控制鋼帶上的鍍層重量。通過在穿過空氣刀的一定空氣壓力下，在穿過鍍槽的鋼帶的兩個表面上噴吹空氣射流，這個處理能夠控制金屬的鍍層重量。
在熱浸鍍鋅處理中保持鋼帶上的均勻鍍層重量是重要的。為此，需要控制作為空氣擦處理中最重要的因素的鋼帶和氣刀之間的距離和氣刀的噴吹壓力。
圖1是使用空氣擦處理的現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)熱浸鍍設(shè)備的示意圖。在鋼帶1經(jīng)由導(dǎo)輥5通過鋅液鍍槽2時，鋅液附著到鋼帶1的兩側(cè)表面上。通過鋅液鍍槽2的鋼帶被運送到由安裝在鋅液鍍槽的上側(cè)上的第一和第二氣刀3和4之間限定的空間。此時，氣刀3和4在鋼帶1的前后側(cè)上噴吹在鋼帶上預(yù)定壓力的空氣射流，從而，擦掉過多的鋅液確保鋅液在鋼帶1上均勻分布。在圖1中，符號6表示向氣刀3和4之間限定的空間導(dǎo)向通過鋅液鍍槽2的鋼帶的穩(wěn)定輥，符號8表示安裝在與氣刀3和4連接的空氣管線中的壓力調(diào)節(jié)閥。
就上述使用空氣擦的連續(xù)熱浸鍍鋅處理來說，在鋼帶1的寬度方向(d)，鋼帶1的表面和第一和第二氣刀3和4的相應(yīng)噴嘴必須彼此平行。而且，在第一氣刀3的噴嘴和鋼帶1的前側(cè)之間的距離必須與第二氣刀4和鋼帶1的后側(cè)之間的距離相同。
通過第一和第二氣刀3和4之間限定的空間的鋼帶的鍍層重量，與在第一和第二氣刀3和4相應(yīng)的噴嘴和鋼帶1之間的距離成反比地增加。為此，如果要在鋼帶1寬度方向(d)上均勻地分布鋼帶1上的鍍層重量，則鋼帶1和第一和第二氣刀3和4的相應(yīng)噴嘴必須保持彼此平行。另外，如果在鋼帶前側(cè)上的鍍層重量要與鋼帶后側(cè)上的鍍層重量相同，則必須保持鋼帶與每個氣刀等距離。
現(xiàn)有技術(shù)使用反饋處理來控制在鋼帶1和第一和第二氣刀3和4每個之間的距離。即，首先測量在鍍層的鋼帶(即通過氣刀之間限定的空間的鋼帶)上的寬度方向的鍍層重量。然后，在這些測量值不同時，用電動機M1-M4調(diào)節(jié)第一和第二氣刀3和4的位置。
但是，這樣的現(xiàn)有技術(shù)處理，為了使得鋼帶表面和氣刀的相應(yīng)噴嘴彼此平行，需要大量時間。由于這個原因，嚴重的問題在于，在鋼帶的寬度方向(d)鍍層重量分布不均一，或在鋼帶的前側(cè)的鍍層重量與后側(cè)的不相同。
同時，對于為了提高工作效率將要鍍層的鋼帶彼此連接的連續(xù)熱浸鍍鋅處理來說，厚度不同的鋼帶可能彼此連接。
圖2(a)和(b)是連續(xù)熱浸鍍鋅處理的示意圖。在結(jié)合厚度不同的兩個鋼帶1a和1b的焊接部分P通過在第一和第二氣刀3和4之間限定的空間時，由于穩(wěn)定輥6在鋼帶1a和1b上作用，鋼帶的走行路線被移動。
鋼帶的走行路線的這樣的移動造成在鋼帶前側(cè)和第一氣刀3之間的距離與鋼帶后側(cè)和第二氣刀4之間距離的差值。結(jié)果，鋼帶的前側(cè)和后側(cè)的鍍層重量不同。
為了克服上述問題，常規(guī)地，就在結(jié)合厚度不同的兩個鋼帶的焊接部分通過氣刀前，操作人員根據(jù)氣刀的方向調(diào)節(jié)第一和第二氣刀3和4的之間的距離。在焊接部分完全通過第一和第二氣刀3和4后，在離開第一和第二氣刀3和4的大約100米的后部位置上安裝的鍍層重量傳感器(未示出)測量在鋼帶的前后側(cè)上的相應(yīng)鍍層重量。通過這個測量，確定取決于鋼帶走行路線的移動造成的鋼帶前后側(cè)上的鍍層重量差。基于這個差值，能夠逐漸反饋地控制這兩個氣刀之間的距離。
但是，此時，為了使得在鋼帶前后側(cè)上的相應(yīng)鍍層重量相等需要大量時間，從而產(chǎn)生劣質(zhì)的鍍層鋼帶。
同時，就使用空氣擦的連續(xù)熱浸鍍鋅處理來說，在改變鋼帶的希望的鍍層重量或鋼帶的進給速度時，必須適當調(diào)節(jié)空氣的氣刀噴吹壓力。
為此，操作人員根據(jù)鋼帶的進給速度和鋼帶的希望的鍍層重量的變化，根據(jù)氣刀的方向，調(diào)節(jié)氣刀的噴吹壓力。另外，他們也利用現(xiàn)有的表示氣刀的設(shè)定壓力值隨著鋼帶進給速度的變化而變化的現(xiàn)有的表。
但是，在這種情況下，操作人員的調(diào)節(jié)可能是不準確的。在利用現(xiàn)有的表時，每當氣刀被檢修，將表上的所有的值協(xié)調(diào)到被修改的氣刀特性是困難的，并且不能夠?qū)崿F(xiàn)快速壓力控制，從而它的實際應(yīng)用是不可取的。
總之，為了使得在希望的鍍層重量和實際鍍層重量之間的差值變最小，在鋼帶的厚度和進給速度變化時，必須正確地改變氣刀的設(shè)定壓力值。如果不正確地改變氣刀的設(shè)定壓力值，則就頻繁發(fā)生不足的鍍層或過厚的鍍層。由于這個原因，產(chǎn)品質(zhì)量變差。另外，在鍍層過厚時，使用的鋅液量超過所需的量，也造成附加的消耗。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述用空氣擦的現(xiàn)有技術(shù)熱浸鍍鋅處理的問題，提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，它能夠控制在連續(xù)熱浸鍍層處理在中鋼帶上的鍍層重量，其中在鋼帶的寬度方向鋼帶和噴嘴彼此平行，鋼帶與每個噴嘴保持等距離，使得鋼帶位于氣刀之間限定的空間的中心，并與每個噴嘴平行。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種裝置，它能夠用空氣擦控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理的鋼帶上鍍層重量，其中依據(jù)鋼帶的希望的鍍層重量或進給速度，適當調(diào)節(jié)氣刀的噴吹壓力，使得附著到鋼帶上的實際鍍層重量和希望的鍍層重量之間差值最小。
本發(fā)明另一個目的是提供一種裝置，它能夠用空氣擦控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上鍍層重量，其中在兩個不同厚度的鋼帶的連接通過在氣刀之間限定的空間時，依靠鋼帶的厚度改變，預(yù)測鋼帶的走行路線的移動，然后調(diào)節(jié)鋼帶和氣刀之間的距離，使得鋼帶的前后側(cè)面的鍍層重量差最小。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上鍍層厚度的裝置實現(xiàn)了上述和其他目的，在所述裝置中，設(shè)置第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流，控制鋼帶上鍍層重量，所述裝置包括多距離測量裝置，它安裝在支撐軸的中心被彼此分開預(yù)定距離，所述支撐軸與第二氣刀在一直線上，測量鋼帶和所述氣刀的距離；距離調(diào)節(jié)裝置，在前后移動第一和第二氣刀每個的兩端時，它調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個與鋼帶的距離；寬度測量裝置，它測量鋼帶的寬度；和距離測量裝置的位置調(diào)節(jié)裝置，它依據(jù)寬度測量裝置的測定結(jié)果使得距離測量裝置能夠位于鋼帶的寬度的中心。
所述寬度測量裝置可由第一和第二寬度傳感器構(gòu)成，它們每個包括在第一氣刀上的光發(fā)射部分和在支撐軸上的光接收部分，所述支撐軸安裝在第一和第二氣刀的相對的一端上與第二氣刀在一個直線上，在光發(fā)射部分發(fā)射光時，通過光接收部分探測的光，傳感器確定鋼帶的位置和寬度。
所述位置調(diào)節(jié)裝置可由以下裝置構(gòu)成位置調(diào)節(jié)電動機，它沿鋼帶的寬度方向移動所述支撐軸，并且其中第一和第二寬度傳感器的光接收部分和多距離測量裝置安裝所述支撐軸上；驅(qū)動所述位置調(diào)節(jié)電動機的電動機位置控制裝置；和第一邏輯單元，它計算所述位置調(diào)節(jié)電動機的移動值，然后將計算的值輸入電動機位置控制裝置，以使得在第一和第二寬度傳感器的各個光接收部分上探測的光量相等。
第一邏輯單元可如下地產(chǎn)生距離測量裝置的移動值ΔGc＝(Nws-Nds)×Pss其中，ΔGc是距離測量裝置的移動值，Nws是在第一寬度傳感器中測光光電二極管的數(shù)目，Nds是在第二寬度傳感器中測光光電二極管的數(shù)目，和Pss是光電二極管之間的距離。
距離測量裝置可由彼此分開預(yù)定距離的三個或多個距離傳感器構(gòu)成。
距離調(diào)節(jié)裝置可由以下部分構(gòu)成；四個或多個距離調(diào)節(jié)電動機，在所述電動機連接到第一和第二氣刀的每個的兩端時，所述電動機沿鋼帶方向前后移動；第二邏輯單元，它利用由距離傳感器測量的鋼帶和第二氣刀之間的距離計算第一和第二氣刀每個兩端的移動值，從而將鋼帶保持與每個氣刀等距離，并與每個氣刀平行；和四個或多個電動機位置控制裝置，它們距離調(diào)節(jié)電動機遠到從第二邏輯單元輸出的第一和第二氣刀每個的兩端的移動值。
第二邏輯單元可以用一點作為原點，限定第一和第二氣刀前/后移動方向的X軸和鋼帶寬度方向的Y軸跨越的X-Y坐標平面；并將在所述X-Y坐標平面上的鋼帶的曲線表示為如下的公式S(x)y＝ax2+bx+c(其中，S(x)是在X-Y坐標平面上的鋼帶的曲線函數(shù)，a、b和c是S(x)的系數(shù))；將從多距離測量裝置獲得的多個測量值轉(zhuǎn)變?yōu)閄-Y坐標值；將X-Y坐標值代入函數(shù)S(x)中，獲得系數(shù)a、b和c；將獲得的S(x)代入下面的公式ΔY=[∫W(S(x)-LT(x))dx-∫W(LB(x)-S(x))dx]2W]]>(其中，ΔY表示第一和第二氣刀的平均移動值，W表示由寬度傳感器探測的鋼帶的寬度大小，LT(x)表示第一氣刀噴嘴的線性方程式，和LB(x)表示第二氣刀噴嘴的線性方程式)，從而獲得第一和第二氣刀的平均移動值ΔY；用下面的公式計算第一和第二氣刀的兩個端的移動值ΔYds和ΔYwsΔYds=(DWS-Dds)2MGss,]]>ΔYws=-(DWS-Dds)2(L-M)Gss]]>
(其中ΔYds是第一和第二氣刀的一端的移動值，ΔYws是第一和第二氣刀的另一端的移動值，M是位于多距離測量裝置當中的中心的距離測量裝置和與第二氣刀的一端連接的距離調(diào)節(jié)裝置之間的直線距離，L是位于第二氣刀的兩端上的兩個距離調(diào)節(jié)裝置之間的距離)；然后用下面的公式計算第一和第二氣刀每個的兩端的最終移動值ΔY1，ΔY2，ΔY3和ΔY4ΔY1＝-ΔY-ΔYwsΔY2＝-ΔY-ΔYdsΔY3＝ΔY+ΔYwsΔY4＝ΔY+ΔYds(其中，ΔY1是第一氣刀的一端(WS)的最終移動距離，ΔY2第一氣刀的另一端(DS)的最終移動距離，ΔY3是第二氣刀的一端(WS)的最終移動距離，ΔY4是第二氣刀的另一端(DS)的最終移動距離)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶的兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流，控制鋼帶上的鍍層重量，所述裝置包括位置調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀的位置；焊接部分測定裝置，探測將鋅液鍍槽中厚度不同的兩個鋼帶結(jié)合在一起的焊接部分的變化位置；距離測量裝置，用于測量第二氣刀和鋼帶之間的距離；移動距離預(yù)測邏輯裝置，根據(jù)鋼帶的厚度信息，通過計算前面的鋼帶和焊接其上的后面的鋼帶的厚度變化和鋼帶的走行路線的移動值，計算第一和第二氣刀每個的移動距離；移動距離測量邏輯裝置，利用由距離測量裝置測量的鋼帶和第二氣刀之間的距離，計算焊接部分通過前和通過后的鋼帶走行路線的移動值，計算第一和第二氣刀每個的移動距離；參數(shù)校正裝置，用于校正移動距離預(yù)測邏輯裝置的參數(shù)，以便補償在移動距離預(yù)測邏輯裝置中預(yù)測的移動距離和在移動距離測量邏輯裝置中測量的移動距離之間的誤差；切換裝置，它在移動距離預(yù)測邏輯裝置輸出的和移動距離測量邏輯裝置輸出的第一和第二氣刀的移動距離之間進行選擇，然后將所選擇的移動距離值應(yīng)用到位置調(diào)節(jié)裝置；和切換控制單元，根據(jù)由焊接部分測定裝置探測的焊接部分的變化位置，除了在焊接部分通過第一和第二二氣刀前和后的預(yù)定時間內(nèi)向位置調(diào)節(jié)裝置施加移動距離預(yù)測邏輯裝置的輸出值之外，向位置調(diào)節(jié)裝置施加移動距離測量邏輯裝置的輸出值。
移動距離預(yù)測邏輯裝置可向下列公式輸入前面/后面鋼帶每個的厚度和它們之間的厚度差S^=αT1ΔT|ΔT|+βΔT]]>(其中， 是走行路線的預(yù)測移動值，T1是前面鋼帶的厚度，ΔT是前面鋼帶和后面鋼帶之間的厚度差，α和β是預(yù)測器變量)，從而計算鋼帶走行路線的預(yù)測移動值，然后依據(jù)走行路線的移動值生成第一和第二氣刀每個的預(yù)測移動距離。
所述移動距離測量邏輯裝置可以從所述距離測量裝置接收前面/后面鋼帶每個和第二氣刀之間的測量的距離值，然后用下面公式計算鋼帶的走行路線的實際移動值S＝(D2-D1)-(P2-P1)(其中，S是走行路線的實際移動值，D1是在前面鋼帶和第二氣刀之間的距離，D2是在焊接部分通過后鋼帶和第二氣刀之間的距離，P1是焊接部分通過前第二氣刀的位置，和P2是在焊接部分通過后的第二氣刀的位置)。
所述參數(shù)校正裝置可以根據(jù)下面的公式校正所述移動距離預(yù)測邏輯裝置的操作參數(shù)；
α(t+1)=α(t)+γα∂(S-S^)∂α=α(t)-γαT1ΔT|ΔT|]]>β(t+1)=β(t)+γβ∂(S-S^)∂β=β(t)-γβΔT]]>(其中γα，γβ是α和β的可獲知的比例系數(shù)(learning rate)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流來控制鋼帶的鍍層重量，所述裝置包括鍍層重量測量裝置，用于測量通過第一和第二氣刀的鋼帶上的鍍層重量；鍍層重量數(shù)學模型，利用補償鋼帶進給速度變化的相應(yīng)的參數(shù)α、β和γ，每個氣刀和鋼帶之間的距離和氣刀的壓力，來計算鍍層的重量變化；參數(shù)校正裝置，用于校正參數(shù)α、β和γ，以便使得在所述鍍層重量測量裝置中測量的實際鍍層重量值和在所述鍍層重量數(shù)學模型中計算的計算鍍層重量值之間的差值最??；第一壓力控制裝置，用于在鋼帶的希望的鍍層重量改變時，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀的噴吹壓力，使得鋼帶的鍍層重量符合于希望的鍍層重量；以及第二壓力控制裝置，用于在鋼帶的進給速度改變時，依據(jù)鋼帶進給速度的變化調(diào)節(jié)氣刀的噴吹壓力，以補償鍍層重量變化，其特征在于當在預(yù)定壓力下的連續(xù)熱浸鍍鋅處理中改變希望的鍍層重量和/或進給速度時，用第一壓力控制裝置和/或第二壓力控制裝置的輸出值，調(diào)節(jié)第一和/或第二氣刀的的噴吹壓力。
所述鍍層重量數(shù)學模型根據(jù)下面的公式，可以接收鋼帶的進給速度改變量(ΔV)，鋼帶和氣刀之間的距離改變量(ΔD)和氣刀的壓力改變量(ΔP)ΔV＝ln(Vk+1)-ln(Vk)
ΔD＝ln(Dk+1)-ln(Dk)ΔP＝ln(Pk+1)-ln(Pk)；用相對應(yīng)的參數(shù)α、β和γ乘上述相應(yīng)各改變量，獲得公式ΔW＝αΔV+βΔD+γΔP；并且然后計算鍍層重量改變量，ΔW＝ln(Wk+1)-ln(Wk)。
在鋼帶的希望的鍍層重量從Tk改變到Tk+1時，第一壓力控制裝置可以用下面公式產(chǎn)生在希望鍍層重量Tk+1上的氣刀的設(shè)定壓力值(Pk+1)ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+ln(Tκ+1)-ln(Tκ)γ]]>在鋼帶的進給速度從Vk改變到Vk+1時，第二壓力控制裝置可以用下面公式產(chǎn)生在進給速度Vk+1上的氣刀的設(shè)定壓力值(Pk+1)ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+α[ln(vκ+1)-ln(Vκ)]γ]]>在探測到由鍍層重量測量裝置測量的實際鍍層重量和在鍍層重量數(shù)學模型中的計算鍍層重量之間的差值時，參數(shù)校正裝置可用下面的公式校正參數(shù)α、β和γθK+1＝θK+KK+1[ZK+1-h′K+1θk]其中，Zk+1＝ΔWk+1＝ln(Wk+1)-ln(Wk) 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種在連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上鍍層重量的系統(tǒng)，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流控制鋼帶的鍍層重量，所述系統(tǒng)包括第一鍍層重量控制裝置，它在多個測量點測量鋼帶與第一和第二氣刀每個之間的距離值，并用測量的多個距離值改變每個氣刀的兩端的位置，從而將鋼帶對準與每個氣刀平行，并保持鋼帶與每個氣刀等距離；第二鍍層重量控制裝置，在兩個鋼帶的焊接部分通過前和通過后的預(yù)定時間中，依據(jù)這兩個鋼帶的厚度差，改變第一和第二氣刀每個的位置，從而校正走行路線的移動；第三鍍層重量控制裝置，它依據(jù)鋼帶的希望的鍍層重量和/或進給速度的變化，改變噴吹壓力；氣刀距離控制裝置，在焊接部分通過前和通過后的預(yù)定時間，它用第二鍍層重量控制裝置調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個兩端的位置，在焊接部分通過后，用第一鍍層重量控制裝置調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個的兩端位置；和氣刀壓力控制裝置，它用第三鍍層重量控制裝置調(diào)節(jié)從第一和第二氣刀噴吹的噴吹壓力。因此盡管在連續(xù)熱浸鍍鋅處理中存在變化，所述系統(tǒng)也能夠滿足用戶的要求。


從以下結(jié)合附圖的詳細說明將更加清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和其他優(yōu)點，其中圖1是使用空氣擦的現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)熱浸鍍設(shè)備的示意圖；圖2(a)和(b)是使用空氣擦的連續(xù)熱浸鍍鋅處理中厚度不同的鋼帶的連續(xù)鍍層圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的鍍層重量控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第一實施例的鍍層重量控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的鍍層重量控制裝置示意圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的鍍層重量控制裝置的控制流程圖；圖7是本發(fā)明第三實施例的鍍層控制裝置的框圖；和圖8是本發(fā)明第四實施例的鍍層重量控制系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖所示的各實施例更詳細地說明本發(fā)明的構(gòu)成元件和其作用。
圖3是本發(fā)明第一實施例的鍍層重量控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3的和圖1，2相同的構(gòu)成元件用相同的符號表示。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的鍍層控制裝置包括四個距離調(diào)節(jié)電動機M1，M2，M3和M4，它們通過移動第一和第二氣刀3和4每個的兩端位置，調(diào)節(jié)在X軸方向的鋼帶1和第一和第二氣刀3和4之間的距離，從而使得鋼帶1對準與每個噴嘴平行；三個距離傳感器21，32和33，它們安裝在鋼帶1的后側(cè)，測量第二氣刀和鋼帶1的距離；兩個寬度傳感器34和35，每個位于第一和第二氣刀3和4的相反的一端上，探測每個氣刀3和4相對于鋼帶1的寬度方向的位置；和位置調(diào)節(jié)電動機M5，它與支撐軸連接并能夠沿X軸方向移動，所述支撐軸支撐寬度傳感器34和35的光接收部分34b和35b和距離傳感器31，32和33。
就寬度傳感器34和35來說，如圖3所示，光發(fā)射部分34a和35a位于第一氣刀3的兩端，光接收部分34b和35b與光發(fā)射部分34a和35a相對，位于第二氣刀4的兩端。光接收部分34b和35b接收從光發(fā)射部分34a和35a來的光。白色圓圈表示光接收部分34b和35b接受光的區(qū)域，黑色圈表示因為鋼帶1的阻擋光，光接收部分34b和35b不接受光的區(qū)域。為方便起見，圖3的上側(cè)稱為驅(qū)動側(cè)(下面稱為DS)，圖3的下側(cè)稱為工作側(cè)(下面稱為WS)。左側(cè)表示鋼帶的前側(cè)，右測表示鋼帶的后側(cè)。
所述裝置還包括控制部分，它控制各構(gòu)成元件的相應(yīng)工作的裝置全部工作，但在圖3中未示出。控制部分最好包括微處理器，下面將對其詳細說明。
距離傳感器31，32和33負責測量在鋼帶1的寬度方向的三個點的相應(yīng)距離Dws，Dcs和Dds。它們貼裝在第二氣刀4上，因此與其一起移動。此時，可以用激光傳感器或渦流傳感器作為測量從第二氣刀到鋼帶1的距離的傳感器，但是不限于特定的傳感器類型。這三個距離傳感器31，32和33安裝得彼此分開預(yù)定距離Gss。兩個外部距離傳感器32和33的相應(yīng)測量必須相同。因此，鋼帶的寬度方向平行于后側(cè)氣刀的噴嘴。
即，在DS距離傳感器32中測量的距離值Dds必須與在WS距離傳感器33中測量的距離值相同，使得鋼帶1與后側(cè)面氣刀4的噴嘴平行。為此，中心距離傳感器31需要位于鋼帶1的寬度的中心。為了滿足這個要求，需要一個驅(qū)動機構(gòu)，在鋼帶的寬度方向驅(qū)動距離傳感器31，32和33和光接收部分34b和35b。
就此，距離傳感器31、32和33和光接收部分34b和35b安裝在與第五電動機M5連接的可移動軸上。寬度傳感器34和35探測鋼帶1的邊緣，根據(jù)探測的結(jié)果估計鋼帶的寬度。最后，調(diào)節(jié)第五電動機M5使得距離傳感器31位于鋼帶1的寬度的中心。即，在兩個外寬度傳感器34和35具有相同數(shù)目的測光區(qū)域的情況，則位于中心的距離傳感器31在鋼帶1的寬度的中心。
如圖3所示，寬度傳感器34和35的光發(fā)射部分34a和35a安裝在第一氣刀3的兩個端上。它們的光接收部分34b和35b安裝在支撐軸36的兩端上，支撐軸36與第二氣刀4位于一個直線上，使得光接收部分34b和35b與光發(fā)射部分34a和35a相對。光電二極管光排列在光接收部分34b和35的內(nèi)側(cè)鋼帶的寬度方向的直線上。因此，如果光接收部分接受光發(fā)射部分34aa的光。則輸出預(yù)定的電流量。在鋼軋機的測定鋼帶的寬度的情況中廣泛使用這樣的寬度測定方式。上述方式應(yīng)用到本發(fā)明，使得距離傳感器31-33位于鋼帶的寬度方向的中心。
圖4是控制圖3的鍍層重量控制裝置的控制部分結(jié)構(gòu)的方框圖。圖4(a)是用從寬度傳感器34和35獲得的寬度信息控制第五電動機M5的處理過程圖，第五電動機M5是為了將距離傳感器31，32和33在鋼帶的寬度方向中心定位的轉(zhuǎn)移電動機。圖4(b)是，用距離傳感器31，32和33獲得的測量值，控制調(diào)節(jié)四個點位置的距離調(diào)節(jié)電動機M1、M2，M3和M4的處理過程圖，四個點是兩個氣刀每一個兩端的點。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的控制鍍層重量控制裝置的控制部分包括第一邏輯單元41，電動機位置控制裝置42，第二邏輯單元43和電動機位置控制裝置44-47。從第一和第二寬度傳感器34和35向第一邏輯單元41輸入在光接收部分34b和35b中的測光二極管數(shù)目Nws和Nds。然后，第一邏輯單元41計算，將相應(yīng)的光接收部分34b和35中的光接收二極管的數(shù)目均衡的電動機的移動值ΔGc。電動機位置控制裝置42移動第五電動機遠到第一邏輯單元41計算的電動機移動值。轉(zhuǎn)變成X-Y坐標值的三個距離傳感器31-33測量的從第二氣刀到鋼帶的距離(X0，Y0)，(X1，Y1)，和(X2，Y2)被輸入到第二邏輯單元43。第二邏輯單元43計算各電動機移動的值ΔY1，ΔY2，ΔY3和ΔY4，以便定位鋼帶1與第一和第二氣刀3和4的每個平行，并保持與每個氣刀等距離。第二邏輯單元43計算的各電動機的移動值被輸入到將電動機M1-M4移動到各希望位置的電動機位置控制裝置44-47。
電動機位置控制裝置依據(jù)被控制的電動機的類型而變化，本發(fā)明不限制于特定的電動機或的電極位置控制裝置。
第一邏輯單元41根據(jù)以下公式計算距離傳感器的移動距離(ΔGc)
公式1ΔGc＝(Nws-Nds)×Pss其中，ΔGc是在鋼帶的寬度方向距離傳感器的移動值，Nws是WS寬度傳感器35的測光二極管的數(shù)目，Nds是DS寬度傳感器34的測光二極管的數(shù)目，和Pss是在寬度傳感器34和35的光接收部分34b和35b上安裝的的光電二極管的之間的距離。
電動機位置控制裝置42根據(jù)用公式1計算的距離傳感器31-33的移動值，驅(qū)動第五電動機M5。因此，如果在X軸方向移動距離傳感器31-33，因此Nws等于Nds，則第五電動機M5不再移動。在此狀態(tài)，距離傳感器31-33位于鋼帶1的寬度方向的中心。
第二邏輯單元43根據(jù)以下程序進行工作，并計算四點，即，氣刀的端點的相應(yīng)移動值。
計算第一和第二氣刀3和4的平均移動值，以便保持鋼帶與每個氣刀等距離。
為此，將鋼帶的曲線表示為公式2的二次方程式，此時，坐標系統(tǒng)如圖3所示公式2S(x)y＝ax2+bx+c三個距離傳感器31-33測量的三對坐標(x0，y0)(x1，y1)和(x2，y2)都滿足公式2。
因此，三個距離傳感器31-33測量的三對坐標被代入公式2，從而形成三個聯(lián)立的方程式。如果解這三個聯(lián)立方程式，則能夠獲得公式2的系數(shù)a，b和c。
下面詳細說明第二邏輯單元43的作用。
見圖3，y軸垂直于氣刀3和4的水平軸，x軸垂直于y軸，從而形成二維的x-y坐標平面?？梢赃x擇任何點作為原點，鋼帶的曲線表示為公式2的二次方程式S(x)。
三個距離傳感器31-33探測的從第二氣刀到鋼帶的距離被轉(zhuǎn)變?yōu)閤-y坐標對，從而分別表示出(x0，y0)，(x1，y1)和(x2，y2)。在這三個坐標對(x0，y0)，(x1，y1)和(x2，y2)被代入公式2的二次方程式時，則能夠求解出系數(shù)a，b和c。因此，獲得描述鋼帶的特定函數(shù)。
通過將描述鋼帶上述二次方代入到下面的公式3計算第一氣刀3和第二氣刀4的平均移動值公式3ΔY=[∫W(S(x)-LT(x))dx-∫W(LB(x)-S(x))dx]2W]]>其中，ΔY是第一氣刀3和第二氣刀4的平均移動值，W是在寬度傳感器34和35中測量的鋼帶寬度，LT(x)是描述第一氣刀3的噴嘴的線性方程式，和LB(x)是描述第二氣刀4的噴嘴的線性方程式。
描述第一和第二氣刀3和4的相應(yīng)噴嘴的線性方程式表示，在上述的x-y坐標系統(tǒng)中的第一和第二氣刀3和4的各自噴嘴的位置。即，第一和第二氣刀的各自噴嘴的位置能夠表達為圖3所示的x-y坐標中的線性方程式。最好是，以y＝a’x+b’的形式表達這個線性方程式。
然后，計算第一和第二氣刀3和4每個兩端的移動值，從而定位第一和第二氣刀3和4的各自噴嘴平行于鋼帶1。
為此，用下面的公式4和5計算在DS和WS的第一和第二氣刀3和4的各自移動值。公式4產(chǎn)生DS移動值，公式5產(chǎn)生WS移動值。
公式4ΔYds=(DWS-Dds)2MGss]]>公式5ΔYws=-(DWS-Dds)2(L-M)Gss]]>其中，ΔYds是第一和第二氣刀3和4的DS移動值，ΔYws是第一和第二氣刀3和4的WS移動值，M是中心位置的寬度傳感器31和第四電動機M4之間的x軸方向直線距離，和L是在第二氣刀4中WS距離調(diào)節(jié)電動機M3和DS距離調(diào)節(jié)電動機M4之間的距離。
最后，將鋼帶1保持與第一和第二氣刀3和4每個等距離的平均移動值ΔY，和將第一和第二氣刀3和4的相應(yīng)噴嘴保持彼此平行的WS/DS的各自移動值ΔYws和ΔYds代入公式6，從而獲得距離調(diào)節(jié)電動機M1，M2，M3和M4的各自移動值。
公式6ΔY1＝-ΔY-ΔYwsΔY2＝-ΔY-ΔYdsΔY3＝ΔY+ΔYwsΔY4＝ΔY+ΔYds其中，ΔY1是第一氣刀3的WS距離調(diào)節(jié)電動機M1的最終移動值，ΔY2是第一氣刀3的DS距離調(diào)節(jié)電動機M2的最終移動值，ΔY3是第二氣刀4的WS距離調(diào)節(jié)電動機M3的最終移動值，和ΔY4是第二氣刀4的DS距離調(diào)節(jié)電動機M4的最終移動值。
如果計算了距離調(diào)節(jié)電動機M1，M2，M3和M4的各自移動值，則相對應(yīng)的各電動機的位置控制裝置44-47便調(diào)節(jié)各氣刀的位置。其結(jié)果，鋼帶總是保持與第一和第二氣刀3和4每個等距離，并且各噴嘴處在鋼帶1的寬度方向中的彼此平行位置。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的鍍層重量控制裝置，在每個氣刀和鋼帶之間的相應(yīng)平均距離總保持相等，各氣刀的相應(yīng)噴嘴定位在鋼帶1的寬度方向中彼此平行，致使鋼帶的寬度方向鍍層重量和鋼帶的前后側(cè)鍍層重量幾乎是均勻分布。因此，能夠防止鍍層不足和過分的產(chǎn)品缺陷和鋅的損失，節(jié)約產(chǎn)生成本。
圖5是本發(fā)明第二實施例的鍍層重量控制裝置的示意圖。注意到這樣的事實，即，取決于鋼帶的厚度變化的走行路線的移動值，與鋼帶的厚度和厚度變化成比例，所以對走行路線的移動進行估計。在測量在焊接部分的各氣刀和鋼帶之間的實際距離后，校正預(yù)測的值和實際值之間的誤差。下面參照圖5詳細說明所述裝置的構(gòu)成元件和作用。
圖5的鍍層重量控制裝置包括距離測量單元7；焊接部分測定單元51；移動距離測量邏輯單元52；移動距離預(yù)測邏輯單元53；參數(shù)邏輯單元54；切換單元55；切換控制單元56；電動機位置控制單元57和58；和可移動電動機單元59和60。距離測量單元7負責測量在第二氣刀4和鋼帶1之間的距離。焊接部分測定單元51安裝在鋼帶進給線中第一和第二氣刀的上游，并探測兩個厚度不同的鋼帶1a和1b焊接處的焊接部分P。距離測量單元7測量的鋼帶1a和1b每個和第二氣刀4之間的距離值被置于移動距離測量單元52中，然后它依據(jù)在鋼帶1和第二氣刀4之間的距離的鋼帶1測量，鋼帶1的走行路線的移動值，并計算第一和第二氣刀3和4的各自移動距離。移動距離預(yù)測邏輯單元53計算，與預(yù)測參數(shù)一起的，位于焊接部分P前和后的前面的鋼帶1a和后面的鋼帶1b之間的厚度變化，計算鋼帶1的走行路線移動值，并產(chǎn)生第一和第二氣刀3和4的各自移動值。參數(shù)邏輯單元54校正操作參數(shù)，以校正在移動距離預(yù)測邏輯單元53中預(yù)測的走行路線移動值和在移動距離測量邏輯單元22中測量的走行路線移動值之間的誤差。切換單元55選擇地輸出，移動距離預(yù)測邏輯單元53和移動距離測量邏輯單元52每一個輸出的第一和第二氣刀3和4的相應(yīng)移動距離。切換控制單元56根據(jù)焊接部分測定單元51探測的焊接部分的變化位置，控制切換單元55，在焊接部分通過穩(wěn)定輥6后的預(yù)定時間，選擇移動距離預(yù)測邏輯單元53的輸出值，并在除了上述預(yù)定時間外選擇移動距離測量邏輯單元52的輸出值。電動機位置控制單元57和58負責控制第一和第二氣刀3和4的可移動電動機，以使得根據(jù)切換單元55輸出的移動值移動第一和第二氣刀3和4。各個可移動電動機單元59和60由一個或多個電動機構(gòu)成，它們向前和后移動相對應(yīng)的第一和第二氣刀3和4，并在相對應(yīng)的電動機位置控制單元57和58的控制下被驅(qū)動。
雖然在圖5中只表示出電動機單元59和60，但是電動機單元59和60由四個電動機M1-M4構(gòu)成，它們移動圖3所示的第一和第二氣刀3和4的兩個端?？梢愿鶕?jù)常規(guī)方法或上述第一實施例的方法，在移動距離測量邏輯單元52和移動距離預(yù)測邏輯單元53中產(chǎn)生，取決于鋼帶移動的，第一和第二氣刀3和4的每一個的兩端的移動值。
圖6是本發(fā)明第二實施例的鍍層重量控制裝置的控制流程圖。下面參照圖6說明圖5示出的鍍層重量控制裝置的原理。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例，兩個厚度不同的鋼帶1a和1b被焊接然后連續(xù)地熱浸鍍。
此時，注意到在厚度不同的鋼帶通過在第一和第二氣刀3和4之間限定的空間時，鋼帶的走行路線的移動值與鋼帶的厚度和厚度變化成比例，所以設(shè)計出根據(jù)第二實施例的鍍層重量控制裝置，并以下面的方式工作。
在焊接部分測定單元51探測焊接部分P的進入時(S601)，移動距離預(yù)測邏輯單元53計算，在焊接部分P的邊界中的，前面鋼帶1a的厚度(T1)和后面鋼帶的厚度(T2)的變化(ΔT＝T2-T1)(S602)。
基于上述計算的厚度變化，根據(jù)下面的公式7計算走行路線的預(yù)測的移動值 從移動距離預(yù)測邏輯單元22輸出的氣刀的確定移動值(ΔP)與走行路線的預(yù)測移動值 相同(S603)。
公式7S^=αT1ΔT|ΔT|+βΔT]]>其中，α和β是移動距離預(yù)測工作參數(shù)。
在焊接部分P通過穩(wěn)定輥6前產(chǎn)生走行路線的預(yù)測移動值，然后檢查是否從焊接部分P的探測時間經(jīng)過了預(yù)定時間。如果經(jīng)過了這個預(yù)定時間(S604)，即焊接部分根據(jù)鋼帶的前進方向離開焊接部分測定單元51前進，通過穩(wěn)定輥6因此走行路線移動，則根據(jù)走行路線的預(yù)測移動值 調(diào)節(jié)第一和第二氣刀3和4的位置(S605)。為此，在自焊接部分測定單元51的探測信號輸出開始的第一設(shè)定時間后，切換控制單元56控制切換單元55的切換作用，向電動機位置控制單元57和58，施加移動距離預(yù)測邏輯單元53的輸出值。電動機位置控制單元57和58根據(jù)在移動預(yù)測邏輯單元53中計算的走行路線的預(yù)測移動值 移動第一和第二氣刀3和4的各自的可移動電動機單元59和60。
所述的第一設(shè)定時間是焊接部分P從焊接部分測定單元51的探測位置到穩(wěn)定輥6前進所需的時間。
在焊接的部分P通過第一和第二氣刀3和4后，測量在后面鋼帶1b和第二氣刀之間的實際距離，并精確均等在焊接部分通過前后的測量值之間的任何差值。詳細地說，在焊接部分P通過第一和第二氣刀3和4前后，用距離測量單元51測量，在參考的氣刀，即位于鋼帶的后側(cè)的第二氣刀4和鋼帶之間的相應(yīng)距離D1和D2(S606-S608)。
移動距離測量邏輯單元52用在前面的鋼帶1a和第二氣刀4之間的測量的距離值D1，在后面的鋼帶1b和第二氣刀4之間的測量的距離值D2，在焊接部分P通過第一和第二氣刀3和4前的第二氣刀4的位置P1，和在焊接部分P通過第一和第二氣刀3和4后，根據(jù)移動距離預(yù)測邏輯單元53預(yù)測的移動的第二氣刀4的位置P2，根據(jù)公式8，計算走行路線的實際的移動值S。此時，通過從走行路線的實際移動值(S)中減去走行路線的預(yù)測移動值 獲得，移動距離測量單元52的確定的輸出值(ΔP)(S609，S610)。
公式8S＝(D2-D1)-(P2-P1)因此，通過從實際移動值(S)中減去預(yù)測移動值 獲得的值，移動第一和第二氣刀3和4校正誤差(S611)。
詳細地說，在自焊接部分測定單元51中探測到焊接部分經(jīng)過第二設(shè)定時間后，切換控制單元56控制切換單元55，向電動機位置控制單元57和58施加移動距離測量邏輯單元52的輸出值。然后，根據(jù)實際移動值和從移動距離測量邏輯單元52輸出的預(yù)測移動值之間的差值 調(diào)節(jié)第一和第二氣刀3和4的位置。
在移動距離預(yù)測邏輯單元53的預(yù)測移動值 與移動距離測量單元52的走行路線實際移動值(S)相同時，向電動機位置控制單元57和58施加的輸出值為零(0)。
這表示，在移動距離預(yù)測邏輯單元53中實現(xiàn)了準確移動值預(yù)測。相反，在移動距離預(yù)測邏輯單元53的預(yù)測移動值 與移動距離測量單元52_的走行路線實際移動值(S)不相同時，則在移動距離預(yù)測邏輯單元53的工作中用的參數(shù)(公式7中的α和β)不正確，因此發(fā)生不準確預(yù)測。因此，必須重新設(shè)置參數(shù)α和β。關(guān)于這點，在步驟S612，在預(yù)測的移動值 和實際移動值(S)之間的差值為零時，結(jié)束控制步驟，但是否則，根據(jù)公式9校正參數(shù)α和β公式9α(t+1)=α(t)+γα∂(S-S^)∂α=α(t)-γαT1ΔT|ΔT|]]>β(t+1)=β(t)+γβ∂(S-S^)αβ=β(t)-γβΔT]]>這里，γα，γβ是α和β的可獲知系數(shù)。
在參數(shù)邏輯單元54中進行移動距離預(yù)測工作的參數(shù)α和β的校正(S612和S613)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第二實施例，連續(xù)熱浸鍍厚度不同的兩個鋼帶。在焊接部分通過兩個氣刀限定的空間前，用鋼帶的厚度和厚度變化調(diào)節(jié)鋼帶的走行路線。因此，能夠克服操作人員的常規(guī)任意控制的不準確。在焊接部分通過兩個氣刀限定的空間后時，距離傳感器測量鋼帶的走行路線的實際移動距離，因此準確地控制在兩個氣刀和鋼帶之間的距離。因此，能夠最小化，在現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)熱浸鍍中從焊接部分到幾百米處延伸的鋼帶中頻繁產(chǎn)生的，鋼帶的前后側(cè)之間的鍍層重量的變化。其結(jié)果，使得在連續(xù)熱浸鍍鋅處理中不足鍍層和過分鍍層減到最小程度，因此，防止產(chǎn)品缺陷和鋅的損失，節(jié)約成本。
雖然準確地控制兩個氣刀和鋼帶之間的距離，但是在希望的鍍測重量變化時，仍會發(fā)生不準確的鍍層。為了克服這個問題，本發(fā)明依據(jù)希望的鍍層重量變化，控制噴吹壓力。
圖7是本發(fā)明第三實施了的鍍層重量控制裝置方框圖。所述的層重量控制裝置包括鍍層重量測量單元71；鍍層重量控制單元72；和壓力控制裝置73。鍍層重量測量單元71負責測量通過了第一和第二氣刀3和4限定的空間的鋼帶的鍍層重量。鍍層重量控制單元72將在鍍層重量測量單元71中測量的實際鍍層重量與希望的鍍層重量比較，然后調(diào)節(jié)噴吹壓力設(shè)定值以達到希望的鍍層重量。壓力控制裝置73控制空氣閥8，以使得空氣射流在鍍層重量控制單元72中的設(shè)定的壓力下噴吹。鍍層重量控制單元72包括參數(shù)估值器721；鍍層重量數(shù)學模型723，它接收測量的鍍層重量值，并反饋控制設(shè)定的壓力值，以達到希望的鍍層重量；預(yù)設(shè)定控制裝置724，在希望的鍍層重量變化時的時間它輸出設(shè)定壓力值；前饋控制裝置725。下面詳細說明它們的各功能和結(jié)構(gòu)。
依據(jù)鍍層重量數(shù)學模型723，用三個參數(shù)α、β和γ，鋼帶和氣刀之間的距離D，氣刀的空氣壓力P和鋼帶的進給線速度V，將鍍層重量W表達為下面的公式10。在當前的時間k，相應(yīng)各變量表示為Vk，Dk和Pk。此時，鍍層重量是Wk。在下一個時間k+1，各變量表示為Vk+1，Dk+1和Pk+1。用下面的公式10獲得在時間k+1的鍍層重量公式10如果ΔV＝ln(Vk+1)-ln(Vk)ΔD＝ln(Dk+1)-ln(Dk)ΔP＝ln(Pk+1)-ln(Pk)；ΔW＝ln(Wk+1)-ln(Wk)，則ΔW＝αV+βD+γP。
不斷地測量上述的變量V，D和P。
在鋼帶希望的鍍層重量變化時的時間用預(yù)設(shè)定控制裝置724。在鋼帶的希望的鍍層重量從Tk向Tk+1改變時，用下面的公式11獲得在k+1的時間上的氣刀的設(shè)定壓力值(Pk+1)公式11ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+ln(Tκ+1)-ln(Tκ)γ]]>在鋼帶的進給速度變化時的時間用前饋控制裝置725。在鋼帶的進給速度從Vk改變到Vk+1時，用下面的公式12獲得在k+1時間的設(shè)定壓力值(Pk+1)
公式12ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+α[ln(vκ+1)-ln(Vκ)]γ]]>參數(shù)估值器721的作用是優(yōu)化公式10的參數(shù)α，β和γ。在參數(shù)α，β和γ不正確時，發(fā)生在公式10中計算的鍍層重量和在鍍層重量測量單元71中測量的實際鍍層重量之間的誤差。將這個誤差最小化的參數(shù)估值器230基于稱之為在線性代數(shù)中的科學術(shù)語的遞歸最小二乘法的優(yōu)化技術(shù)，估計鍍層重量數(shù)學模型的參數(shù)。
在參數(shù)估值器230中，根據(jù)遞歸最小二乘法使用下面的方程式13。
詳細地說，在當前時間k，在相應(yīng)的變量是Vk，Dk和Pk時，在鍍層重量測量單元71中測量的實際鍍層重量表示為Wk。在k+1的下一個時間，在相應(yīng)的變量是Vk+1，Dk+1和Pk+1時，在鍍層重量測量單元71中測量的實際鍍層重量表示為Wk+1。用下面的公式13獲得在k+1的時間的參數(shù)α，β和γ公式13如果Zk+1＝ΔWk+1＝ln(Wk+1)-ln(Wk)， 則θK+1＝θK+KK+1[ZK+1-h′K+1θk]總之，鍍層重量數(shù)學模型723依靠在鍍層重量測量單元71中測量的實際鍍層重量，輸出達到相關(guān)的希望的鍍層重量的設(shè)定壓力值。在改變希望的鍍層重量時，預(yù)設(shè)定控制裝置724用公式11輸出設(shè)定壓力值。在線速度改變時，則前饋控制裝置725用公式12，依據(jù)線速度的變化輸出設(shè)定壓力值。
根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)條件輸出的設(shè)定壓力值被加到壓力控制裝置73。壓力控制裝置73依據(jù)鍍層重量控制單元72的輸出值調(diào)節(jié)打開和關(guān)閉空氣閥8的程度，使得噴吹壓力被調(diào)節(jié)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第三實施例，在希望的鍍層重量或線速度變化時，能夠準確地控制氣刀的壓力。結(jié)果，能夠?qū)⒃谙Ｍ腻儗又亓亢蛯嶋H的鍍層重量之間的差值最小化。而且，最大程度地防止了由于鍍層不足和過大造成的劣質(zhì)產(chǎn)品，節(jié)約生產(chǎn)成本。因為本發(fā)明的參數(shù)估值器考慮在氣刀設(shè)備和其它與鍍層重量相關(guān)的設(shè)備定期檢修時發(fā)生的各種變化，使得所述數(shù)學模型適應(yīng)新狀態(tài)條件，所以降低了設(shè)備檢修的負擔。
能夠單獨或結(jié)合使用根據(jù)本發(fā)明第一，第二和第三實施例的各鍍層重量控制裝置。但是，在它們一起用于連續(xù)熱浸鍍設(shè)備時，能夠?qū)崿F(xiàn)鍍層重量的更精確的控制。
圖8是連續(xù)熱浸鍍鋅處理中的鍍層重量控制系統(tǒng)的方框圖，在所述系統(tǒng)中結(jié)合了第一第二和第三實施例的相應(yīng)裝置。所述系統(tǒng)包括第一鍍層重量控制裝置81；第二鍍層重量控制裝置82；切換裝置83；氣刀距離控制裝置84；第三鍍層重量控制裝置85；和氣刀壓力控制裝置86。第一鍍層重量控制裝置81，測量從鋼帶上的多個點到第二氣刀的距離，并從測量的多個點的距離，改變第一和第二氣刀每一個的兩端的位置，從而將鋼帶定位與每個氣刀平行，并保持鋼帶與每個氣刀等距離。第二鍍層重量控制裝置82，在焊接部分通過前后的預(yù)定時間，依據(jù)在兩個鋼帶之間的厚度差，改變第一和第二氣刀的位置，補償走行路線的移動。切換裝置83，在焊接部分通過前和后的預(yù)定時間將氣刀距離控制裝置84與第二鍍層重量控制裝置82連接，并在焊接部分通過后，將氣刀距離控制裝置84與第一鍍層重量控制裝置83連接。氣刀距離控制裝置84，根據(jù)第一和第二鍍層重量控制裝置81和82的控制，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每一個的兩端的位置。第三鍍層重量控制裝置85，依靠鋼帶的希望的鍍層重量和/或線速度變化，調(diào)節(jié)噴吹壓力。氣刀壓力控制裝置86，根據(jù)第三鍍層重量控制裝置85的控制，控制向第一和第二氣刀上加的噴吹壓力。
第一鍍層重量控制裝置81是根據(jù)圖3和4示出的本發(fā)明第一實施例，第二鍍層重量控制裝置82是根據(jù)圖5示出的本發(fā)明第二實施例，和第三鍍層重量控制裝置是根據(jù)圖7示出的本發(fā)明第三實施例。
在兩個或多個鋼帶焊接連續(xù)鍍層的連續(xù)熱浸鍍鋅處理中，鍍層重量控制系統(tǒng)用第三鍍層重量控制裝置83，根據(jù)希望的鍍層重量和線速度變化，控制第一和第二氣刀的噴吹壓力。
在穿過鍍槽前后的預(yù)定時間，結(jié)合厚度不同的兩個鋼帶的焊接部分在第二鍍層重量控制裝置82的控制下。因此，根據(jù)取決于鋼帶厚度變化的走行路線的移動，控制在第一和第二氣刀每一個與鋼帶之間的距離。其余部分(在焊接部分之間的區(qū)域)以反饋的方式在第一鍍層重量控制裝置81的控制下，從而造成第一和第二氣刀的每一個和鋼帶彼此平行，鋼帶保持與各氣刀等距離。
因此，所述系統(tǒng)能夠控制連續(xù)熱浸鍍鋅設(shè)備，以致盡管連續(xù)熱浸鍍鋅處理中發(fā)生變化，能夠鍍希望的鍍層重量。
雖然為了說明本發(fā)明公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是業(yè)內(nèi)人士理解，在不偏離權(quán)利要求的本發(fā)明范圍和精神之下，能夠有各種變化方案。
權(quán)利要求
1.一種控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上鍍層重量的裝置，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，用于通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流來控制鋼帶上鍍層重量，所述裝置包括多距離測量裝置，安裝在支撐軸的中心彼此分開預(yù)定距離，所述支撐軸與第二氣刀在一直線上，所述多距離測量裝置測量鋼帶和所述氣刀之間的距離；距離調(diào)節(jié)裝置，在向前和向后移動第一和第二氣刀每個的兩端時，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個與鋼帶之間的距離；寬度測量裝置，測量鋼帶的寬度；和所述距離測量裝置的位置調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)所述寬度測量裝置的測定結(jié)果，使得距離測量裝置能夠位于鋼帶的寬度的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述寬度測量裝置由第一和第二寬度傳感器構(gòu)成，它們每個包括在第一氣刀上的光發(fā)射部分和在支撐軸上的光接收部分，所述支撐軸安裝在第一和第二氣刀的相對的一端上并與第二氣刀在一個直線上，在光發(fā)射部分發(fā)射光時，寬度傳感器通過光接收部分探測的光確定鋼帶的位置和寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述位置調(diào)節(jié)裝置由以下裝置構(gòu)成位置調(diào)節(jié)電動機，它沿鋼帶的寬度方向移動所述支撐軸，其中第一和第二寬度傳感器的光接收部分和多距離測量裝置安裝在所述支撐軸上；驅(qū)動所述位置調(diào)節(jié)電動機的電動機位置控制裝置；和第一邏輯單元，它計算所述位置調(diào)節(jié)電動機的移動值，然后將計算的值置于電動機位置控制裝置中，以使得在第一和第二寬度傳感器的相應(yīng)光接收部分探測的光量相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于第一和第二寬度傳感器的相應(yīng)的光接收部分包括多個光電二極管，它們排列成沿鋼帶的寬度方向彼此分開預(yù)定距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于第一邏輯單元如下計算距離測量裝置的移動值ΔGc＝(Nws--Nds)×Pss其中，ΔGc是距離測量裝置的移動值，Nws是第一寬度傳感器中測光光電二極管的數(shù)目，Nds是第二二寬度傳感器中測光光電二極管的數(shù)目，和Pss是光電二極管之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于距離測量裝置由彼此分開預(yù)定距離的三個或多個距離傳感器構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于距離調(diào)節(jié)裝置由以下部分構(gòu)成四個或多個距離調(diào)節(jié)電動機，在所述電動機連接到第一和第二氣刀的每個的兩端時，所述電動機沿鋼帶方向前后移動；第二邏輯單元，利用由距離傳感器測量的鋼帶和第二氣刀之間的距離計算第一和第二氣刀每個兩端的移動值，從而將鋼帶保持與每個氣刀等距離和保持鋼帶與每個氣刀平行；和四個或多個電動機位置控制裝置，它們按照從第二邏輯單元輸出的第一和第二氣刀每個的兩端的移動值，移動距離調(diào)節(jié)電動機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于第二邏輯單元a)用一點作為原點，限定第一和第二氣刀前/后移動方向的X軸和鋼帶寬度方向的Y軸跨越的X-Y坐標平面；b)將在所述X-Y坐標平面上的鋼帶的曲線表示為如下的公式S(x)y＝ax2+bx+c(其中，S(x)是在X-Y坐標平面上的鋼帶的曲線函數(shù)，a、b和c是S(x)的系數(shù))；c)將多距離測量裝置獲得的多個測量值轉(zhuǎn)變?yōu)閄-Y坐標值；d)將X-Y坐標值代入函數(shù)S(x)中，獲得系數(shù)a、b和c；e)將獲得的S(x)代入下面的公式ΔY=[∫W(S(x)-LT(x))dx-∫W(LB(x)-S(x))dx]2W]]>(其中，ΔY表示第一和第二氣刀的平均移動值，W表示寬度傳感器探測的鋼帶的寬度大小，LT(x)表示第一氣刀噴嘴的線性方程式，和LB(x)表示第二氣刀噴嘴的線性方程式)，從而獲得第一和第二氣刀的平均移動值ΔY；f)用下面的公式計算第一和第二氣刀的兩個端的移動值ΔYds和ΔYwsΔYds=(DWS-Dds)2MGss,]]>ΔYws=-(DWS-Dds)2(L-M)Gss]]>(其中ΔYds是第一和第二氣刀的一端的移動值，ΔYws是第一和第二氣刀的另一端的移動值，M是位于多距離測量裝置中心的距離測量裝置和與第二氣刀的一端連接的距離調(diào)節(jié)裝置之間的直線距離，和L是在第二氣刀的兩端上的兩個距離測量裝置之間的距離)；和g)然后用下面的公式計算第一和第二氣刀每個的兩端的最終移動值ΔY1，ΔY2，ΔY3和ΔY4ΔY1＝-ΔY-ΔYwsΔY2＝-ΔY-ΔYdsΔY3＝ΔY+ΔYwsΔY4＝ΔY+ΔYds(其中，ΔY1是第一氣刀的一端(WS)的最終移動值，ΔY2是第一氣刀的另一端(DS)的最終移動值，ΔY3第二氣刀的一端(WS)的最終移動值，ΔY4是第二氣刀的另一端(DS)的最終移動值)。
9.一種在連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶的兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流來控制鋼帶上的鍍層重量，所述裝置包括位置調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)第一和第二氣刀的位置；焊接部分測定裝置，用于探測將鋅液鍍漕中厚度不同的兩個鋼帶結(jié)合起來的焊接部分的變化位置；距離測量裝置，用于測量第二氣刀和鋼帶之間的距離；移動距離預(yù)測邏輯裝置，根據(jù)鋼帶的厚度信息，通過計算前面的鋼帶和焊接其上的后面的鋼帶的厚度變化和鋼帶的走行路線的移動值，計算第一和第二氣刀每個的移動距離；移動距離測量邏輯裝置，利用距離測量裝置測量的鋼帶和第二氣刀之間的距離，計算焊接部分通過前和通過后的鋼帶的走行路線移動值，計算第一和第二氣刀每個的移動距離；參數(shù)校正裝置，用于校正移動距離預(yù)測邏輯裝置的參數(shù)，以便補償在移動距離預(yù)測邏輯裝置中預(yù)測的移動距離和在移動距離測量邏輯裝置中測量的移動距離之間的誤差；切換裝置，它在移動距離預(yù)測邏輯裝置輸出的和移動距離測量邏輯裝置輸出的第一和第二氣刀的移動距離之間進行選擇，然后將所選擇的移動距離值應(yīng)用到位置調(diào)節(jié)裝置；和切換控制單元，根據(jù)焊接部分測定裝置探測的焊接部分的變化位置，除了在焊接部分通過第一和第二氣刀前和后的預(yù)定時間內(nèi)向位置調(diào)節(jié)裝置施加移動距離預(yù)測邏輯裝置的輸出值之外，向位置調(diào)節(jié)裝置施加移動距離測量邏輯裝置的輸出值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于移動距離預(yù)測邏輯裝置向下列公式輸入前面/后面鋼帶每個的厚度和它們之間的厚度差S^=αT1ΔT|ΔT|+βΔT]]>(其中， 是走行路線的預(yù)測移動值，T1是前面鋼帶的厚度，ΔT是在前面鋼帶和后面鋼帶之間的厚度差，α和β是預(yù)測器變量)，從而計算鋼帶走行路線的預(yù)測移動值，然后依據(jù)走行路線的移動值產(chǎn)生第一和第二氣刀每個的預(yù)測移動距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述移動距離測量邏輯裝置從所述距離測量裝置接收前面/后面鋼帶每個與第二氣刀之間的測量的距離值，然后用下面公式計算鋼帶的走行路線的實際移動值S＝(D2-D1)-(P2-P1)其中，S是走行路線的實際移動值，D1是在前面鋼帶和第二氣刀之間的距離，D2是在焊接部分通過后鋼帶和第二氣刀之間的距離，P1是焊接部分通過前第二氣刀的位置，和P2是在焊接部分通過后的第二氣刀的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述參數(shù)校正裝置根據(jù)下面的公式校正所述移動距離預(yù)測邏輯裝置的操作參數(shù)；α(t+1)=α(t)+γα∂(S-S^)∂α=α(t)-γαT1ΔT|ΔT|]]>β(t+1)=β(t)+γβ∂(S-S^)∂β=β(t)-γβΔT]]>其中γα，γβ是α和β的可獲知的系數(shù)。
13.一種在連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶兩個表面上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流來控制鋼帶的鍍層重量，所述裝置包括鍍層重量測量裝置，用于測量通過第一和第二氣刀的鋼帶上的鍍層重量；鍍層重量數(shù)學模型，利用補償鋼帶進給速度變化的相應(yīng)的參數(shù)α、β和γ、每個氣刀和鋼帶之間的距離和氣刀的壓力計算鍍層的重量變化；參數(shù)校正裝置，校正參數(shù)α、β和γ，以便使得所述鍍層重量測量裝置中測量的實際鍍層重量值和在所述鍍層重量數(shù)學模型中計算的計算鍍層重量值之間的差值最??；第一壓力控制裝置，用于在鋼帶的希望的鍍層重量改變時，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀的噴吹壓力，使得鋼帶的鍍層重量符合于希望的鍍層重量；第二壓力控制裝置，用于在鋼帶的進給速度改變時，依據(jù)鋼帶進給速度的變化調(diào)節(jié)氣刀的噴吹壓力，以補償鍍層重量變化，其中當在預(yù)定壓力下連續(xù)熱浸鍍鋅處理中改變希望的鍍層重量和/或進給速度時，用第一壓力控制裝置和/或第二壓力控制裝置的輸出值，調(diào)節(jié)第一和/或第二氣刀的噴吹壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于所述鍍層重量數(shù)學模型，根據(jù)下面的公式，接收鋼帶的進給速度改變量(ΔV)、鋼帶和氣刀之間的距離改變量(ΔD)和氣刀的壓力改變量(ΔP)ΔV＝ln(Vk+1)-ln(Vk)ΔD＝ln(Dk+1)-ln(Dk)ΔP＝ln(Pk+1)-ln(Pk)；用相對應(yīng)的參數(shù)α、β和γ乘上述相應(yīng)各改變量，獲得公式ΔW＝αΔV+βΔD+γΔP；并且然后計算鍍層重量改變量，ΔW＝ln(Wk+1)-ln(Wk)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于在鋼帶的希望的鍍層重量從Tk改變到Tk+1時，第一壓力控制裝置用下面公式產(chǎn)生在希望鍍層重量Tk+1上的氣刀的設(shè)定壓力值(Pk+1)ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+ln(Tκ+1)-ln(Tκ)γ]]>
16.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于在鋼帶的進給速度從Vk改變到Vk+1時，第二壓力控制裝置用下面公式產(chǎn)生在進給速度Vk+1上的氣刀的設(shè)定的設(shè)定壓力值(Pk+1)ln(Pκ+1)=ln(Pκ)+α[ln(vκ+1)-ln(Vκ)]γ]]>
17.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于在探測到鍍層重量測量裝置中測量的實際鍍層重量和在鍍層重量數(shù)學模型中計算的鍍層重量之間的差值時，參數(shù)校正裝置用下面的公式校正參數(shù)α、β和γθK+1＝θK+KK+1[ZK+1-h′K+1θk]其中，Zk+1＝ΔWk+1＝ln(Wk+1)-ln(Wk)hk+1=ΔVk+1ΔDk+1ΔPk+1=ln(Vk+1)-ln(Vk)ln(Dk+1)-ln(Dk)ln(Pk+1)-ln(Pk)]]>θk=αkβkγk,θk+1=αk+1βk+1γk+1]]>
18.一種控制連續(xù)熱浸鍍鋅處理中鋼帶上鍍層重量的系統(tǒng)，其中設(shè)置有第一和第二氣刀，通過在穿過鋅液鍍槽的鋼帶上噴吹預(yù)定壓力的空氣射流控制鋼帶的鍍層重量，所述系統(tǒng)包括第一鍍層重量控制裝置，它在多個測量點測量鋼帶與第一和第二氣刀每個之間的距離值，并用測量的多個距離值改變每個氣刀的兩端的位置，從而將鋼帶對準與每個氣刀平行，并保持鋼帶與每個氣刀等距離；第二鍍層控制裝置，在兩個鋼帶的焊接部分通過前和通過后的預(yù)定時間中，依據(jù)這兩個鋼帶的厚度差改變第一和第二氣刀每個的位置，從而校正走行路線的移動；第三鍍層重量控制裝置，它依據(jù)在鋼帶的希望的鍍層重量和/或進給速度的變化，變化噴吹壓力；氣刀距離控制裝置，在焊接部分通過前和后的預(yù)定時間，它用第二鍍層重量控制裝置調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個兩端的位置，在焊接部分通過后用第一鍍層重量控制裝置，調(diào)節(jié)第一和第二氣刀每個的兩端位置；和氣刀壓力控制裝置，它用第三鍍層重量控制裝置調(diào)節(jié)從第一和第二氣刀噴吹的噴吹壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)熱浸鍍鋅處理中控制鋼帶上的鍍層重量的裝置，其中在鋼帶通過鋅液鍍槽后，通過空氣擦控制鍍層重量。更特別地，本發(fā)明的裝置保持鋼帶和每個氣刀等距，沿鋼帶的寬度方向均勻分布氣刀的噴吹壓力，并且減小鋼帶兩面上的鍍層重量的變化。而且，當厚度不同的兩個鋼帶被連續(xù)熱浸鍍鋅時，本發(fā)明的裝置預(yù)測鋼帶的走行線路的移動并且精確控制氣刀的位置。從而，諸如鍍層不足的產(chǎn)品缺陷得以減少并且可以減少由于過量鍍層引起的鋅損耗。
文檔編號C23C2/14GK1610763SQ02803067
公開日2005年4月27日 申請日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者蔡洪國 申請人:Posco公司, 浦項產(chǎn)業(yè)科學研究院