一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法技术

本发明专利技术公开了一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，它包括由以下计算分析的步骤：收集带钢退火与运行工艺参数、带材物理参数、铝锌液以及锌渣物理热量参数，计算带钢带入锌锅的热量；收集沉没辊系刮刀设备与工艺参数、沉没辊设备参数，分别计算出单位时间沉没辊、稳定辊及矫正辊刮刀与辊面间摩擦生热量；收集沉没辊系工作过程中受力参数与设备参数，计算出沉没辊、稳定辊及矫正辊轴端摩擦瞬时生热；收集锌锅内锌液与铝液物理参数与流场参数、沉没辊系设备参数与工艺参数，计算出沉没辊、稳定辊及矫正辊周围边界层内锌液的内摩擦生热；收集热镀铝锌液成分比例、物理参数，计算出锌锅内温度变化。出锌锅内温度变化。出锌锅内温度变化。

【技术实现步骤摘要】
一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法


[0001]本专利技术涉及热镀铝锌
，特别涉及一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法。

技术介绍

[0002]近年来随着“双碳”战略目标的不断发展，汽车工业尤其是新能源汽车工业得到快速发展。为了进一步满足汽车工业的快速增长带来的汽车板等关键零部件需求量上升，同时提高汽车零部件的品质，加速我国进入高端制造领域，钢铁企业开启了汽车用零部件的全产业链技术攻关。其中，热镀铝锌板因具备较好的耐蚀性、耐磨性、金属光泽度等系列优点被广泛应用于汽车关键零部件。因此，为进一步占领汽车板高端制造领域、保持先发优势、形成核心技术竞争力，提高热镀铝锌板的产品表面质量成为钢铁企业技术攻关的重点。
[0003]热镀铝锌板机组产线长、生产工艺复杂、带钢表面质量影响因素多，主要包括清洗段清洗工艺、退火段的退火工艺、热镀段的热镀铝锌工艺、镀后冷却段的冷却工艺，而热镀段的热镀铝锌工艺是直接影响带钢表面质量的绝对因素。热镀工艺过程中，锌锅温度会产生波动，这会导致锌渣的产生量加剧。而锌渣在锌锅的不断积累，会增加带钢表面附着锌渣与锌灰的危险，此外，沉没辊系两端开放式的轴套轴瓦随着锌渣的聚集，不仅会增加摩擦力，而且会加剧轴套轴瓦的磨损。从而导致沉没辊系发生停转，辊面聚集的锌渣划伤带钢表面。
[0004]为解决由于锌锅温度波动导致锌渣大量产生，进而降低热镀铝锌带钢表面质量的问题与沉没辊系轴端卡死等问题，目前采用的方案是利用温度测量设备，如温度传感器对锌锅温度进行实时监测，对锌锅温度进行实时控制。然而，在实际生产过程中，当监测到温度波动时往往已经产生了锌渣，无法避免因产生大量锌渣导致的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，以实现对锌锅内温度波动的提前预报，解决由于锌锅温度波动导致锌渣大量产生，进而降低热镀铝锌带钢表面质量的问题与沉没辊系轴端卡死等问题。
[0006]为了实现以上的目的，本专利技术采用以下执行步骤：
[0007]本专利技术提供了一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，包括：
[0008]基于热镀铝锌过程的工艺原理，确定影响锌锅内温度变化的因素；所述影响锌锅内温度变化的因素包括：带钢带入锌锅的热量，单位时间沉没辊系刮刀与辊面间摩擦生热量，沉没辊系轴端摩擦瞬时生热量和沉没辊系周围边界层内锌液的内摩擦生热量；
[0009]基于热镀铝锌锌锅工艺段设备及工艺参数，计算所述影响锌锅内温度变化的因素；
[0010]基于所述影响锌锅内温度变化的因素，以及获取的热镀铝锌液成分比例和物理参数，计算锌锅内温度变化，将所述锌锅内温度变化作为锌锅内温度变化预报结果，计算公式
为：
[0011][0012]其中，Δt
g
为锌锅内温度变化，单位是℃；Q
s
为带钢带入锌锅的热量，单位是J；分别为单位时间沉没辊、稳定辊及矫正辊刮刀与辊面间摩擦生热量，单位是J；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊轴端摩擦瞬时生热量，单位是J；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊周围边界层内锌液的内摩擦生热量，单位是J；a
x
为锌液占比；a
lv
为铝液占比；C
x
为锌液比热容，单位是J
·
kg
‑1·
℃；C
lv
为铝液比热容，单位是J
·
kg
‑1·
℃；m
x
为锌液重量，单位是kg；m
lv
为铝液重量，单位是kg。
[0013]进一步地，计算带钢带入锌锅的热量，包括：
[0014]获取带钢退火与运行工艺参数、带材物理参数、铝锌液以及锌渣物理热量参数，计算带钢带入锌锅的热量；计算公式为：
[0015][0016]其中，V为带钢速度，单位是mm/s；C为带钢材料的比热容，单位是J
·
kg
‑1·
k
‑1；B为带钢的宽度，单位是mm；H为带钢的厚度，单位是mm；ρ
Fe
为带钢的密度，单位是kg
·
10
‑9mm3；ΔH
Fe
为单位摩尔铁的反应焓，单位是103J
·
mol
‑1；ΔH
Al
为单位摩尔铝的反应焓，单位是103J
·
mol
‑1；为单位摩尔Fe2Al5合金反应的生成焓，单位是103J
·
mol
‑1；为单位摩尔FeAl3合金反应的生成焓，单位是103J
·
mol
‑1；m
mol
为带材的摩尔质量，单位是10
‑3kg
·
mol
‑1；t
in
为带钢经连续退火冷却后的时间，单位是s；t0为带钢连续退火后进入锌液的时间，单位是s。
[0017]进一步地，计算单位时间沉没辊系刮刀与辊面间摩擦生热量，包括：
[0018]获取沉没辊系刮刀设备与工艺参数和沉没辊设备参数，分别计算单位时间沉没辊、稳定辊及矫正辊刮刀与辊面间摩擦生热量；计算公式为：
[0019][0020]其中，分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的刮刀力，单位是N；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊接触的带钢划分单元表面摩擦系数；γ
c
、γ
w
、γ
q
分别为刮刀的刀刃与辊面径向间的夹角，单位是
°
；v
gc
、v
gw
、v
gq
分别为刮刀沿辊面轴向移动的速度，单位是mm/s；ω
c
、ω
w
、ω
q
分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的转动角速度，单位是rad/s；R
c
、R
w
、R
q
分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的半径，单位是mm。
[0021]进一步地，计算沉没辊系轴端摩擦瞬时生热量，包括：
[0022]获取沉没辊系工作过程中受力参数与设备参数，分别计算沉没辊、稳定辊及矫正辊轴端摩擦瞬时生热量；计算公式为：
[0023][0024]其中，F
gcx
、F
gwx
、F
gqx
分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的刮刀力在X向分力，单位是N；F
gcy
、F
gwy
、F
gqy
分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的刮刀力在Y向分力，单位是N；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊轴端的轴套与轴瓦间隙内平均摩擦系数；N
c
、N
w
、N
q
分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊受到的接触压力，单位是N；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊接触压力方向角，单位是
°
；r
c
、r
w
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，其特征在于，包括：基于热镀铝锌过程的工艺原理，确定影响锌锅内温度变化的因素；所述影响锌锅内温度变化的因素包括：带钢带入锌锅的热量，单位时间沉没辊系刮刀与辊面间摩擦生热量，沉没辊系轴端摩擦瞬时生热量和沉没辊系周围边界层内锌液的内摩擦生热量；基于热镀铝锌锌锅工艺段设备及工艺参数，计算所述影响锌锅内温度变化的因素；基于所述影响锌锅内温度变化的因素，以及获取的热镀铝锌液成分比例和物理参数，计算锌锅内温度变化，将所述锌锅内温度变化作为锌锅内温度变化预报结果，计算公式为：其中，Δt
g
为锌锅内温度变化，单位是℃；Q
s
为带钢带入锌锅的热量，单位是J；分别为单位时间沉没辊、稳定辊及矫正辊刮刀与辊面间摩擦生热量，单位是J；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊轴端摩擦瞬时生热量，单位是J；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊周围边界层内锌液的内摩擦生热量，单位是J；a
x
为锌液占比；a
lv
为铝液占比；C
x
为锌液比热容，单位是J
·
kg
‑1·
℃；C
lv
为铝液比热容，单位是J
·
kg
‑1·
℃；m
x
为锌液重量，单位是kg；m
lv
为铝液重量，单位是kg。2.根据权利要求1所述的一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，其特征在于，计算带钢带入锌锅的热量，包括：获取带钢退火与运行工艺参数、带材物理参数、铝锌液以及锌渣物理热量参数，计算带钢带入锌锅的热量；计算公式为：其中，V为带钢速度，单位是mm/s；C为带钢材料的比热容，单位是J
·
kg
‑1·
k
‑1；B为带钢的宽度，单位是mm；H为带钢的厚度，单位是mm；ρ
Fe
为带钢的密度，单位是kg
·
10
‑9mm3；ΔH
Fe
为单位摩尔铁的反应焓，单位是103J
·
mol
‑1；ΔH
Al
为单位摩尔铝的反应焓，单位是103J
·
mol
‑1；为单位摩尔Fe2Al5合金反应的生成焓，单位是103J
·
mol
‑1；ΔH
FeAl3
为单位摩尔FeAl3合金反应的生成焓，单位是103J
·
mol
‑1；m
mol
为带材的摩尔质量，单位是10
‑3kg
·
mol
‑1；t
in
为带钢经连续退火冷却后的时间，单位是s；t0为带钢连续退火后进入锌液的时间，单位是s。3.根据权利要求1所述的一种热镀铝锌过程锌锅内温度变化预报方法，其特征在于，计算单位时间沉没辊系刮刀与辊面间摩擦生热量，包括：获取沉没辊系刮刀设备与工艺参数和沉没辊设备参数，分别计算单位时间沉没辊、稳定辊及矫正辊刮刀与辊面间摩擦生热量；计算公式为：
其中，分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊的刮刀力，单位是N；分别为沉没辊、稳定辊及矫正辊接触的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振华，张文军，钱胜，王孝建，李子正，刘格非，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：