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摘 要：炉鼻子是热镀锌线的重要质量设备，如果炉鼻子控制存在问题，内部浮游的锌渣和锌灰将直接粘附带钢导致黑点状或者片状的锌灰、锌渣缺陷。炉鼻子附属锌渣泵改造，解决板带粘渣和炉鼻子内部粘渣造成板面划伤的问题。湿氮气系统的优化，炉鼻子内部露点得到有效控制，减少锌灰缺陷发生。摄像头系统改造及优化，对减少锌灰缺陷、板带划伤缺陷起到了重要作用。通过对炉鼻子系统的改造优化，带钢表面质量有了明显的改善，锌灰缺陷明显减少。
关键词：表面缺陷；可调速锌渣泵；摄像；PID控制
近年来，随着高档热镀锌钢板在汽车和家电行业中的应用量不断扩大，人们对热镀锌钢板表面质量的要求越来越高。热镀锌板在作为汽车外板使用时，表面质量标准需要达到05级别，即单面无任何影响使用的表面缺陷。炉鼻子是连接退火炉和锌锅的重要设备，带钢在鼻腔内穿行，由于所处位置特殊，其对带钢入锌锅的表面质量尤为重要。炉鼻子控制不良，内部浮游的锌渣和锌灰将直接粘附在带钢导致黑点状或者片状的锌灰、锌渣缺陷。[1]为了解决这些問题，我们对炉鼻子设备进行了改造。新炉鼻子主要由炉鼻子本体、小炉鼻子、伸缩控制、吹扫装置、锌渣泵、湿氮气管路等几部分组成，该系统控制部分以西门子S7 300系列PLC为核心搭建，并配备了变频控制模块对炉鼻子伸缩、锌渣泵旋转进行控制。
1 炉鼻子锌渣泵系统的改造
炉鼻子是一个密闭的空间，锌液面上的锌渣和锌灰长期累积后，会在炉鼻内部结块，正常生产中，由于炉鼻子不能抬起而离开锌液面，无法通过扒渣操作来清除掉。锌渣结块与带钢表面接触后会对镀锌板表面质量造成不良影响，产生锌渣、锌灰和炉鼻内划伤等带钢表面缺陷。
此前，我们一直采用文丘里原理抽取炉鼻内部锌渣，但效果并不理想。为了解决板带粘渣和炉鼻子内部粘渣造成板面划伤的问题，我们对锌渣泵进行了改造。在小炉鼻子操作侧和驱动侧各安装一个锌渣泵，采用变频变速控制，根据锌液面情况进行调速控制抽取锌渣的力度。锌渣泵下部连接着一个排渣螺旋桨，通过旋转将炉鼻子内的锌渣排出炉鼻子外部。操作人员可通过操作面板根据现场情况对锌渣泵转速进行调节。通过转速调节配合炉鼻子伸缩控制的调整能够很好的控制炉鼻子内的浮渣数量。
2 炉鼻子摄像头系统的改造
此前炉鼻子摄像头存在画面昏暗，不清晰的问题，无法正常观测到炉鼻子内的带钢位置，只能看到模糊的影像，对锌灰无法检测。对锌灰的控制只能在镀后人眼观测到板带上的锌灰缺陷后再进行调整，滞后性比较大，造成了大量锌灰缺陷导致的降级。
针对这一问题，我们对摄像头系统进行了改造，在功能和控制上进行了优化。更改摄像头安装方式，摄像头可以在炉鼻子内360°旋转调整，观察范围明显增大。调整摄像头辅助照明形式，设置明暗两档照明强度；改进照明吹扫形式，增强吹扫压力，保证照明的持续性。将通讯线路改为光纤通讯，解决了之前使用同轴电缆时因为电磁干扰导致的画面不清晰问题。通过改造，目前炉鼻子摄像头画面清晰，可以实时监测炉鼻子内锌灰的状态，对减少锌灰缺陷、板带划伤缺陷起到了重要作用。
3 炉鼻子湿氮气系统改造及优化
锌液蒸气在炉鼻子内大量蒸发后会形成锌粉末， 为了减少锌灰，需要在炉鼻子处安装一套氮气加湿系统，以提高炉鼻子处局部气氛的含水量，抑制锌蒸气的继续蒸发，减少炉鼻子内锌灰的产生。但是如果露点过高时，也会因产生过多水蒸气而导致带钢表面氧化，造成露钢缺陷。[2]
（1）调整湿氮气注入管路。此前湿氮气的注入点在大炉鼻子上，距离锌液面较远，并且湿氮气注入流量较小，对锌灰的抑制效果抑制不是很理想。为了防止汽化形成的锌灰附着在炉鼻子内部表面，我们将炉鼻子湿氮气注入位置由大炉鼻子调整到小炉鼻子据锌液面0.5m左右的位置，并在小炉鼻子内部的上、下侧分别设置一个宽度约10mm贯穿小炉鼻子横截面的湿氮气喷嘴，保证潮湿的氮气均匀的喷洒在锌表面，在锌液表面产生一层薄薄的氧化膜，防止汽化形成锌灰。
（2）湿氮气系统保温改造。由于没有加热功能，在冬季湿氮气管道内经常会凝露，积累到一定程度会随湿氮气一起进入到炉鼻子内，导致露点急剧上升，甚至导致漏钢。通过对国外炉鼻子加湿系统的学习，完成技术转化，在湿氮气进入炉鼻子前增加电加热设备。此外在整个湿氮气管道外增加了电伴热，并在伴热带外对管道进行了保温处理。到目前为止，炉鼻子露点比较稳定，未出现凝露现象，没有出现漏钢事故。
（3）PID参数优化。通过持续观测我们发现，导致炉鼻子内锌灰多的主要原因还是湿氮气不稳定，露点数值波动较大，露点测量响应滞后，控制精度无法满足生产要求。根据理论计算及多次尝试，对炉鼻子采样点位置进行了调整，将位置调整到炉鼻子后方靠近锌液面1.2米的位置，使采样点更接近液面，可以更好的进行反馈。此外我们对加湿控制系统的PID参数进行了调整，经过反复试验调整，最终比例参数由1.2调整到1，积分时间由300s调整到200s。通过调整，当湿氮气流量稳定在45Nm3/h时，炉鼻子露点较稳定，满足生产的需要。
4 结语
通过一系列的改造优化，炉鼻子内部环境得到改善，有效控制住锌灰、锌渣等质量缺陷。炉鼻子附属锌渣泵改造，解决板带粘渣和炉鼻子内部粘渣造成板面划伤的问题。湿氮气系统的优化，炉鼻子内部露点得到有效控制，减少锌灰缺陷发生。摄像头系统改造及优化，对减少锌灰缺陷、板带划伤缺陷起到了重要作用。通过对炉鼻子系统的改造优化，05级汽车面板的表面质量更加优异，高档板材整体质量提升方案得到完美实施。
参考文献：
[1]刘顺心，赵志坚.冷轧连续退火带钢表面麻点缺陷形成机理及对策[J].金属热处理，2014（9）：147-150.
[2]潘利波，胡吟萍，魏星.板带退火生产过程中的露点问题探讨[J].武汉工程职业技术学院学报，2012（2）：11-13.
作者简介：只炜（1986-），男，汉族，河北张家口人，本科，中级职称，研究方向：热镀锌05级汽车面板。
关键词：表面缺陷；可调速锌渣泵；摄像；PID控制
近年来，随着高档热镀锌钢板在汽车和家电行业中的应用量不断扩大，人们对热镀锌钢板表面质量的要求越来越高。热镀锌板在作为汽车外板使用时，表面质量标准需要达到05级别，即单面无任何影响使用的表面缺陷。炉鼻子是连接退火炉和锌锅的重要设备，带钢在鼻腔内穿行，由于所处位置特殊，其对带钢入锌锅的表面质量尤为重要。炉鼻子控制不良，内部浮游的锌渣和锌灰将直接粘附在带钢导致黑点状或者片状的锌灰、锌渣缺陷。[1]为了解决这些問题，我们对炉鼻子设备进行了改造。新炉鼻子主要由炉鼻子本体、小炉鼻子、伸缩控制、吹扫装置、锌渣泵、湿氮气管路等几部分组成，该系统控制部分以西门子S7 300系列PLC为核心搭建，并配备了变频控制模块对炉鼻子伸缩、锌渣泵旋转进行控制。
1 炉鼻子锌渣泵系统的改造
炉鼻子是一个密闭的空间，锌液面上的锌渣和锌灰长期累积后，会在炉鼻内部结块，正常生产中，由于炉鼻子不能抬起而离开锌液面，无法通过扒渣操作来清除掉。锌渣结块与带钢表面接触后会对镀锌板表面质量造成不良影响，产生锌渣、锌灰和炉鼻内划伤等带钢表面缺陷。
此前，我们一直采用文丘里原理抽取炉鼻内部锌渣，但效果并不理想。为了解决板带粘渣和炉鼻子内部粘渣造成板面划伤的问题，我们对锌渣泵进行了改造。在小炉鼻子操作侧和驱动侧各安装一个锌渣泵，采用变频变速控制，根据锌液面情况进行调速控制抽取锌渣的力度。锌渣泵下部连接着一个排渣螺旋桨，通过旋转将炉鼻子内的锌渣排出炉鼻子外部。操作人员可通过操作面板根据现场情况对锌渣泵转速进行调节。通过转速调节配合炉鼻子伸缩控制的调整能够很好的控制炉鼻子内的浮渣数量。
2 炉鼻子摄像头系统的改造
此前炉鼻子摄像头存在画面昏暗，不清晰的问题，无法正常观测到炉鼻子内的带钢位置，只能看到模糊的影像，对锌灰无法检测。对锌灰的控制只能在镀后人眼观测到板带上的锌灰缺陷后再进行调整，滞后性比较大，造成了大量锌灰缺陷导致的降级。
针对这一问题，我们对摄像头系统进行了改造，在功能和控制上进行了优化。更改摄像头安装方式，摄像头可以在炉鼻子内360°旋转调整，观察范围明显增大。调整摄像头辅助照明形式，设置明暗两档照明强度；改进照明吹扫形式，增强吹扫压力，保证照明的持续性。将通讯线路改为光纤通讯，解决了之前使用同轴电缆时因为电磁干扰导致的画面不清晰问题。通过改造，目前炉鼻子摄像头画面清晰，可以实时监测炉鼻子内锌灰的状态，对减少锌灰缺陷、板带划伤缺陷起到了重要作用。
3 炉鼻子湿氮气系统改造及优化
锌液蒸气在炉鼻子内大量蒸发后会形成锌粉末， 为了减少锌灰，需要在炉鼻子处安装一套氮气加湿系统，以提高炉鼻子处局部气氛的含水量，抑制锌蒸气的继续蒸发，减少炉鼻子内锌灰的产生。但是如果露点过高时，也会因产生过多水蒸气而导致带钢表面氧化，造成露钢缺陷。[2]
（1）调整湿氮气注入管路。此前湿氮气的注入点在大炉鼻子上，距离锌液面较远，并且湿氮气注入流量较小，对锌灰的抑制效果抑制不是很理想。为了防止汽化形成的锌灰附着在炉鼻子内部表面，我们将炉鼻子湿氮气注入位置由大炉鼻子调整到小炉鼻子据锌液面0.5m左右的位置，并在小炉鼻子内部的上、下侧分别设置一个宽度约10mm贯穿小炉鼻子横截面的湿氮气喷嘴，保证潮湿的氮气均匀的喷洒在锌表面，在锌液表面产生一层薄薄的氧化膜，防止汽化形成锌灰。
（2）湿氮气系统保温改造。由于没有加热功能，在冬季湿氮气管道内经常会凝露，积累到一定程度会随湿氮气一起进入到炉鼻子内，导致露点急剧上升，甚至导致漏钢。通过对国外炉鼻子加湿系统的学习，完成技术转化，在湿氮气进入炉鼻子前增加电加热设备。此外在整个湿氮气管道外增加了电伴热，并在伴热带外对管道进行了保温处理。到目前为止，炉鼻子露点比较稳定，未出现凝露现象，没有出现漏钢事故。
（3）PID参数优化。通过持续观测我们发现，导致炉鼻子内锌灰多的主要原因还是湿氮气不稳定，露点数值波动较大，露点测量响应滞后，控制精度无法满足生产要求。根据理论计算及多次尝试，对炉鼻子采样点位置进行了调整，将位置调整到炉鼻子后方靠近锌液面1.2米的位置，使采样点更接近液面，可以更好的进行反馈。此外我们对加湿控制系统的PID参数进行了调整，经过反复试验调整，最终比例参数由1.2调整到1，积分时间由300s调整到200s。通过调整，当湿氮气流量稳定在45Nm3/h时，炉鼻子露点较稳定，满足生产的需要。
4 结语
通过一系列的改造优化，炉鼻子内部环境得到改善，有效控制住锌灰、锌渣等质量缺陷。炉鼻子附属锌渣泵改造，解决板带粘渣和炉鼻子内部粘渣造成板面划伤的问题。湿氮气系统的优化，炉鼻子内部露点得到有效控制，减少锌灰缺陷发生。摄像头系统改造及优化，对减少锌灰缺陷、板带划伤缺陷起到了重要作用。通过对炉鼻子系统的改造优化，05级汽车面板的表面质量更加优异，高档板材整体质量提升方案得到完美实施。
参考文献：
[1]刘顺心，赵志坚.冷轧连续退火带钢表面麻点缺陷形成机理及对策[J].金属热处理，2014（9）：147-150.
[2]潘利波，胡吟萍，魏星.板带退火生产过程中的露点问题探讨[J].武汉工程职业技术学院学报，2012（2）：11-13.
作者简介：只炜（1986-），男，汉族，河北张家口人，本科，中级职称，研究方向：热镀锌05级汽车面板。