武钢集团冷轧厂温度测量系统技术协议0715.docx

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武钢集团冷轧厂温度测量系统技术协议0715

武钢集团冷轧总厂二分厂

热镀锌机组板温在线测量控制系统改造

技术附件

北京工业大学

流体传动与控制技术研究中心

二零一零年六月二十四日

目录

1、货物需求一览表

2、附件一：

技术数据

3、附件二：

技术规格书及供应范围

4、附件三：

买卖双方设备分交

5、附件四：

买卖双方的设计分工及设计联络

6、附件五：

买卖双方资料交付

7、附件六：

保证值及考核验收

8、附件七：

卖方提供的技术诀窍和专利技术

9、附件八：

备品备件

10、附件九：

双方人员派遣及培训

11、附件十：

卖方供货设备的出厂前检验

12、附件十一：

工程进度表

货物需求一览表

序号

设备名称

数量

技术要求

交货期

1

热镀锌机组板温在线测量控制系统

1套

详见技术规格及要求

详见工期要求

附件一：

技术数据

1.1概述

武汉钢铁股份公司二冷轧镀锌车间有三条热镀锌机组，根据二冷轧工程产品大纲及对产品的要求，1连续热镀锌机组（以下简称1CGL）是一条高产能、高质量、多品种、多功能、节能型连续生产线，主要生产汽车板。

2连续热镀锌机组（以下简称2CGL）产品主要面向家电行业，并也能提供高档的汽车外板。

3连续热镀锌机组（以下简称3CGL），产品主要面向建筑行业。

目前镀锌机组均生产高档镀锌板，对原板的要求很高，对钢板表面的清洗效果要求也很高。

生产过程中的温度控制是影响涂层质量的关键因素，带钢生产过程中水淬、光整、辊涂、烘干、后处理、卷取等关键生产工艺等对温度要求极为严格。

目前对上述工艺控制点的温度缺乏有效测量工具，不能够实时监控带钢实际温度值，不利于产品的问题分析和技术的持续改进，尤其是后处理的烘干温度，目前只能够通过烘干炉的炉温估测烘干后的带钢温度，这种处理方式不但浪费大量的煤气，同时后处理的钝化膜质量控制也很不稳定。

与传统的温度测量技术相比，红外测温技术是最近30年发展起来的一种新型非接触测温技术。

其原理是，温度高于绝对零度的物体都会产生红外辐射，利用物体产生的红外辐射能量的强度与物体温度的关系，测温仪将辐射能转换成电信号，通过放大及线性化等信号处理后，以模拟信号或数字信号方式显示输出，便于数据的管理和后处理。

其具有如下优点：

（1）可直接测量振动或运动中的目标以及难接近的目标；

（2）响应时间快，一般短于1s；

（3）不接触被测物体，不污染被测目标，也不影响测量结果；

（4）可测量温度分布及温度变化趋势；

（5）测温范围宽，功能强，可满足各种需要；

（6）使用寿命长。

正因为如此，红外测温技术被广泛应用于产品质量控制和监测、设备故障诊断、安全保护以及能源节约等领域。

引进带钢温度在线连续红外测量系统的目的是实时监测带钢生产工艺控制点的温度，为产品的质量分析和技术改进提供可靠依据，实现镀锌板产品质量的提升，增强武钢带钢的市场竞争力，扩大市场占有率。

1.2改造技术参数

1.2.1钢种

低碳铝镇定钢，ULC-IF，HSS，冷轧后带钢。

抗拉强度：

max.1420N/mm2

屈服强度：

max.1200N/mm2

1.2.2原料规格

带钢厚度：

0.2-2.5mm

带钢宽度：

800-2080mm

钢卷重量：

max.38t

带钢平直度：

中间<55.6IU；边部<98.8IU

镰刀弯：

<10mm/10m长

宽度公差：

0~+35mm

头尾最大厚度：

3.0mm

头尾超厚长度：

各20m（max.）

边裂：

max.1.0~1.5mm（10m内<10个边裂）

钢卷卷形：

塔形max.60mm

捆带数量：

1根或2根钢带，捆紧

最大断面：

2.0mm×1430mm

1.2.3产品规格

成品镀层种类：

纯锌镀层（GI），合金化镀层（GA）

成品钢种：

CQ、DQ、DDQ、EDDQ、SEDDQ、HSS。

纯锌镀层（GI）：

镀层重量：

60-450g/m2（双面）

差厚镀层：

60-180g/m2（双面），最大差厚比：

1:

3

合金化镀层（GA）：

镀层重量：

60-180g/m2（双面）

差厚镀层：

30-90g/m2（每面），最大差厚比：

1:

3

锌花种类：

零锌花

1.2.4后处理

钝化：

10-50mg/m2（单面）

磷化：

0.5-2.0g/m2（单面）

耐指纹：

0.2-2.0g/m2（单面）

涂油：

200-2500mg/m2（单面）

钢卷重量：

max.38t

机组生产规模：

350,000t/a

1.2.5机组速度

入口段：

max.260m/min

工艺段：

max.180m/min（GI）

max.180m/min（GA）

max.180m/min（生产GI&GA外板）

过光整：

max.220m/min（与工艺段的速差不超过20m/min）

出口段：

max.290m/min

1.2.6穿带速度

入口段：

60m/min

工艺段：

15m/min

出口段：

60m/min

1.2.7活套储量

入口活套（立式）有效能力：

480m

中间活套（立式）有效能力：

400m

出口活套（立式）有效能力：

420m

1.2.8能源介质条件

动力电源：

AC3-380V/50Hz，30A；三相四线（L1、L2、L3、PE）。

压缩空气：

0.4~0.7MPa，4000l/min

附件二：

技术规格书及供应范围

镀锌工艺中钢带温度控制是一项关键技术，它直接关系到生产的正常进行及产品质量的一贯控制。

为此在生产线的关键工艺控制点均需设置红外辐射测温点，对高速运行的钢带进行非接触式测温，为温度控制系统及生产工艺参数的改进提供测定数据，使涂层质量达到要求。

武钢冷轧热镀锌机组生产工艺流程大致如图1所示：

图1武钢冷轧热镀锌机组工艺简图

根据镀锌板生产工艺要求，现拟定对水淬前带钢温度、光整机前带钢温度、辊涂机入口带钢温度、出辊涂烘干箱带钢温度、辊涂塔顶辊1#辊带钢温度、后处理冷却风箱出口带钢温度、卷取机处带钢温度共7处温控点进行测量，红外温度探测仪布置如图1中的a-g所示。

此外，还对精整库区的温度和湿度进行监控，每跨设置1套监控点，共设置4套监控点。

对库区温度和湿度的监控，有利于分析和启动应急预案，防止库区钢卷结露造成钢卷锈蚀。

2.1红外测温原理

红外测温是通过测量物体的电磁辐射来确定被测物体温度，该电磁辐射来源于物体内部所蕴涵的能量。

辐射所覆盖的波长范围很宽，从γ射线、x射线、可见光、红外辐射，一直到无线电波（如图2所示）。

红外测温技术就是一种将辐射能量量化，并用电信号输出来表达其所对应的温度装置。

图2物体能量辐射光谱简图

在自然界中，一切高于绝对零度k的物体，由于分子的热运动，不停地向周围空间辐射能量，其中包括了位于0.75~100

之间的红外波段，常用的红外波段在0.75~18

，对于理想的辐射源-黑体而言，其辐射能量与温度的关系符合普朗克定律：

（1）

式中：

Mr——黑体辐射功率；

C1，C2——常数；

λ——波长

式

（1）反应了辐射能量与黑体温度和相应波长的关系，其可用图3表示，从图中可以看出，随着温度增加，辐射能量增加，这是单波段红外测温仪的设计依据；当温度一定时，辐射能量与波长呈线性变化；随着温度升高，辐射峰值的波长向短波方向移动，其规律符合维恩位移定律，即：

（2）

其中，T为热力学温度，

为峰值响应波长。

公式表明，高温红外测温仪应工作在短波处，低温红外测温仪应工作在长波处；辐射能量随温度的变化率，高温处比低温处灵敏，抗干扰性强。

因此，测温仪应尽量选择在峰值波长处。

图3黑体辐射的光谱分布

2.2热镀锌机组板温在线测量控制系统方案

镀锌机组带钢温度在线连续红外测量系统的基本工作原理是采用世界上最新型的红外高精度测温探头，将带钢发热产生的热能转变成电流信号，通过精确的信号处理，其输出直接与主计算机接口。

这种最新型的高精度本征安全型非接触红外温度传感器LT和MID被放置于高速运行的带钢附近，其输出的RS485信号通过数据采集器和中继器接入主计算机串行口。

监测软件包可以对每个通道单独设置两级极限报警，并通过醒目的各通道温度条码显示，数据记录，曲线分析，达到对系统中所有带钢温度测量点的在线实时温度监控，通过趋势分析确定最佳生产工艺温度参数，及时采取应对措施。

系统框图如图4所示。

图4镀锌机组带钢温度在线连续红外测量系统方案示意图

新型的红外温度传感器LT和MID，带有易于对准目标的光学瞄准和激光瞄准方式，被测量目标发出的红外能量被处理成相对于环境的温升值，所以避免了由于气候条件或环境变化造成的不精确测量。

每个通道具备两个独立的报警点，测量信号反馈回十六通道数据采集器，经数据采集器进行信号处理，以确保精确可靠的读数，数据采集器由中继站将信号接入远端带监控软件的工控机，就可完成在线温度连续监控。

出辊涂烘干箱带钢温度需要做成闭环控制。

温度控制范围可以人工在工控机上进行设置，工控机将根据探头测量的信号向烘干箱煤气流量控制阀发出指令，使烘干箱内燃烧的煤气适度，从而保证带钢温度处于要求控制范围内。

方案示意图5如下：

图5烘干箱处工艺点带钢温度闭环控制方案

自动温度数据记录系统提供的温度趋势分析，可以及早发现异常，提前采取必要的措施，改善工艺控制温度。

2.3工艺温度控制点设置

2.3.1测点a：

水淬前带钢温度

温度控制要求：

室温～230°C；

温度控制原因：

带钢温度230°C以上入水淬槽会对带钢表面有不利影响；

探头选择：

MarathonMM系列LT；

图6LT探头

探头冷却保护如下：

图7LT风冷热保护套

热保护套最高可耐环境温度315°C

压缩空气：

0.4~0.7MPa，1200l/min，夏季最高温度＜35℃；

支架安装：

根据现场布置，制作不锈钢支座。

2.3.2测点b：

光整机前带钢温度

温度控制要求：

室温～60°C；

温度控制原因：

光整时，镀锌带钢温度应保持在60℃以下。

理论研究和实践都已证实，如果超过此温度，就会引起镀锌光整纹和拉伸纹。

此外，温度高时，导致轧辊凸度变化，从而影响带钢的板形；

探头选择：

CompactMID；

图8MID探头

空气冷却和吹扫系统：

此测点带钢温度较低，辐射的环境温度低于探头允许的环境温度85℃，故不需冷却保护。

但为了保证透镜清洁，需要定期对其进行空气吹扫清洗。

图9探头冷却保护示意图

支架安装：

根据现场布置，制作不锈钢支座。

2.3.3测点c：

辊涂机入口带钢温度

温度控制要求：

室温～60°C；

温度控制原因：

避免后处理液升温。

带钢在进入涂敷后处理液时如果带钢温度过高，会影响后处理膜的形成条件，使后处理膜质量失控，同时易使后处理液温度升高而挥发。

如果是铬酸盐钝化处理，则挥发的蒸汽中含有六价铬有毒物质会影响环境；

探头选择：

CompactMID，如同测点b；

空气冷却和吹扫系统：

此测点带钢温度较低，辐射的环境温度低于探头允许的环境温度85℃，故不需冷却保护。

但为了保证透镜清洁，需要定期对其进行空气吹扫清洗。

支架安装：

根据现场布置，制作不锈钢支座。

2.3.4测点d：

出辊涂烘干箱带钢温度

温度控制要求：

室温～200°C；

温度控制原因：

主要是保证后处理膜充分形成并达到理想的防腐性能，温度过高或过低都会不利影响；

探头选择：

MarathonM