《装备维修技术》2021年第8期
瓶花木
软性电路板—77—
杨 锦
(邯钢冷轧厂电气车间)
酸洗是冷轧热镀锌生产线中的重要工序，其作用是清除带钢表面的氧化铁皮和油污等，并防止带钢再次氧化，从而为后续的热镀锌提供表面洁净、质量合格的镀材。因此，酸洗也是决定热镀锌产品质量的关键的工艺环节。随着工业自动化控制技术的快速发展，邯钢冷轧酸洗段也已经采用了全套的自动化控制系统。自动化系统控制方案下的酸洗线电气设备，可以在无人或少人干预的情况下，自动按照系统程序和相应算法对机组张力、速度、酸液温度、酸洗时间等工艺参数进行精确控制。不仅降低了人员劳动强度和有利于安全生产，同时精确控制的各项酸洗参数也使得酸洗质量得到了保证。本文结合邯钢冷轧酸 洗线生产实际，对酸洗线自动化控制系统的组成与应用进行了探讨。
一、冷轧酸洗自动化控制系统及设备的组成
1、酸洗的处理过程
酸洗是冷轧生产的第一道工序，主要是利用化学与机械的方法清除带钢表面的氧化铁皮和油污，紧接着进行烘干和涂油，为带材的轧制加工和镀锌处理提供洁净的带材。连续酸洗的工艺流程主要包括开卷、焊接、拉矫、酸洗、剪切等，其中酸洗处理段是自动化仪表最为集中的环节。在连续酸洗线中，钢带主要依靠开卷机和各处的夹送辊为动力向前移动，卷取机将钢带头部咬入之后，整个钢带除了头部与尾部之外均处于无张力的状态。酸洗质量的关键是要防止过酸洗和欠酸洗，因此需要根据酸液浓度对酸洗时间、温度等参数进行严格控制。酸洗自动化系统即是以这些变量参数为控制对象，通过对各变量之间的关系进行计算后建立相应的控制模型，最终利用电机、电子阀门等电气设备执行控制指令，完成对酸洗参数的调整。
广告推送2、自动化控制系统的组成
邯钢冷轧酸洗线采用推拉式设计，采用WinCC 过程监控系统对生产线进行自动化监控。酸洗自动化控制系统可分为软件与硬件系统两个部分，主要由处理器、存储器、电源模块、远程I/O 等几部分组成，
控制软件采用德国西门子公司的PCS7系列软件包，HMI 监控系统可流畅地运行于WindowsNT 操作界面。此外，经过授权的用户还可对HMI 系统进行在线编程，从而为控制系统修改控制参数和适应不同的酸洗作业要求提供了便利。WinCC 系统通过常用的工业以太网与现场的PLC 之间建立通讯，PLC 与执行机构电气设备则通过DP 现场总线连接建立通信。
二、自动化控制系统在酸洗生产中的应用
WinCC 操作站主要具有以下过程监控功能：酸洗线总貌及流程监控、工况参数调节与变化曲线的监控、报警画面及事故报警记录。在对酸洗工艺参数的调节中，自动控制系统主要实现以下控制功能：酸洗液温度与浓度控制、酸洗时间控制、漂洗水导电率控制。各项工艺参数中，酸液温度和浓度的控制是最为关键的，直接影响着酸液活性和酸洗效果。通过对酸液温度的调节，可有 效提高酸洗的质量和效率，减少酸液的消耗；同时也有利于酸洗废液的排出和回收。
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1、酸液温度的控制
冷轧酸洗主要以盐酸为酸洗液，为了保证酸洗效果和提高酸洗效率，需要将酸洗槽中的盐酸洗液控制在一定范围内。酸洗槽中酸液温度的控制主要是通过调节热交换器中的蒸汽流量来实现的，调节方式采用串级PID 控制。首先在控制系统中设定酸液温度控制的范围，通过现场温度传感器所采集的回流
酸液与设定温度之间的偏差，由系统计算出副温度控制单元的温度设定值，从而实现对蒸汽流量和洗槽温度的控制。酸液温度控制分为长循环和短循环两种。短循环控制一般用于，酸洗刚刚启动和酸液温度较低时，酸液只在酸液储罐和热交换器之间循环；长循环则是酸液温度升高后，酸液进入酸洗槽后的循环方式。
2、盐酸密度控制
盐酸密度在很大程度上反映了酸液的浓度，且与酸洗效果密切相关。在酸洗过程中，随着氧化铁与盐酸溶液的不断反应，酸洗液中的铁离子含量也会不断升高，并导致酸洗液中氢离子含量的减少和PH 值的升高，使酸洗效果下降。为了保证酸液良好的酸洗效果，需要通过不断排出废液和补充新酸，以维持酸洗液中的氢离子浓度和减少酸洗液中的铁离子及其它杂质含量，维持比较稳定的酸洗液PH 值。酸液浓度调节同样采用串级PID 控制，通过现场采集的酸液参数与设定值之间的偏差，由密度控制器计算出废液排出量和新酸进入量；同时，密度控制器将该控制信号传输至流量调节器，由现场电子阀门完成酸液的调节和密度控制。
酸洗工艺3、漂洗水控制
酸洗后，钢带表面还会残留较多的酸液，继续对氧化铁皮下的带钢本体造成腐蚀。为了避免此现象的发生，需要在酸洗后再进行漂洗，以清除带钢表面残留的酸液，此时就需要对漂洗水的液位、温度等
进行控制。漂洗水自动控制主要包括三个方面：（1）液位连锁。通过液位传感器实时监控漂洗槽液位，当液位低于规定值时，喷淋头停止喷水。有的酸洗线还具有漂洗槽液位控制功能，当漂洗槽液位较低时自动控制水泵补充漂洗水；（2）电导率控制。漂洗水电导率过高时将会影响漂洗质量。系统会实时监控漂洗水电导率并进行超限报警，同时系统还会通过PID 调节器调节进入漂洗槽的冷凝水流量，以控制电导率在规定值范围内；（3）漂洗水温度控制。漂洗水温度控制同样通过PID 调节蒸汽流量来实现，控制原理与酸液温度控制类似。
参考文献：
[1]马平.冷轧酸洗机组自动化控制系统的研究[J].《山东工业技术》2015（11）
[2]王伟，张腾姣.冷轧酸洗机组自动化控制系统探讨[J].《科技经济导刊》2018（4）
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