热浸镀模拟实验机的研制

论文摘要

本文以自主开发热浸镀模拟实验机为目的展开以下研究：试验机功能设计、主要设计性能指标；机械结构、试验功能的实现；液压系统原理、结构设计与液压站；加热与冷却系统原理、结构与水站；加热原理、加热方式的选择；气刀系统；锌锅与搅拌系统；气动系统、真空泵与气站；升降系统；控制系统及软件的研制等几个方面。具体的研究内容如下：(1)针对热浸镀过程中工艺的复杂性,设计的热浸镀模拟试验机具有结构简单、灵活实用的特点,是一台具备综合功能的模拟试验机,可以通过控制试样温度、速度、张力及对镀层控制有关的参数包括气刀位移、气刀角度、吹气压力等参数,进行多种浸镀参数试验。(2)针对热浸镀过程中加热工艺的复杂性和多样性,突破传统的退火加热由红外加热炉实现,合金化加热由感应加热炉实现的复杂设计,设计出独特的电阻加热炉腔。达到简化设备,节约空间,降低成本,利于维护的目的。(3)针对国内外类似设备在热浸镀过程中,没有对张力进行控制或控制精度不高的缺憾,设计了独有的液压夹头装置为试样提供精确地张力控制,弥补了国内外热浸镀模拟试验机不能模拟实际生产中的张力环境的缺陷,其传动灵活、定位精准、装卡试样迅速的特点为在一个炉腔内实现退火与合金化两项加热任务提供了可能的实现条件。(4)针对热浸镀过程中气氛控制的复杂性,设计了热浸镀模拟试验机的气氛控制系统,保证了气刀的吹扫功能以及试样退火加热和合金化加热的气氛保护,此外还可以为试样进行热处理提供真空环境,使试样在加热过程中获得不同工况,为热镀锌提供了条件。(5)针对氢气使用的安全性,通过分析模拟实验机的气体工作原理和氢气的物理特性,设计开发出一整套氢气使用的安全控制策略。主要包括炉体密封性能的安全控制、炉体内气体含量的安全控制、厂房内氢气检测报警的安全控制、安全互锁和紧急处理、安全操作规程等策略。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景、目的和意义
• 1.2 带钢连续热镀锌的发展趋势
• 1.2.1 国外带钢连续热镀锌的发展
• 1.2.2 国内带钢连续热镀锌的发展
• 1.3 国内外热浸镀模拟实验机的状况及存在问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 热浸镀模拟实验机的机械结构与功能设计
• 2.1 试验功能设计、主要设计性能指标
• 2.1.1 带钢连续热镀锌的生产工艺
• 2.1.2 热浸镀模拟试验机的工艺流程及主要性能指标
• 2.2 热浸镀模拟试验机的主要部件及试验功能的实现
• 2.2.1 热浸镀模拟试验机的主要部件
• 2.2.2 热浸镀模拟试验机功能的实现
• 2.3 张力控制系统及液压站
• 2.3.1 张力控制系统（液压夹头）
• 2.3.2 液压站液压油泵及电机选择
• 2.4 加热方式、加热原理
• 2.4.1 加热方式的选择
• 2.4.2 加热原理
• 2.5 气刀系统
• 2.5.1 吹气法的发展及工业气刀的结构
• 2.5.2 影响镀锌层厚度的因素
• 2.5.3 模拟试验机的气刀设计
• 2.5.4 模拟试验机的气刀供气系统加热功率的估算
• 2.6 锌锅、搅拌装置和刮渣装置
• 2.6.1 锌锅的设计
• 2.6.2 锌锅搅拌系统
• 2.6.3 刮渣装置
• 2.6.4 锌锅小车及加热系统
• 2.7 升降系统
• 2.8 气氛控制系统
• 2.8.1 保护气氛回路
• 2.8.2 冷却气体回路
• 2.8.3 紧急吹扫气体回路
• 2.8.4 气动元件的控制气体回路
• 2.8.5 密封检测气体回路
• 2.8.6 真空系统
• 2.8.7 气刀吹扫系统
• 2.8.8 保护气氮气调节回路
• 2.8.9 气体排放与炉内压力调节回路系统
• 2.8.10 气体分析系统
• 第3章 控制与测量系统、软件的研制
• 3.1 控制系统功能结构设计
• 3.2 基础自动化控制系统硬件及网络配置
• 3.3 基础自动化控制系统现场电气元件
• 3.3.1 炉体旁电气元件
• 3.3.2 气水分配站电气元件和控制策略
• 3.4 基础自动化控制系统软件开发
• 3.4.1 实验机功能逻辑控制系统的开发
• 3.4.2 炉内压力控制系统的开发
• 3.4.3 张力控制系统的设计与开发
• 3.5 温度控制系统的研究与开发
• 3.5.1 温度采集原理
• 3.5.2 温度信号故障诊断
• 3.6 用氢安全控制策略的研究与开发
• 3.6.1 用氢气安全分析
• 3.6.2 热镀锌模拟实验机用氢安全策略分析
• 3.6.3 用氢安全控制策略的开发
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间申报的专利
• 致谢