установка и способ непрерывного травления стальных полос

Формула изобретения

1. Способ травления металлической горячекатаной полосы (2), движущейся в установке (1) линии травления, который включает в себя последовательно этап фрагментации оксидов, образованных на поверхности указанной полосы (2) во время горячей прокатки, этап травления кислотой, этап промывки полосы (2) и этап сушки, причем полоса (2) захватывается со скоростью движения V в указанную установку (1), следуя продольному направлению движения, перпендикулярному ширине полосы (2), скорость V движения полосы (2) регулируется совокупностью сматывающих (21) и наматывающих (30) устройств, и каждый этап травления контролируется исполнительными механизмами (45), которые могут действовать на параметры управления линией травления (1), причем действие или отсутствие действия исполнительного механизма (45) на данный регулировочный параметр идентифицируется данными о состоянии (450), причем указанный способ включает в себя общий процесс контроля (4000) травления, при котором проводят:

- непрерывное измерение (43101, 43102) по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанное измерение проводится в ходе травления;

- стадию управления (4201, 4202), которую осуществляют в ходе травления и на которой упомянутый процесс управления (4000) определяет (4201) и посылает (4202) оптимизированные управляющие команды (425) на совокупность исполнительных механизмов (45) с помощью предсказательной системы управления; и

- непрерывное обследование (5001, 5002) поверхности полосы (2),

отличающийся тем, что упомянутый процесс управления (4000) травлением содержит:

- предварительную подготовительную стадию (4101, 4102), которую осуществляют до или в начале травления, и в ходе которой общий процесс управления (4000) определяет (4101) и посылает (4102) сигналы предварительной регулировки (411) на совокупность исполнительных механизмов (45) с помощью аналитической модели, которая может быть связана с предсказательной системой управления;

- непрерывный расчет (43200) по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанный расчет проводится во время травления;

а также непрерывное обследование (5001, 5002) поверхности полосы (2), причем в случае недотравливания определяется (5001) и посылается (5002) сигнал тревоги (500) на стадию управления (4201, 4202) для ступенчатого снижения (5001) скорости движения V полосы (2) до скорректированной скорости движения V_cor, причем ступенчатое уменьшение скорости движения V проводится до тех пор, пока дефект не перестанет больше детектироваться и не отключится сигнал тревоги (500), при этом непрерывное обследование (5001, 5002) поверхности полосы (2) в случае обнаружения дефекта промывки обеспечивает ступенчатое изменение рН промывочной воды до тех пор, пока этот дефект не будет больше детектироваться.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная предсказательная модель общего процесса управления (4000) корректирует управляющие команды (425), направленные на совокупность исполнительных механизмов (45), отличных от скорости движения V полосы (2), в зависимости от проведенной коррекции скорости движения V_cor, чтобы сохранить удовлетворительной оценку, сделанную при обследовании (5001, 5002) поверхности полосы (2).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обследование (5001, 5002) полосы (2) содержит оптическое обследование (5001) внешнего вида поверхности полосы (2) и измерение колебаний по меньшей мере одной характеристики состояния поверхности (5002) полосы (2).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что оптическое обследование (5001) внешнего вида поверхности полосы (2) и измерение колебаний состояния поверхности (5002) полосы (2) содержат сопоставление подозрительных зон с библиотекой изображений и/или данных, что позволяет различать дефекты перетравливания или недотравливания, а также отсутствие дефектов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет (43200) определяет концентрации кислоты и ионов двухвалентного железа в травильном растворе (1211, 1221, 1241), использующемся при кислотном травлении.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовительная стадия (4101, 4102) содержит следующие операции:

- получение данных о состоянии (450), идущих (4501) от исполнительных механизмов (45), эксплуатационных данных (413) и целевых значений (412) параметров управления, установленных аналитической моделью для оптимизации травления полосы (2);

- установление (4101) команд предварительной регулировки (411) каждого исполнительного механизма (45);

- отправка (4102) на исполнительный механизм (45) указанных команд предварительной регулировки (421);

- установление (4103) входных данных (414) для стадии управления (4201,4202);

- отправка (4104) указанных входных данных (414) на стадию управления (4401).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что аналитическая модель содержит аналитическую субмодель, связанную с каждым исполнительным механизмом (45), для определения указанных команд предварительной регулировки (411) параметра регулирования, на который воздействует соответствующий исполнительный механизм (45).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадия управления (4201, 4202) содержит следующие операции:

- непрерывное получение в режиме реального времени данных о состоянии (450), идущих (4502) от исполнительных механизмов (45), информации, идущей (4300) от средств измерения и расчета (43), и входных данных (414) для стадии управления (4201, 4202), установленных на подготовительной стадии (4101, 4102);

- установление (4201) оптимизированных управляющих сигналов (425) для каждого исполнительного механизма (45);

- отправка (4202) указанных управляющих команд (421) на исполнительные механизмы (45).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что предсказательная система управления содержит первичный контур регулирования, позволяющий обеспечить оптимизированное воздействие каждого исполнительного механизма (45) на управляющую команду (425), которая ему адресована.

10. Установка (1) непрерывной линии травления металлической горячекатаной полосы (2), непрерывно движущейся в указанной установке (1), причем указанная установка (1) содержит:

- устройство (11) фрагментации оксидов, образованных на поверхности полосы (2), причем указанное устройство фрагментации оксидов (11) может управляться посредством параметров управления фрагментацией (1111, 1112, 1113),

- устройство травления (12), которое может управляться посредством параметров управления травлением, и

- устройство промывки (15), которое может управляться посредством параметров управления промывкой,

- совокупность средств измерения и расчета (43) параметров управления указанной установкой (1),

- совокупность исполнительных механизмов (45), предназначенных воздействовать на параметры управления указанной установкой (1),

отличающаяся тем, что она дополнительно содержит централизованную систему управления (4) для оптимизации травления металлической полосы (2), причем указанная система управления (4) содержит:

- модуль подготовки (41), предназначенный для получения (4100) информации от совокупности средств измерения и расчета (43) и от исполнительных механизмов (45), и определения (4101) и отправки (4102) команд предварительной регулировки (411) на совокупность исполнительных механизмов (45),

- модуль управления (42), предназначенный принимать (4200) информацию от всех средств измерения и расчета (43) и исполнительных механизмов (45), и определять (4201) и направлять (4202) оптимизированные управляющие команды (421) на всю совокупность исполнительных механизмов (45), и

- систему непрерывного обследования (5, 51, 52) полосы (2), расположенную на выходе устройства промывки (15), причем указанная система обследования (5) способна определять (5001) и посылать (5002) сигнал тревоги (500) на модуль управления (42), чтобы воздействовать на скорость движения V полосы (2), а также выполнена с возможностью непрерывного обследования поверхности полосы (2) и, в случае обнаружения дефекта промывки, обеспечения ступенчатого изменения рН промывочной воды, до тех пор, пока этот дефект не будет больше обнаруживаться.

11. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что указанная система обследования (55, 51, 52) способна также определять (5001) и посылать (5002) управляющую команду (500) на модуль управления (42) для воздействия на параметры управления промывкой.

12. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что система средств измерения и расчета (43) содержит совокупность средств измерения (431), содержащую средства измерения (4312) скорости движения V полосы (2), средства измерения параметров управления фрагментацией оксидов (431111, 431112, 431113), средства измерения по меньшей мере части параметров управления травлением (431212, 431222, 431232, 431242, 431313, 431323, 431333, 431343, 431314, 431324, 431334, 341344) и средства измерения параметров управления промывкой (431512, 431522, 431532, 431542, 431553, 431554), и средства (432) вычисления по меньшей мере части параметров управления травлением.

13. Установка (1) по п.10 или 12, отличающаяся тем, что совокупность исполнительных механизмов (45) содержит исполнительные механизмы фрагментации (451111, 451112, 451113) предназначенные действовать на параметры управления фрагментацией оксидов (1111, 1112, 1113), исполнительные механизмы травления (451311, 451311а, 451311b, 451321, 451321а, 451321b, 451331, 451331а, 451331b, 451341, 451341а, 451341b), предназначенные действовать на параметры управления травлением, и исполнительные механизмы промывки (4515151, 4515251, 4515351, 4515361, 4515461, 4515341, 4515441, 4515041, 4515042), предназначенные действовать на параметры управления промывкой.

14. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что вычислительные средства способны определять концентрации кислоты и ионов двухвалентного железа в травильном растворе (1211, 1221, 1241), использующемся в устройстве травления (12).

15. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что промывочная установка (15) содержит множество распылительных устройств (151, 152, 153, 154, 155), питаемых деминерализованной водой для промывки, размещенных так, чтобы можно разбрызгивать воду на полосу (2), и совокупность сточных баков (1511, 1521, 1531, 1541, 1551), каждый из которых расположен под указанными устройствами распыления (151, 152, 153, 154, 155), а средства измерения параметров управления промывкой (431512, 431522, 431532, 431542, 431553, 431554)) содержат средства измерения рН (431512, 431522, 431532, 431542, 431552) промывочной воды в сточных баках (1511, 1521, 1531, 1541, 1551) промывочной установки (15), средства измерения электропроводности (431553) и средства измерения температуры (431554) промывочной воды, содержащейся в сточном баке (1551), последнем в направлении движения (3) полосы (2).

16. Установка (1) по п.15, отличающаяся тем, что промывочная установка (15) содержит основное устройство добавления деминерализованной воды (1504) для снабжения устройств распыления (151, 152, 153, 154, 155) промывочной установки (15), дополнительные устройства добавления деминерализованной воды (1534, 1544) для снабжения третьего (153) и четвертого (154) устройств распыления, считая в направлении движения (3) полосы (2), устройств добавления кислоты (1515, 1525, 1535) в первые сточные баки (1511, 1521, 1531) промывочной установки (15), считая в направлении движения (3) полосы (2), и устройства добавления щелочного продукта (1536, 1546) в третий (1531) и четвертый (1541) сточные баки промывочной установки (15), считая в направлении движения (3) полосы (2), и исполнительные механизмы (4515151, 4515251, 4515351, 4515361, 4515461, 4515341, 4515441, 4515041, 4515042), подходящие для воздействия на параметры промывки, содержащие насос (4515041) для контроля расхода деминерализованной воды, поступающей из основного устройства добавления деминерализованной воды (1504), теплообменник (4515042) для контроля температура деминерализованной воды, поступающей из основного устройства добавления деминерализованной воды (1504), и насосы (4515341, 4515441) для управления расходом деминерализованной воды, поступающей из дополнительных устройств добавления деминерализованной воды (1534, 1544), насосы (4515151, 4515251, 4515351) для контроля расхода кислоты, поступающей из указанных устройств добавления кислоты (1515, 1525, 1535), и насосы (4515361, 4515461) для контроля расхода щелочного продукта, поступающего из устройств добавления щелочного продукта (1536, 1546).

17. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что система обследования поверхности (5) полосы (2) содержит систему обследования внешнего вида поверхности (51) полосы (2) и систему измерения состояния поверхности (52) полосы (2).

18. Установка (1) по п.17, отличающаяся тем, что когда в случае недотравливания только одна из системы обследования внешнего вида поверхности (51) и системы измерения состояния поверхности (52) обнаруживает дефект и посылает (5002) сигнал тревоги (500) на модуль управления (42), который направляет его к оператору, то оператор воздействует на скорость движения V полосы (2) только если и другая из системы измерения состояния поверхности (52) и системы обследования внешнего вида поверхности (51) также обнаруживает указанный дефект.

19. Установка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что система обследования внешнего вида поверхности (51) содержит устройство освещения (511) движущейся полосы (2), которое сопряжено с устройством (512) получения изображений, функцией обработки изображений (513), функцией (514) распознавания контуров или границ серого цвета, функцией (515) извлечения и морфологического и фотометрического охарактеризования подозрительных зон, и функцией (516) классификации и идентификации подозрительных зон.

20. Установка (1) по п.17 или 18, отличающаяся тем, что система измерения состояния поверхности (52) способна измерять колебания по меньшей мере одной характеристики состояния поверхности полосы (2).

21. Установка (1) по п.20, отличающаяся тем, что система измерения состояния поверхности (52) содержит по меньшей мере одно оптическое устройство (521) для непрерывного осмотра по меньшей мере одной линии полосы (2), функцию обработки сигнала (522) и функцию классификации подозрительных зон (523).

22. Установка (1) по п.21, отличающаяся тем, что оптическое устройство (521) выбрано из лазерных сканирующих устройств, или лазерных устройств с дисперсионным резонатором, или оптического устройства с аксиальной хроматической аберрацией.

23. Установка (1) по п.21 или 22, отличающаяся тем, что система измерения состояния поверхности (52) содержит два оптических устройства (521), которые расположены выше движущейся полосы, на расстоянии от ее краев или кромок, составляющем от четверти до трети от ширины полосы.

24. Установка (1) по п.21 или 22, отличающаяся тем, что система измерения состояния поверхности (52) содержит два оптических устройства (521), которые установлены выше протравленной полосы на расстоянии от ее краев, составляющем от четверти до трети ее ширины, и соединены с другим устройством того же типа, установленным выше центра полосы.

25. Установка (1) по п.10, отличающаяся тем, что система управления (4) установкой (1) способна посылать данные на общую систему управления, регулирующую управление установками преобразования полосы (2) за и/или перед указанной установкой (1) травления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится в целом к травлению стальных полос, движущихся в установке травления непрерывного действия, в частности к способу травления, содержащему централизованное управление всеми операциями травления, и к установке для его осуществления.

В процессе своего изготовления стальные полосы подвергаются операции горячей прокатки при температурах, которые в конце прокатки могут достигать около 1200°C, а затем операции холодной прокатки. На выходе с горячей прокатки стальные полосы охлаждают распылением воды на поверхности прокатанных полос и сматывают при температуре, которая в катушках может достигать 800°C.

При горячей прокатке в результате реакции окисления с распыляемой водой образуется слой оксидов железа, называемый "окалиной", так что после выхода с горячей прокатки стальные полосы покрыты относительно толстым и твердым слоем окалины. Окисление продолжается всю фазу охлаждения катушек на воздухе. В основе присутствия трех оксидов железа в окалине лежат разные температуры и источники окисления. Эту окалину нужно обязательно удалять перед конечной холодной прокаткой, так как в противном случае она врастет в металл и существенно ухудшит состояние его поверхности и его способность к штамповке. С другой стороны, так как окалина чрезвычайно твердая, ее присутствие на стальных полосах могло бы повлечь очень быстрый износ валков для холодной прокатки.

Классически для травления горячекатаных полос применяются устройства, содержащие специализированные линии, осуществляющие химическое травление непрерывно движущихся полос в ваннах, содержащих кислые травильные растворы.

В самых старых устройствах травильные растворы представляют собой растворы серной кислоты. Однако в настоящее время из соображений экологической безопастности и производительности используют травильные растворы на основе соляной кислоты.

Пример классической установки непрерывной линии травления 1 представлен на фиг.1. Речь идет об установке травления 1, которая содержит:

- устройство 11 фрагментации оксидов, которые были образованы на поверхности стальной полосы 2 во время горячей прокатки этой полосы 2, чтобы ускорить позднейший процесс травления,

- собственно устройство травления 12, содержащее несколько травильных ванн (на фиг.1 не показаны) для травления кислотой этих оксидов, и

- промывочная установка 15 для удаления кислоты (в частности, соляной кислоты) и хлоридов железа, находящихся на поверхности полосы 2,

причем устройство фрагментации 11, устройство травления 12 и промывочная установка расположены последовательно, чтобы протравливаемая полоса 2 проходила через них по очереди, когда она проводится в непрерывном движении в установку травления 1.

Установка 1, показанная на фиг.1, содержит, кроме того:

- совокупность 21 роликов для протягивания полосы, действующих поочередно, сварочную установку 23 и первое накопительное устройство 24, которые размещены последовательно до устройства фрагментации 11, и

- сушилку 25, второе накопительное устройство 26, ножницы для обрезки кромок 27, масленку 28, ножницы 29 и систему натяжных роликов 30, которые также размещены последовательно, но за устройством 12 травления.

В действии, протравливаемая полоса 2 разматывается лентопротяжными роликами 21 и проходит через ножницы 22, которые отрезают переднюю часть полосы 2. Эта полоса 2, проходя через сварочную установку 23, приваривается тогда к концу полосы, предварительно обрезанной ножницами 22. Тогда накопительное устройство 24 позволяет принять полосу 2, затем вернуть ее вниз, то есть непосредственно перед устройством фрагментации 11, когда проводят сварку конца предшествующей полосы и протравливаемой полосы 2. Затем полоса 2 проходит через устройство 11 фрагментации оксидов, обычно называемое устройством "дробилкой оксидов". Это устройство фрагментации 11 позволяет, в частности, механически дробить окалину, образованную на полосе 2 в фазе горячей прокатки, что облегчает и ускоряет кислотное травление полосы 2, которое следует сразу за этой механической фрагментацией. Затем, после прохождения через устройство фрагментации 11, протравливаемая полоса 2 проводится в непрерывном режиме в травильные ванны устройства травления 12, каждая из которых заполнена травильным раствором, который перемешивается. Там способом окунания осуществляется кислотное травление полосы 2, и получают полосу 2, которую нужно промыть.

Затем, после проведения в ванны устройства травления 12, полоса 2 промывается в промывочном блоке 15, затем сушится в сушилке 25. Второе накопительное устройство 26 позволяет проводить в непрерывном режиме полосу 2 в установку травления 1 во время операций резки и загрузки роликов 30.

Ножницы 27 для обрезки кромок служат для удаления кромок полосы, чтобы можно было гарантировать отсутствие дефектов, называемых "кромочными", таких как трещины, а также гарантировать постоянство ширины полосы. Масленка 28 служит для обеспечения защиты протравленного листа от окисления. Ножницы 29 отсекают полосу 2 в конце катушки, и ролики 30, которые действуют по очереди, обеспечивают намотку протравленной полосы 2.

Операция фрагментации оксидов, целью которой является ускорить в целом операцию травления полосы, обычно реализуется в устройстве фрагментации оксидов 11, какое, например, показано схематически на фиг.1 и более детально на фиг.2. Речь идет об устройстве 11, позволяющем разбить слой окалины методом, называемым "правкой под растяжением", который включает в себя поочередное сгибание полосы 2 на рабочих валках 111, которые опираются на опорные ролики 112, причем полоса 2 подвергается вытягиванию, прикладываемому входными 113 и выходными 114 натяжными роликами. Удлинение может достигать 2%. Пример устройства фрагментации 12, показанный на фиг.2, является одним из устройств, наиболее часто применяемых в линиях непрерывного травления. Такое устройство 11 позволяет, кроме того, улучшить плоскостность полосы 2, которую требуется травить.

Операция собственно травления состоит в приведении в реакцию оксидов железа ("окалину") с кислотным травильным раствором. В зависимости от химической природы слоя окалины, в этом травильном растворе протекают разные химические реакции.

Действительно, когда полоса горячая, между выходом из последней чистовой клети стана горячей прокатки и моталкой окалина представляет собой структуру, состоящую из суперпозиции протоксида FeO, магнетита Fe₃O₄ и небольшой доли гематита Fe ₂O₃. При охлаждении катушек на окружающем воздухе передние и задние концы полосы, а также кромки охлаждаются быстро и окалина изменяется в структуру Fe₃O₄ и Fe₂O₃. Остальная полоса охлаждается медленнее, и окалина, которая там формируется, состоит в основном из эвтектики Fe₃O₄-Fe, возможно с небольшим остатком FeO.

Итак, при травлении в травильном растворе на основе соляной кислоты протекают следующие химические реакции:

(1) FeO+2HCl FeCl₂+H₂O

(2) Fe ₂O₃+6HCl 2FeCl₃+3H₂O

(3) Fe ₃O₄+8HCl FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O

(4) Fe+2HCl FeCl₂+H_2газ

(5) 2FeCl ₃+Fe 3FeCl₂

Эти реакции показывают, что в ходе травления травильный раствор в целом стремится к обеднению кислотой и насыщению соответственно хлоридами железа. Процесс непрерывного травления требует сохранения характеристик травильного раствора по возможности постоянными, поэтому раствор должен обязательно регенерироваться в установках, называемых "установками регенерации", которые находятся в одной линии с установкой травления и которые действуют путем инжекции в печь или в реактор. С другой стороны, применяются ингибиторы, чтобы уменьшить воздействие кислоты на оголенную сталь, в частности, в случае остановки полосы в ванне.

Обеднение травильного раствора кислотой, расход травильного раствора, увлекаемого полосой дальше за установку травления, необходимость обновлять его и обеспечивать как можно лучшее равновесие концентрации между последовательными ваннами устройства травления заставили предпочесть устройство травления, какое показано на фиг.3. Оно содержит совокупность травильных ванн 121, 122, 123 (число которых обычно больше или равно 3), каждая из которых заполнена травильным раствором 1211, 1221, 1231, содержащим, в частности, серную кислоту или соляную кислоту.

Эти ванны 121, 122, 123 расположены в ряд друг за другом в продольном направлении движения полосы 2, чтобы полоса проходила последовательно от одной к другой (в данном случае от ванны 123 к ванне 121, проходя через ванну 122).

Средства управления движением полосы 2 (на фиг.3 не показаны), например моталка, классически расположены на выходе установки травления 1. Эти средства управления позволяют захватить полосу 2 в направлении движения, чтобы она последовательно проходила через разные травильные ванны 121, 122, 123, образуя внутри каждой из них вогнутую кривую, направленную вверх (кривая называется кривой "типа цепочки"), которая погружена в травильный раствор 1211, 1221, 1231, содержащийся в каждой из ванн 121, 122, 123.

Помимо травильных ванн 121, 122, 123, установка травления, показанная на фиг.1, содержит контур рециркуляции 13 и контур регенерации 14 травильного раствора 1211, 1221, 1231.

Контур рециркуляции 13 содержит совокупность резервуаров-хранилищ 131, 132, 133, каждый из которых соединен с ванной травления 121, 122, 123 посредством насосных установок и установок нагрева с помощью теплообменников 1311, 1321, 1331.

Резервуары-хранилища 131, 132, 133 также соединены между собой линиями 1312, 1323, чтобы располагаться в установке травления в направлении, противоположном направлению движения 3 полосы 2 в установке травления 1.

Контур регенерации 14 содержит установку пирогидролиза 141 для превращения хлоридов железа, образованных при кислотном травлении, в оксиды железа и рекуперационную ванну 142 для сбора оксидов в виде ванны.

Установка пирогидролиза 141 связана с первым 133 и последним 131, считая в направлении движения 3 полосы 2 в установке 1, резервуаром-хранилищем; с другой стороны рекуперационная ванна 142 соединяется только с установкой пирогидролиза 141, чтобы травильный раствор, насыщенный хлоридами железа, улавливался на уровне первого циркуляционного резервуара 133 и затем регенерировался в установке пирогидролиза 141 в соответствии с реакциями (6), (7), где хлориды железа превращаются в оксиды:

(6) 2FeCl₂+2H₂O+V₂O₂ Fe₂O₃+4HCl

(7) 2FeCl ₃+3H₂O=Fe₂O₃ 6HCl

Регенерированный таким способом травильный раствор снова вводится затем в последний циркуляционный резервуар 131.

Равновесие концентрации кислоты между разными ваннами 121, 122, 123 задается известным образом по расходу травильного раствора 1211, 1221, 1231, который увлекается полосой 2, движущейся от ванны к ванне (то есть от ванны 123 к ванне 121, проходя через ванну 122), и по расходу в обратном каскаде между резервуарами-хранилищами 131, 132, 133 (то есть от резервуара 131 к резервуару 133, проходя через резервуар 132).

Добавление регенерированной кислоты и, если необходимо, новой кислоты 135 проводится на уровне циркуляционного резервуара 131.

Таким образом, концентрация свободной кислоты максимальна в последней ванне травления 121, где она может достигать 200 г/л, и уменьшается в верхних ваннах 122, 123, где она достигает всего несколько десятков г/л в первой ванне 123. Соответственно, насосная и нагревательная установка 1331 позволяет сохранить мощность нагрева, которая выше в первой ванне 123, чтобы нагревать полосу 2 и обеспечить ее травление, несмотря на низкую концентрацию кислоты.

После того как окалина удалена дроблением в результате кислотного травления, может случиться, что кислый раствор будет действовать на оголенную полосу 2, в частности в случае прекращения движения полосы 2 и длительного пребывания в травильных ваннах 121, 122, 123 на полосе 2. Это нежелательное травление, называемое обычно "перетравливанием", имеет следующие результаты:

потеря веса,

изменение шероховатости поверхности,

изменение окраски,

образование пятен на поверхности,

избыточное образование водорода, который может скапливаться локально и создавать угрозу взрыва.

Чтобы избежать этого, в травильный раствор 1211, 1221, 1231 обычно добавляют ингибитор. Хорошая начальная дозировка этого ингибитора, безусловно, позволяет избежать всякого риска перетравливания при нормальной работе установки 1, однако этого может оказаться недостаточным в случае остановки движения полосы и продолжительного пребывания в травильных ваннах.

После кислотного травления полосу 2 нужно промыть, чтобы удалить кислоту и хлориды железа, присутствующие на поверхности полосы 2. Промывка обычно проводится в промывочной установке 15, какая показана на фиг.4. Речь идет о промывочной установке, классически применяющейся в линиях непрерывного травления.

Эта промывочная установка 15 содержит:

- батареи распылительных устройств 151, 152, 153, 154, 155, которые размещены так, чтобы можно было обрызгивать протравливаемую полосу 2 с обеих сторон, когда она проходит через промывочную установку 15,

- совокупность сточных баков 1511, 1521, 1531, 1541, 1551, каждый из которых расположен под распылительным устройством 151, 152, 153, 154, 155 соответственно, для сбора воды, распыленной устройствами 151, 152, 153, 154, 155, причем излишек в каждом сточном баке 1521, 1531, 1541, 1551 переливается в смежный с ним бак, образуя каскад, текущий в направлении, противоположном направлению циркуляции 3 полосы 2, и

- роликовые устройства обезвоживания 1501, 1502, расположенные на входе и выходе промывочной установки 15, а также роликовые устройства обезвоживания 1512, 1523, 1534, 1545, размещенные между каждой батареей распылительных устройств 151, 152, 153, 154, 155.

Промывка обычно проводится каскадом во встречном течении, действующим следующим образом: полоса 2 проходит через промывочную установку 15, где она обрызгивается с обеих сторон водой, предпочтительно деминерализованной, батареями распылительных устройств 151, 152, 153, 154, 155. Роликовые устройства обезвоживания позволяют помешать захвату полосой 2 кислоты, растворенной в воде.

Вода, стекающая под каждой батареей 151, 152, 153, 154, 155, собирается в сточный бак 1511, 1521, 1531, 1541, 1551, который ей соответствует, причем излишек каждого бака 1511, 1521, 1531, 1541, 1551 переливается в соседний бак в направлении, обратном движению полосы 2.

Каждый сточный бак 1511, 1521, 1531, 1541, 1551 оборудован, кроме того, контуром рециркуляции 1510, 1520, 1530, 1540, 1501, 1502, каждый из которых содержит насос 15101, 15201, 15301, 15401, 15501. В таком случае промывочная вода, наполненная кислотой 15510, собирается в первом, считая в направлении движения 3 полосы 2, сточном баке 1511 и затем выводится. Кроме того, добавление деминерализованной воды 15510 находится на уровне последнего имеющегося сточного бака 1551.

Обычно после этапов травления кислотой и промывки переходят к анализу характеристик поверхности протравленной и промытой полосы. Это позволяет сделать первое суждение о качестве реализованных операций и, в зависимости от их результатов, скорректировать или оптимизировать некоторые параметры, такие как скорость V движения полосы и параметры, связанные с процессом фрагментации оксидов, кислотным травлением и промывкой.

Как правило, эти характеристики поверхности определяются по следующим показателям:

- хорошо протравленная полоса имеет однородный внешний вид, с незначительными вариациями шероховатости по ширине и длине полосы,

- "недотравленная" полоса имеет коричневые или серые пятна, достаточно легко обнаруживаемые, которые могут быть локализованы в направлении ширины полосы, причем колебания состояния поверхности между зонами с надлежащим травлением и теми, что были протравлены недостаточно, значительные,

- "перетравленная" полоса имеет серый вид, например, после продолжительной остановки в травильных ваннах. Этот серый вид обнаруживается при визуальном обследовании.

Однако более редкие визуальные дефекты, вызванные неправильными установками скорости движения, концентрации ингибитора, температуры или концентрации кислоты, не могут быть обнаружены невооруженным глазом и требуют высокоэффективных средств сбора и анализа изображений.

Кроме того, анализ внешнего вида может также дополняться анализом колебаний шероховатости.

Следовательно, операция непрерывного травления стальной полосы в кислой среде в линии непрерывного травления, какая показана на фиг.1, требует управления большим числом регулируемых параметров, относящихся к скорости движения полосы в установке 1, контуру фрагментации оксидов в устройстве фрагментации 11, устройству собственно травления в устройстве травления 12 и к контуру промывки в промывочной установке 15.

Японская патентная заявка JP 56-136982 предлагает систему управления, ограниченную единственным измерением плотности травильного раствора, которое регулирует открытие или закрытие клапана добавления новой кислоты. Концентрация кислоты рассчитывается из этого единственного измерения плотности травильного раствора с использованием эмпирических формул. Другие параметры управления ванной кислоты, такие как температура, в расчет не принимаются. Однако система управления, описанная в JP 56-136982, плохо настраивается: с одной стороны, уменьшение концентрации кислоты из-за указанных выше химических реакций 1-4 является медленным процессом, а с другой стороны, добавление свежей кислоты контрастирует с высокой инертностью, что приводит к очень существенным колебаниям регулируемых переменных.

В данной области известен также патент US 6,396,280, который описывает систему управления концентрацией кислоты, с которой можно в непрерывном режиме измерять концентрацию кислоты в двух последовательных ваннах, что позволяет дозировать добавление кислоты. Будучи близким по своему принципу к патентной заявке JP 56-136982, американский патент US 6,396,280 претендует на ограничение колебаний концентрации кислоты. Однако контролируется всего один параметр, и результат операции травления не учитывается в качестве параметра контроля.

Заявка на патент US 2002/0130666 описывает полное устройство измерения, которое является внешним к ванне травления. Это устройство, которое снабжено датчиком температуры и кондуктометром, позволяет измерить плотность травильного раствора по разности высот жидкости в колонке. Это устройство позволяет эффективно налаживать линию непрерывного травления, но оно не позволяет различать относительное влияние концентраций кислоты и хлоридов железа на измерения.

Напротив, американский патент US 5,175,502 описывает более точную систему, направленную на дискриминацию эффектов концентрации кислоты и эффектов хлоридов железа путем осуществления измерений, при регулируемой температуре, плотности неразбавленного травильного раствора, поступающего из ванны травления, и электропроводности этого же травильного раствора, но контролированно разбавленного водой. При низкой концентрации кислоты (например, порядка 25 г/л) электропроводность мало меняется с концентрацией хлоридов железа. Таким образом, измеренное значение электропроводности рассматривается как независимое от содержания хлоридов железа, то есть как характеризующее только содержание HCl. Если знать степень разбавления, используемую для измерения, то легко экстраполировать концентрацию кислоты в ванне травления и вывести концентрацию хлоридов железа. Однако методы, применяющиеся для измерения этой концентрации кислоты, не позволяют осуществлять контроль над этой концентрацией.

Ни одна из описанных выше систем уровня техники не позволяет оптимизировать операцию травления во всей ее совокупности.

Для исправления этого специалисту известен способ травления, управляемого глобальным процессом, который руководит операцией травления в целом. Так, патент US 6,419,756 описывает способ травления прокатанной металлической полосы, движущейся в установке травления, который содержит:

- регулирование оператором параметров травления, например температуры травильного раствора;

- измерение с помощью оптического измерительного прибора дефектов на металлической полосе, которые классифицируются по разным категориям дефектов и подсчитываются классификатором для определения частоты появления этих категорий дефектов;

- отправка этих частот появления категорий дефектов на анализатор, который может быть нечетким анализатором ("fuzzy evaluator"), нейронной сетью ("neural network") или анализатором нечеткого управления ("neural fuzzy evaluator"); и наконец,

- оценка анализатором результата травления, являющегося функцией параметров управления травлением, исходя из которого анализатор определяет команды для по меньшей мере одного из параметров управления травлением.

Такая система имеет тот недостаток, что она воздействует только на один параметр управления. В варианте осуществления, описанном в патенте US 6,419,756, речь идет предпочтительно о температуре травильного раствора. Однако основным недостатком такой модификации является то, что она не имеет немедленного эффекта из-за инертности, присущей установке травления.

Таким образом, объектом настоящего изобретение является способ травления, который устраняет недостатки предшествующего уровня благодаря применению глобального процесса управления, который действует напрямую на скорость движения полосы путем ее ступенчатого снижения, и который не предполагает изменения параметров управления травлением. Объектом настоящего изобретения является также установка для осуществления способа по изобретению.

В частности, объектом настоящего изобретения является способ травления металлической полосы, непрерывно движущейся в установке непрерывной линии травления, которая содержит последовательно этап фрагментации оксидов, образованных на поверхности указанной полосы во время горячей прокатки, этап травления кислотой, этап промывки полосы и этап сушки полосы, увлекаемой со скоростью движения V в указанную установку в продольном направлении движения, перпендикулярном ширине полосы, причем скорость V движения полосы контролируется совокупностью устройств сматывания и наматывания, и каждый из этапов травления регулируется исполнительными механизмами, которые могут воздействовать на параметры управления линии травления, причем действие или отсутствие действия приводного механизма на данный параметр регулирования идентифицируется данными о состоянии.

Способ травления по изобретению содержит, кроме того, общий процесс управления травления, на котором проводится:

- непрерывное измерение по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанное измерение реализуется в ходе травления;

- стадию управления, которая осуществляется во время травления, в ходе которой глобальный процесс управления определяет и посылает оптимизированные управляющие команды на совокупность исполнительных механизмов с помощью предсказательной системы управления; и

- непрерывное обследование поверхности полосы.

Согласно изобретению глобальный процесс управления способом травления содержит:

- предварительную подготовительную стадию, которая осуществляется до или в начале травления, в ходе которой глобальный процесс управления определяет и направляет команды предварительной регулировки на совокупность исполнительных механизмов с помощью аналитической модели, которая может быть связана с предсказательной системой управления;

- непрерывный расчет по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанный расчет проводится в ходе травления; и

- непрерывное обследование поверхности полосы, которое в случае недотравливания определяет и посылает сигнал тревоги на фазу управления, которая ступенчато уменьшает скорость движения V полосы до скорректированной скорости движения V_cor, причем ступенчатое снижение скорости движения V проводится до тех пор, пока этот дефект не перестанет детектироваться и не отключится сигнал тревоги.

Под данными о состоянии приводного механизма в контексте настоящего изобретения понимаются данные, которые информируют о состоянии регулирования функционирования или бездействия приводного механизма.

Под аналитической моделью в контексте настоящего изобретения понимается моделирование параметров управления, которое осуществляется либо с помощью уравнений, либо с помощью заранее установленных таблиц предварительной регулировки.

Использование аналитической модели и предсказательной системы управления имеет то преимущество, что можно определять скорости травления в зависимости от параметров управления и более точных измерений этих параметров, чем с нейронными моделями или нечетким и нейронным нечетким управлением, как это имеет место в патенте US 6,419,756, и значит, без необходимости отладки.

Предпочтительно предсказательная модель глобального процесса управления корректирует управляющие команды, направленные на совокупность исполнительных механизмов, отличных от скорости движения V полосы, в зависимости от проведенной коррекции скорости движения V_cor, чтобы сохранить удовлетворительной оценку, сделанную во время обследования поверхности полосы.

Предпочтительно непрерывно обследование поверхности полосы в случае обнаружения дефекта промывки приводит также к ступенчатому изменению pH промывочной воды, до тех пор, пока этот дефект не перестанет детектироваться.

Предпочтительно расчет позволяет определить концентрации кислоты и железа в травильном растворе, которые используются при кислотном травлении.

Предпочтительно подготовительная фаза содержит следующие операции:

получение данных о состоянии от исполнительных механизмов, эксплуатационных данных и целевых значений параметров управления, установленных аналитической моделью для оптимизации травления полосы;

установление команд предварительной регулировки каждого приводного механизма;

направление на каждый приводной механизм этих команд предварительной регулировки;

установление входных данных для фазы управления;

направление этих входных данных на фазу управления.

Под эксплуатационными данными в контексте настоящего изобретения понимаются данных о полосе, которую нужно протравливать, размерах полосы, марке стали, из которой сделана полоса, а также данные относительно окалины, образованной при горячей прокатке (например, природа образованных оксидов, количество).

Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления подготовительной фазы способа по изобретению аналитическая модель содержит аналитическую субмодель, связанную с каждым приводным механизмом, чтобы определить указанные команды предварительной регулировки параметра регулирования, на который действует соответствующий приводной механизм.

Предпочтительно фаза управления содержит следующие операции:

- получение в непрерывном режиме и реальном времени данных о состоянии, идущих от исполнительных механизмов, информации, идущей от средств измерения и расчета, и входных данных для фазы управления, установленных на подготовительной фазе;

- установление оптимизированных управляющих команд для каждого приводного механизма; и

- направление указанных управляющих команд на исполнительные механизмы.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления фазы управления способом по изобретению предсказательная система управления содержит первичный контур регулирования, позволяющий обеспечить оптимизированное воздействие каждого приводного механизма на управляющую команду, которая ему направлена.

Предпочтительно фаза обследования полосы содержит оптическое обследование внешнего вида поверхности полосы и измерение колебаний по меньшей мере одной характеристики состояния поверхности полосы.

В качестве примера характеристики состояния поверхности полосы можно назвать, в частности, среднюю шероховатость Ra, максимальную шероховатость Rm (полный размах колебаний) и число пиков на см.

Предпочтительно оптическое обследование (5001) внешнего вида поверхности полосы (2) и измерение колебаний состояния поверхности (5002) полосы (2) предусматривают сопоставление подозрительных зон с библиотекой изображений и/или данных, что позволяет различать дефекты перетравливания или недотравливания или же отсутствие дефектов.

Объектом настоящего изобретение является также установка с непрерывной линией травления горячекатаной металлической полосы, непрерывно движущейся в указанной установке, причем указанная установка содержит:

- устройство фрагментации оксидов, образованных на поверхности полосы, причем указанное устройство фрагментации оксидов может управляться посредством параметров управления фрагментацией,

- устройство травления, которое может управляться посредством параметров управления травлением, и

- устройство промывки, которое может управляться посредством параметров управления промывкой,

- устройство сушки и

- совокупность средств измерения и расчета параметров управления указанной установки,

- совокупность исполнительных механизмов, предназначенных для воздействия на параметры управления указанной установки.

Согласно изобретению установка с непрерывной линией травления содержит, кроме того:

- централизованную систему управления для оптимизации травления металлической полосы, причем указанная система управления содержит:

модуль подготовки, предназначенный принимать информацию от совокупности средств измерения и расчета и от исполнительных механизмов и определять, и посылать команды предварительной регулировки на совокупность исполнительных механизмов,

модуль управления, предназначенный принимать информацию от совокупности средств измерения и расчета и от исполнительных механизмов, и определять и посылать оптимизированные управляющие команды на совокупность исполнительных механизмов, и

систему обследования полосы, расположенную на выходе устройства промывки, причем указанная система обследования способна определять и посылать сигнал тревоги на модуль управления для воздействия на скорость движения V полосы.

Предпочтительно система обследования способна также определять и посылать управляющую команду на модуль управления для воздействия на параметры управления промывкой.

Предпочтительно совокупность средств измерения и расчета включает в себя:

- совокупность средств измерения, содержащую средства измерения скорости движения V полосы, средства измерения параметров управления фрагментацией оксидов, средства измерения по меньшей мере части параметров управления травлением и средства измерения параметров управления промывкой, и

- средства расчета по меньшей мере части параметров управления травлением.

Предпочтительно вычислительные средства способны определять концентрации кислоты и ионов двухвалентного железа в травильном растворе, использующемся в устройстве травления.

Предпочтительно совокупность исполнительных механизмов содержит исполнительные механизмы фрагментации, предназначенные действовать на параметры управления фрагментацией оксидов, исполнительные механизмы травления, предназначенные действовать на параметры управления травлением, и исполнительные механизмы промывки, предназначенные действовать на параметры управления промывкой.

Установка травления согласно изобретению позволяет реализовать способ согласно изобретению.

Итак, в случае, когда способ по изобретению применяется в установке по изобретению, подготовительная фаза способа по изобретению осуществляется модулем подготовки, который устанавливает (с помощью аналитической модели) команды предварительной регулировки разных исполнительных механизмов установки по изобретению, исходя из данных о состоянии, получаемых от разных исполнительных механизмов, эксплуатационных данных, относящихся к протравливаемой полосе, и целевых значений параметров управления.

Под целевыми значениями в контексте настоящего изобретения понимаются оптимальные значения параметров управления, которых стремится достичь глобальный процесс управления.

Расчет части параметров управления травлением осуществляется вычислительными средствами установки травления согласно изобретению. Эти средства предпочтительно позволяют определить, исходя из измерений плотности и электропроводности травильного раствора в резервуарах-хранилищах, концентрации кислоты и железа в травильном растворе в этих резервуарах-хранилищах.

Измерение части параметров управления травлением проводится в ходе травления совокупностью различных измерительных средств, размещенных в линии травления.

Фаза управления реализуется модулем управления, который, исходя из данных о состоянии, идущих от исполнительных механизмов, информации, идущей от средств измерения и расчета, и входных данных предсказательной системы управления, установленных во время подготовительной фазы, устанавливают управляющие команды, которые посылаются на разные исполнительные механизмы линии травления, откуда взамен получают данные о состоянии, которые корректируются при каждой итерации глобального процесса управления.

Фаза обследования поверхности полосы осуществляется системой обследования поверхности установки согласно изобретению, которая не зависит от централизованной системы управления.

Эта система обследования поверхности может предпочтительно содержать:

- систему обследования внешнего вида поверхности полосы, которая позволяет, в частности, определить наличие пятен на поверхности полосы, а также их цвет, их локализацию и их размер, и

- систему измерения состояния поверхности, которая позволяет, в частности, измерить колебания по меньшей мере одной характеристики состояния поверхности полосы, такой как средняя шероховатость Ra, максимальная шероховатость Rm или число пиков на см.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в случае недотравливания, когда только одна из системы обследования внешнего вида поверхности и системы измерения состояния поверхности обнаруживает дефект и посылает сигнал тревоги на модуль управления, который направляет его оператору, то оператор будет воздействовать на скорость движения V полосы только тогда, когда и другая из системы измерения состояния поверхности и системы обследования внешнего вида поверхности также обнаружит указанный дефект.

Система обследования внешнего вида поверхности полосы, применимая в установке согласно изобретению, в принципе может состоять из:

- устройства освещения движущейся полосы, какое описано во французской патентной заявке FR 2892191,

- устройства получения изображений, например, состоящего из камеры на приборе с зарядовой связью, какая описана во французской патентной заявке FR 2893519, и

- функции обработки изображений (FTI), позволяющей устранить возмущения, такие как неоднородность освещения или отражения света,

- функции распознавания контуров или границ серого цвета (FD),

- функции экстракции и морфологического и фотометрического охарактеризования подозрительных зон (FE),

- функцию классификации и идентификации (FCI) путем сопоставления подозрительных зон с библиотекой изображений, способную различать дефекты типа описанного выше "недотравливания" или "перетравливания" или дефекты, присущие стальной полосе, или же отсутствие дефектов.

Устройство обследования внешнего вида поверхности в установке согласно изобретению позволяет обнаружить дефекты травления на поверхности полосы, как, например, перетравливание или недотравливание, или также пятна, которые остаются после промывки.

Устройство освещения в устройстве обследования внешнего вида поверхности может благоприятно содержать осветительную площадку, способную освещать всю ширину полосы в по меньшей мере диапазоне частот видимого спектра, и цветную камеру на приборе с зарядовой связью, улавливающую свет, отраженный полосой.

Функция обработки (FTI) этого устройства обследования состояния поверхности служит для устранения возмущений, таких как неоднородности освещения или отражения света, содержит функцию распознавания контуров или границ серого цвета, функцию извлечения и морфологического и фотометрического охарактеризования подозрительных зон.

Наконец, функция классификации и идентификации путем сопоставления подозрительных зон с библиотекой изображений этого устройства служит для различения дефектов типа "недотравливание" или "перетравливание" или дефектов, присущих стальной полосе, или отсутствия дефектов.

Система обследования внешнего вида поверхности в установке согласно изобретению позволяет непрерывно исследовать всю ширину движущейся полосы. В качестве такой системы обследования внешнего вида поверхности можно использовать систему, описанную в международной патентной заявке WO2006/134259.

Кроме того, система измерения состояния поверхности, применимая в установке согласно изобретению, может в принципе состоять из оптического устройства, которое обладает следующими функциями:

функция обработки сигнала (FTS), позволяющая обнаруживать изменения по меньшей мере одной характеристики профиля (случай 1), или рассеяния (случай 2), или спектра отраженного света (случай 3) подозрительных зон,

функция классификации (FC) путем сопоставления подозрительных зон с базой данных, способная различать дефекты и отсутствие дефектов.

Эта система измерения состояния поверхности позволяет непрерывно осматривать по меньшей мере одну линию, расположенную в середине ширины движущейся полосы, и предпочтительно три линии, одна из которых расположена на середине ширины полосы, а две другие в зоне, находящейся между третью и четвертью ширины полосы, считая от каждой кромки протравленной полосы.

В качестве оптического устройства, подходящего для применения в системе измерения состояния поверхности полосы согласно изобретению, рекомендуется линейный или точечный сканер с лазерной триангуляцией, действующий либо измерением профиля (случай 1), либо рассеиванием (случай 2), или, альтернативно, оптическое устройство с аксиальной хроматической аберрацией (случай 3).

Если используется сканирующее устройство с лазерной триангуляцией, действующее путем измерения профиля, то оно оценивает состояние поверхности протравленной полосы путем измерения профиля поверхности, освещаемой лучом лазера.

Лучом сканирующего лазерного устройства может быть или линия (тогда говорят линейном сканирующем устройстве или лазерном устройстве линейного сканирования), или точка (тогда говорят о лазерном устройстве точечного сканирования).

Если используется сканирующее устройство с лазерной триангуляцией, производящей рассеивание, то оно оценивает состояние поверхности протравленной полосы путем испускания по меньшей мере двух лучей с разными углами падения, в этом случае состояние поверхности протравленной полосы оценивается по обнаружению разницы преломления пучков освещенной поверхностью.

Если используется оптическое устройство с аксиальной хроматической аберрацией, то оно оценивает состояние поверхности протравленной полосы путем спектрального анализа света, сфокусированного на поверхность, освещаемую белым светом оптическим устройством.

Оптическое устройство системы измерения состояния поверхности согласно изобретению благоприятно устанавливается выше центра протравленной полосы.

Согласно первому, особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, используются два лазерных сканирующих устройства, или лазер с дисперсионным резонатором, или оптическое устройство с аксиальной хроматической аберрацией, которые расположены предпочтительно выше движущейся полосы, на расстоянии от ее краев (или кромок), составляющем от четверти до трети ширины полосы.

Согласно второму варианту осуществления изобретения, также особенно выгодному, используются два лазерных сканирующих устройства, которые установлены выше протравленной полосы на расстоянии от ее краев (кромок), составляющем от четверти до трети ее ширины и которые соединены с другим устройством того же типа, установленным выше центра полосы.

Наконец, система управления установкой предпочтительно способна также посылать данные на центральную систему управления, контролирующую управление установками преобразования полосы за и/или перед указанной установкой травления.

Другие выгодные характеристики изобретения проявятся в следующем описании некоторых вариантов осуществления, данных в качестве простых примеров и показанных на приложенных чертежах, где:

- фиг.1 является принципиальной схемой примера установки линии непрерывного травления согласно уровню техники,

- фиг.2 является принципиальной схемой примера устройства фрагментации оксидов, известного в уровне техники и предназначенного для применения в установке непрерывной линии травления,

- фиг.3 является принципиальной схемой примера устройства травления, известного в уровне техники и предназначенного для применения в установке непрерывной линии травления,

- фиг.4 является принципиальной схемой примера промывочной установки 15, известной в уровне техники и предназначенной для применения в установке непрерывной линии травления,

- фиг.5 является принципиальной схемой примера установки непрерывной линии травления,

- фиг.6 является блок-схемой, показывающей разные фазы общего процесса управления способа по изобретению.

Одинаковые элементы, показанные на фиг.1-6, обозначены одинаковыми позициями для ссылок.

Установка непрерывной линии травления 1, показанная на фиг.1, была описана ранее в связи с предшествующим уровнем техники.

Таким же образом, устройство фрагментации 12, показанное на фиг.2, устройство травления 12, показанное на фиг.3, а также промывочная установка 15, показанная на фиг.4, также были описаны выше в связи с предшествующим уровнем техники.

Установка травления согласно изобретению, показанная на фиг.5, содержит, в частности:

- устройство 11 фрагментации оксидов, образованных на поверхности стальной полосы 2 во время горячей прокатки,

- устройство травления 12 для реакции кислоты с оксидами, и

- промывочную установку 15 для удаления кислоты (в частности, соляной кислоты) и хлоридов железа, присутствующих на поверхности полосы.

Устройство фрагментации 11, устройство травления 12 и промывочная установка 15 расположены последовательно в установке 1 травления согласно изобретению, чтобы полоса 2, которую требуется протравить, последовательно проходила в своем непрерывном движении в установке травления 1 через устройство фрагментации 11, затем через устройство травления 12 и промывочную установку 15.

В качестве устройства фрагментации 11, подходящего для применения в установке согласно изобретению, можно, в частности, использовать устройство, показанное на фиг.2, которое содержит, в частности:

- исполнительные механизмы 45111, 451112, контролирующие чередование 1112 рабочих валков 111 через разность высоты 1111 между самым нижним рабочим валком(ами) и самым верхним рабочим валком(ами), между которыми выравнивается полоса 2, и

- приводной механизм 451113, контролирующий растягивающее усилие 451113, прикладываемое между входными 113 и выходными 114 натяжными роликами.

В качестве устройства травления 12, которое может применяться в установке 1 согласно изобретению, показанной на фиг.5, рекомендуется устройство, показанное на фиг.3, к которому добавлено:

- устройство добавления кислоты 135 на уровне последнего, считая в направлении движения 3 полосы 2, резервуара-хранилища 134 и совокупность средств измерения параметров управления травлением 431212, 431222, 431232, 431242, 431313, 431323, 431333, 431343, 431314, 431324, 431334, 431344 и

- совокупность исполнительных механизмов 451311, 451311a, 451311b, 431321, 451321a, 451321b, 451331, 451331a, 451331b, 431341, 451341a, 451341b, действующих на указанные параметры управления травлением.

Средства измерения 431212, 431222, 431232, 431242, 431313, 431333, 431343, 431314, 431324, 431334, 431344 параметров управления травлением содержат:

- средства измерения температуры 431212, 431222, 431232, 431242 травильного раствора 1211, 1221, 1231, 1241, содержащегося в разных травильных ваннах 121, 122, 123, 124,

- средства измерения плотности 431313, 431323, 431333, 431343 травильного раствора 1211, 1221, 1231, 1241 в указанных резервуарах-хранилищах 131, 132, 133, 134, и

- средства измерения электропроводности 431314, 431324, 431334, 431344 травильного раствора 1211, 1221, 1231, 1241 в указанных резервуарах-хранилищах 131, 132, 133, 134.

В установке травления 1 согласно изобретению исполнительные механизмы 451311, 451311a, 451311b, 451321, 451321a, 451321b, 451331, 451331a, 451331b, 451341, 451341a, 451341b, способные воздействовать на параметры управления травлением, содержат установки перекачки и разогрева 451311, 451321, 451331, 451341, каждая из которых соединена с травильной ванной 121, 122, 123, 124 и каждая из которых содержит:

- теплообменник 451311a, 451321a, 451331a, 451341a для контроля температуры травильного раствора 1211, 1221, 1231, 1241 в контуре рециркуляции 132 устройства травления 12 и

- насос 451311a, 451321b, 451331b, 451341b для контроля расхода травильного раствора 1211, 1221, 1231, 1241 в контуре рециркуляции 13 устройства травления 12, и

- насос 451351 для контроля расхода добавленной кислоты 135 на уровне последней, считая в направлении движения 3 полосы 2, ванны-хранилища 134.

В качестве промывочного устройства, подходящего для применения в установке согласно изобретению, показанной на фиг.4, можно использовать устройство, показанное на фиг.4, которое содержит:

- совокупность распылительных устройств 151, 152, 153, 154, 155, которые снабжаются деминерализованной водой для промывки, расположенные так, чтобы можно было разбрызгивать воду на полосу 2 на две ее стороны 21, 22,

- совокупность сточных баков 1511, 1521, 1531, 1541, 1551, каждый из которых расположен под устройством распыления 151, 152, 153, 154, 155, излишек которых переливается в соседний бак, образуя каскад, текущий в направлении, противоположном направлению движения 3 полосы 2,

- роликовые устройства обезвоживания 1501, 1502, расположенные на входе и на выходе промывочной установки 15, а также роликовые устройства обезвоживания 1512, 1523, 1534, 1545, расположенные между каждой батареей разбрызгивающих устройств 151, 152, 153, 154, 155.

Устройство промывки 15, показанное на фиг.5, содержит, кроме того (в сравнении с показанным на фиг.4 устройством промывки 15 согласно уровню техники):

- основное устройство добавления деминерализованной воды 1504 для питания промывочной водой устройства распыления 151, 152, 153, 154, 155 промывочной установки,

- два дополнительных устройства добавления деминерализованной воды 1534, 1544 для питания, в зависимости от потребности, третьего 153 и четвертого 154 устройства распыления, считая в направлении движения 3 полосы 2,

- устройства добавления кислоты 1515, 1525, 1535 в первые сточные баки 1511, 1521, 1531 промывочной установки 15, считая в направлении движения 3 полосы 2, и

- устройства добавления щелочного продукта 1536, 1546 в третий 1531 и четвертый 1541 сточный бак промывочной установки 15, считая в направлении движения 3 полосы 2.

Кроме того, устройство промывки 15 установки, показанной на фиг.5, содержит средства измерения 431512, 431522, 431532, 431542, 431552, 431553, 431554 параметров управления промывкой и исполнительные механизмы 4515151, 4515251, 4515351, 4515361, 4515461, 4515341, 4515441, 4515041, 4515042, способные воздействовать на эти параметры управления промывкой.

Средства измерения 431512, 431522, 431532, 431542, 431552, 431553, 431554 параметров управления промывкой, позволяющие привести в состоянии работы устройства промывки 15, содержат:

- средства измерения pH 431512, 431522, 431532, 431542, 431552 промывочной воды в сточных баках 1511, 1521, 1531, 1541, 1551 промывочной установки 15,

- средства измерения электропроводности 431553 промывочной воды, содержащейся в последнем, считая в направлении движения 3 полосы 2, сточном баке 1551,

- средства измерения температуры 431554 промывочной воды, содержащейся в последнем, считая в направлении движения 3 полосы 2, сточном баке 1551.

Исполнительные механизмы 4515151, 4515251, 4515351, 4515361, 4515461, 4515341, 4515441, 4515041, 4515042, способные воздействовать на параметры промывки, содержат:

- насосы 4515151, 4515251, 4515351 для контроля расхода кислоты, поступающей из указанных устройств добавления кислоты 1515, 1525, 1535,

- насосы 4515361, 4515461 для контроля расхода щелочного продукта, поступающего из устройств добавления щелочного продукта 1536, 1546,

- насосы 4515341, 4515441 для контроля расхода деминерализованной воды, идущей из дополнительных устройств добавления деминерализованной воды 1534, 1544,

- насос 4515041 для контроля расхода деминерализованной воды из основного устройства добавления деминерализованной воды 1504,

- теплообменник 4515042 для контроля температуры деминерализованной воды, идущей из основного устройства добавления деминерализованной воды 1504.

Установка 1 согласно изобретению содержит, кроме того, на выходе промывки и сушки систему обследования 5 полосы 2, разделяющуюся на:

систему обследования внешнего вида поверхности 51 и

систему измерения состояния поверхности 52.

Система обследования внешнего вида поверхности 5 полосы 2 предпочтительно содержит:

устройство освещения 511 движущейся полосы 2, которое сопряжено с

устройством получения изображения 512,

функцией обработки изображений 513,

функцией 514 распознавания контуров или границ серого цвета,

функцией 515 выделения и морфологического и фотометрического охарактеризования подозрительных зон, и

функцией 516 классификации и идентификации подозрительных зон путем сопоставления с библиотекой изображений, причем эта функция 516 позволяет различать дефекты типа "недотравливания" или типа "перетравливания" или же дефекты, присущие стальной полосе 2, и наконец, обнаруживать отсутствие дефектов.

Система измерения состояния поверхности 52 благоприятно содержит:

оптическое устройство 521 для непрерывного исследования по меньшей мере одной линии движущейся полосы 2,

функцию обработки сигнала 522, и

функцию классификации 523 путем сопоставления подозрительных зон с базой данных, причем эта функция 523 позволяет различать дефекты и отсутствие дефектов.

Система измерения состояния поверхности 52 позволяет непрерывно осматривать по меньшей мере одну линию, находящуюся на середине ширины движущейся полосы 2, предпочтительно три линии, расположенные по дуге одна в середине ширины полосы, а для двух других центров в зоне, находящейся между третью и четвертью ширины полосы, считая от каждой кромки (или края полосы).

Совокупность средств измерения 43 установки 1 и совокупность исполнительных механизмов 45 с фиг.1 управляются централизованной системой управления 4, которая позволяет контролировать травление посредством глобального процесса, который включает:

- непрерывное измерение 43101, 43102 по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанное измерение проводится в ходе травления;

- непрерывный расчет 43200 по меньшей мере части параметров управления травлением, причем указанный расчет проводится в ходе травления;

- предварительную подготовительную фазу 4101, 4102, которая реализуется до или в начале травления, в ходе которой глобальный процесс управления 4000 определяет 4101 и посылает 4102 команды предварительной регулировки 411 на совокупность исполнительных механизмов 45 с помощью аналитической модели, которая может быть связана с предсказательной системой управления,

- фазу управления 4201, 4202, которая осуществляется во время травления, в ходе которой глобальный процесс управления 4000 определяет 4201 и посылает 4202 оптимизированные управляющие команды на совокупность исполнительных механизмов с помощью предсказательной системы управления; и

- непрерывное обследование 5001, 5002 поверхности полосы 2, которое ведет к определению 5001 и отправке 5002, в случае недотравливания, сигнала тревоги (500) на фазу управления 4201, 4202, которая ступенчато снижает скорость движения V полосы 2 до скорректированной скорости движения V_cor, причем ступенчатое уменьшение скорости движения V проводится до тех пор, пока состояние полосы 2 не будет оценено как удовлетворительное при обследовании 5001, 5002 поверхности полосы 2.

Модуль подготовки 41 реализует подготовительную фазу 4101, 4102 способа по изобретению, которая предпочтительно содержит следующие операции:

- получение данных о состоянии 450, идущих 4501 от исполнительных механизмов 45, эксплуатационных данных 413 и целевых значений 412 параметров управления, установленных аналитической моделью для оптимизации травления полосы 2;

- установление 4101 команд предварительной регулировки 411 каждого приводного механизма 45;

- направление 4102 на каждый приводной механизм 45 команд предварительной регулировки 421;

- установление 4103 входных данных 414 для фазы управления 4201, 4202;

- направление 4104 указанных входных данных 414 на фазу управления 4401.

Модуль расчета осуществляет фазу расчета 43200 разных концентраций кислоты 4321 и железа 4322 в травильном растворе 1211, 1221, 1231, 1241, циркулирующем в устройстве травления 12.

Модуль управления 42 реализует фазу управления 4401, 4402, которая содержит следующие операции:

- непрерывное получение в режиме реального времени данных о состоянии 450, идущих 4502 от исполнительных механизмов 45, информации, идущей 4300 от средств измерения и расчета 43, и входных данных 414 для фазы управления 4201, 4202, устанавливаемых в ходе подготовительной фазы 4101, 4102;

- установление 4201 оптимизированных управляющих сигналов 425 на каждый приводной механизм 45;

- направление 4202 указанных управляющих сигналов 421 на исполнительные механизмы 45.

Система обследования поверхности 5 проводит фазу обследования поверхности полосы 2 на выходе установки травления путем оптического обследования 5001 внешнего вида поверхности полосы 2 с одной стороны и измерением колебаний состояния поверхности полосы 2.