用于锌池中有效铝控制的系统的制作方法.docx

用于锌池中有效铝控制的系统的制作方法专利名称：用于锌池中有效铝控制的系统的制作方法技术领域：本发明涉及热镀锌，特别涉及一种用于锌池中有效铝控制的系统背景技术： 在热浸镀锌工艺过程中，在锌池中加入适量铝后，可使镀锌钢板GI和镀锌退火钢板GA的表面上快速形成一层Fe2Al5化合物层，阻止铁锌化合物的形成，降低合金层厚度，改善镀层表面质量，提高镀层的韧性和结合强度及可加工性但铝含量过低时，镀层厚度过大，产品成型性能低，锌池中会形成FeZn10底部锌渣；而铝含量过高，会使镀层不完整，影响镀锌产品的退火工艺和可焊接性因此快速、精确测定锌池中的铝量从而控制锌池中的有效铝非常重要用传统的取样化学分析的方法所测试得出的含铝量是锌池中所含的各种铝的化合物的总含铝量，而不是实际起作用的溶解在锌液中的有效铝的含铝量；而且，这种取样分析的方法所耗时间长，不能迅速反映锌池中的有效铝含量国外一些从事镀锌的研究者，试图通过各种方法滤掉化合物，即锌渣颗粒，但作用不大要想避免化学分析过程中不含有锌渣，几乎不可能达到镀锌工作者还通过化学分析的结果，总结了许多求解有效铝的经验公式，力图利用这些公式，从总铝中减去化合物的部分，得到有效铝，显然，这种方法比较粗糙，缺乏热力学依据。

而Fe-Zn-Al三元体系相图为精确测量有效铝提供了热力学依据，尤其是与镀锌相关的富锌部分关系密切研究者在进行Fe-Zn-Al三元合金体系富锌端研究的同时，提出了铁溶解度曲线但大多数研究者提出的曲线都不够准确国外研究者Tang将热力学分析和实验数据结合起来用一些公式分段来描述铁溶解度曲线，Tang[1]分三段对铁溶解度曲线进行了研究与讨论，Tang分别研讨了η、δ、ζ与液相平衡的铁溶解度曲线的表达式Tang在前人评估相图[2-3]的基础上，提出了铁在液态锌中的溶解度满足(Eq 9)(见原文，下同)方程式他用一个公式(Eq 9)式描述了ζ和δ的液相线，并将其溶解度的转换关系固定为1.22(见eq17)他的这种描述是不够精确的根据热力学关系和Zn-Fe[4]评估相图信息，δ-liq平衡时的铁溶解度与ζ-liq平衡时的比例关系随温度而变化对于η而言，事实上，不论是早期Urednicek和Kirkaldy[5]的研究，还是近年来Chen[6]的研究，对于Fe2Al5Znx的组成，其中锌的含量始终是不可忽略的Tang[1]提出式(Eq 3)的同时作了简化Fe2Al5Znx中实际上是溶有锌的，它必将取代部分铁和铝原子的位置。

因此，(％Fe)的指数取值小于2，(％Al)的指数取值小于5对于ζ相，在式(Eq 13)中人为地乘上了系数14，以此来反映1molζ相(FeZn13)中含有14个原子，其实质是将ζ相中的铁、锌当成两个组元对于δ相，也是如此，他在求混合吉布斯自由能的时候乘了系数8，这与他的伪二元系热力学模型相矛盾综上所述，Tang的热力学模型只在一定程度上符合热力学的原理，这就迫切需要一种更加严密的技术方案来解决有关镀锌中有效铝测量和控制的问题发明内容本发明的目的在于提供一种基于解决上述问题并运用亚点阵模型分析铁溶解度曲线的方法，重新优化了Fe-Zn-Al富锌部分的铁溶解度曲线，并将其转换为供用户交互输入数据，选择所需产品，输出有效铝含量的主界面，达到控制有效铝含量范围，提醒用户及时调整锌池中的铝含量，而且对于超标的有效铝含量会给出“警告”的用于锌池中有效铝控制的系统本发明的上述目的是这样实现的一种用于锌池中有效铝控制的系统，该系统包括连接于一公知的计算机主机、显示器及其操作单元，其中计算机主机嵌入一带有涉及浸镀温度、总铝含量、总铁含量参数的锌池分析数据输入对话框和有效铝含量输出的主执行器对话按钮以及一个产品类型选择对话框的用于连续镀锌过程中有效铝的计算的主界面。

为了达到控制有效铝含量范围，提醒用户及时调整锌池中的铝含量，实现人机对话，其进一步的措施是所述主界面还包括一锌池渣量分析输出对话框，一有效铝下、上限值输出显项结果的显示卡，一Fe(铁)溶解度图形显示输出对话框，一刷新和退出主执行器的对话按钮以及一叠加的铝含量超出有效铝范围警告对话框所述有效铝含量输出的主执行器对话按钮设有一有效铝含量计算执行器，该计算执行器包括i)用于收集化学分析结果中涉及温度、总铝、总铁的数据分析收集器；ii)用于求解固定成分点，各相边界斜率、共扼线斜率的求解器；iii)用于对化学分析结果是否落在三相区进行是/否判断的判断器；iv)用于对化学分析结果是否落在液相线以下进行是/否判断的判断器；v)用于求解液相线与共扼线交点的求解器；vi)与有效铝含量输出同步显示的文本对话框所述锌池渣量分析输出对话框，进一步包括一个与有效铝含量输出同步工作的联动计算执行器所述锌池渣量分析输出对话框，进一步包括铁溶解度三维曲面要素zeta(wt％)、delta(wt％)、eta(wt％)至少三项用于渣量分析且输出显项结果的显示卡所述产品类型选择对话框，包括使用推荐值和用户自定义至少二项单选按钮的有效铝范围选择初选卡。

所述产品类型选择对话框，包括GA钢板，汽车用镀锌钢板，其它用镀锌钢板至少三项单选按钮的产品类型选择复选卡所述Fe(铁)溶解度图形显示对话框包括设有至少二个图谱界面输出同步执行器按钮一个为二维曲线谱界面输出同步执行器按钮，一个为三维曲线谱界面输出同步执行器按钮本发明采用以热力学为基础，运用亚点阵模型分析并创建了模拟铁溶解度曲线，选用Matlab程序语言设计将其嵌入公知的计算机中，实现锌池中有效铝含量的控制，将有效铝含量、锌渣种类及质量百分比直接显示在用户界面上的技术方案，克服了传统用化学分析总铝的结果代替有效铝的结果的技术偏见使本发明具有(1)可准确计算Knee Point点的值，推荐最优的有效铝含量范围，对于超标的有效铝的含量程序会给出警告，提醒用户及时调整锌池中的铝含量2)降低了锌池中取样要求由于本发明的系统实际上是从所取的样品中减掉了锌渣含量，测得的是有效铝，它不会随着试样中带入的锌渣量的多少而减少有效铝测量的精度3)将热力学分析成功应用于锌池中有效铝含量的控制，实现了该领域的系统化、功能化和高效化本发明可作为镀锌厂和冶炼厂管理锌池的实用工具以下结合附图对本发明的优选实施方式进行具体描述图1为本发明的主界面示意图。

图2为图1中的有效铝含量输出和警告提醒界面示意图图3为图1中的铁溶解度二维曲线谱界面同步输出示意图图4为图1中的铁溶解度三维曲线谱界面同步输出示意图图5为本发明中有效铝采样和输出流程示意图图6为本发明中有效铝含量计算执行器流程示意图图7为应用于本发明中的Matlab语言的部分源程序示意图图8为本发明中锌池渣量分析输出对话框流程示意图图9为本发明中铁溶解度创建过程流程示意图图10为本发明中回归结果与实验值的比较示意图具体实施例方式参见附图，用于锌池中有效铝控制的系统，在启动计算机主机、显示器及其操作单元等系统后，该系统初始化后出现一嵌入计算机主机的主界面，该主界面包括a)用于输入涉及锌池分析数据的浸镀温度、总铝含量、总铁含量参数的对话框，b)用于执行系统各项操作的有效铝含量输出的主执行器对话按钮，c)一个产品类型选择对话框主执行器设有四个子执行器，分别为有效铝含量计算执行器，锌池渣量分析输出对话执行器，Fe(铁)溶解度图形输出对话执行器，铝含量超标警告对话执行器有效铝含量计算执行器，包括一数据收集器，该数据收集器执行涉及对热力学中温度、总铝、总铁的参数分析、收集；即该数据收集器是将根据在镀锌现场取样后进行化学分析，并将分析结果——总铝，总铁，锌池温度直接输入界面对应的文本框中执行人机对话的过程。

在镀锌生产中，镀锌温度一般在700-850K含量时，铝含量一般控制在0.2wt％以内，其中，在GA生产中，铝含量的控制范围更窄；在正常的GI、GA生产过程中，由于锌池中温度、浓度的波动，都会导致锌池中各处锌渣的积聚和转换，特别是在GI与GA切换或加锌锭时，这一现象更加突出，在GI与GA切换或加锌锭时，由于铝含量的增加，部分底渣转变为浮渣，一部分颗粒落到钢板上，会严重影响钢板的表面质量为了克服前述缺陷，采用精确计算和控制锌池中的有效铝含量以及测定锌池在各状态下的铝的浓度分布的方案可以使其得到解决GA生产中一般将有效铝成分控制在稍高于δ-η-L三相共存点，即KneePoint点的范围内，这样得到的化合物为Fe2Al5Znx，其密度较小，通常为浮渣，将有效铝成分控制在该范围，可避免底渣的产生，减少捞渣的次数，进而提高产品质量Knee Point的确定有赖于精确的铁溶解度曲线的表达，其本质上为两液相边界液相与delta平衡时的(L-δ)液相边界和液相与delta平衡时(η-L)液相边界的交点位置液相线的描述将在下面实施例中进行更详细的描述下面结合主界面，对本发明的具体实施方式进行说明a)在使用时，用户打开主界面，如图1所示，会出现一个交互的操作主界面，将在镀锌现场取样进行化学分析的结果——总铝，总铁，锌池温度直接输入界面对应的文本对话框，本实施例所取的化学分析结果总铝为0.13wt％，总铁为0.08wt％，镀锌温度450为℃。

b)一个产品类型选择对话框的主界面，包括使用推荐值和用户自定义至少二项单选按钮的有效铝范围选择选项卡包括GA钢板，汽车用镀锌钢板，其它用镀锌钢板至少三项复选按钮的产品类型选项卡在产品选择时，用户既可以自定义，还可以使用系统带有的推荐值用户若选择了“用户自定义”，应将允许的有效铝含量的上下限值输入右侧的文本对话框；若用户选择了“使用推荐值”单选按钮，产品类型选项卡设有可供选择的包括GA钢板，汽车用镀锌钢板，其它用镀锌钢板至少三项复选按钮，同时，系统会给出有效铝含量的上下限的值如选择GA钢板复选按钮，系统会给出每一种钢板有效铝含量的上下限的值，如GA钢板为0.128～0.138(质量百分数，下同)，汽车用镀锌钢板为0.143～0.158，其它用镀锌钢板为0.168～0.188c)本实施例选取“使用推荐值”选项中的GA钢板选项，按下“有效铝含量输出”主执行器对话按钮，系统就会将有效铝含量的结果以红色文本显示在对应的有效铝含量输出同步显示对话框中，如图2所示为0.11088如果用户选择“用户自定义”，则有效铝含量的上下限的值的初始状态为空，其值由用户手动输入有效铝含量的上下限在铁溶解度曲线上是由红色虚线表示的，如图3所示。

d)在执行c)项按下“有效铝含量输出”主执行器对话按钮的同时，锌渣含量也以文本形式显示在其对应的文本框中，这一操作和有效铝的计算是同时进行的，如图2所示，锌池渣量分析输出对话框，它包括用于渣量分析的显示卡，此显示卡为铁溶解度三维曲面要素项zeta、delta、eta和对应的渣量分析输出结果显项，本实施例中的化学分析样品执行的结果为锌渣类型为delta，其在锌池中的质量百分含量为0.61252，其余的质量百分比为0由于得到的有效铝的结果——0.11088落在设定的有效铝范围——0.128～0.138的上下限之外，超出了有效铝含量范围，系统会以“铝含量超标警告对话框”的界面形式给出警告提醒，如图2所示e)若要查看有效铝在富锌部分相图的位置，可点击Fe(铁)溶解度图形显示输出对话框中的“二维曲线图谱界面输出同步执行器按钮”，将铁溶解度的二维曲线显示在叠加的另一界面上，如图3所示f)若要查看整个镀锌温度范围内铁溶解度与温度，总铝，总铁的关系，可点击Fe(铁)溶解度图形显示输出对话框中的“三维曲线图谱界面输出同步执行器按钮”，则铁溶解度的三维图形立体地显示在叠加的一界面上，如图4所示g)同时，要进行下次计算，可直接按“刷新主执行器的对话按钮”。

要退出系统，可直接按“退出主执行器的对话按钮”，以关闭该系。