連續(xù)熱鍍鋅線四輥立式鈍化輥涂機系統(tǒng)

高文芳，盧 杰，趙智勇

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063210）

鍍鋅帶鋼，它之所以應用如此廣泛，離不開它自身的良好性能，不僅耐腐蝕性好，不易生銹，而且可以長時間保持外表光亮，這與后期的處理是離不開關系的。其中，鈍化處理是其中非常重要的一道工序。

在熱鍍鋅連續(xù)生產線，鈍化膜厚度控制難度較大，尤其是在排產和輥期變化時，由于鈍化輥涂機拾料輥與涂覆輥在運行過程中因消耗導致輥間壓力變化較大，需要反復調整參數(shù)，每次需要將近1大卷來穩(wěn)定工藝，帶頭鈍化不均的切廢在2噸左右[1]。

目前，冷軋鍍鋅鈍化輥涂機主要是四輥立式輥涂機，它的涂覆輥與拾料輥在運行過程中因使用消耗導致輥間壓力逐漸變小。如果采用涂覆輥和拾料輥間壓力的閉環(huán)控制，就可以使帶鋼表面的鈍化膜厚度更穩(wěn)定，有利于保證關鍵工藝參數(shù)的統(tǒng)一性，避免人為導致的產品質量的差異，當帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時，壓力的執(zhí)行機構的自動調節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。

1 鈍化機自動控制技術

輥涂機的驅動裝置是分三級的，最下層的執(zhí)行機構是電磁閥驅動液壓缸，帶著整個機架動作；中間層是手動旋轉蝸輪蝸桿裝置驅動絲杠行程，帶著涂覆輥動作，調節(jié)涂覆輥和帶鋼之間的嚙合量，當帶鋼表面出現(xiàn)鈍化斑時手動調節(jié)此手輪；最上層也是手動旋轉蝸輪蝸桿裝置驅動絲杠行程，帶著拾料輥動作，調節(jié)拾料輥和涂覆輥之間的壓力，要調節(jié)鈍化膜的厚度，手動調節(jié)此手輪[2]。

要實現(xiàn)壓力的自動調節(jié)，可在后兩級執(zhí)行機構上加裝步進電機帶驅動器來實現(xiàn)。步進電動機不能直接接到工頻交流上工作，而必須使用專用的步進電動機驅動器，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的[3]。

對于涂覆輥的控制屬于位置控制，可以在HMI上由操作人員設定嚙合量，然后PLC將根據(jù)此設定值和步進電機的步距角算出應該個步進電機發(fā)多少個脈沖，通過DP網絡到步進電機的驅動器，驅動器控制步進電機動作，調節(jié)絲杠的行程，從而實現(xiàn)對涂覆輥的位置控制。

對于涂覆輥和拾料輥間的壓力控制，也可以做一個接口到HMI畫面上，將合適的參數(shù)輸入到畫面上，這個值作為控制器的設定值，壓力傳感器讀回來的值當實際值，調用比例積分控制器調節(jié)或者是斬波控制，通過DP網向步進電機的驅動器發(fā)脈沖控制步進電機動作，調節(jié)絲杠的行程，從而實現(xiàn)壓力大小的閉環(huán)控制。根據(jù)經驗，可保證壓力在設定值的±50N內波動。

2 鈍化機自動控制裝置技術要點

鈍化輥涂機主要是四輥立式輥涂式設計，輥涂機可以在垂直運行的帶鋼兩表面正向或反向涂敷化學溶液。帶有兩組安裝在獨立框架上的輥式上下涂頭，每組涂頭帶有1個涂敷輥和1個拾料輥，分別由傳動電機驅動。涂敷輥和拾料輥的位置和平行度調整通過步進電機驅動絲杠實現(xiàn)。兩組涂頭都有液壓缸驅動的快開裝置，焊縫通過時可快速打開涂頭。需要對設備維護時，橫移電機可以驅動整個支架到離線的位置。正常生產時，通過液壓缸鎖緊設備。

涂敷輥校準步進電機編碼器時首先要與OS側的標尺為準，找到零點位置，再用水平尺找到DS側的零點，這兩步做完后將涂機打到維護模式下后點擊校準一秒后編碼器清零，本位置就是零點[4,5]。

拾料輥步進電機在校準時首先以任意一側為基準用水平尺找到輥子兩側水平為止，然后將涂機打到維護模式下點擊校準，輥子會自動后退，直到輥子兩側任意一側接近開關信號來后退停止并自動清零，本位置就是零點。

涂敷輥與拾料之間通過調節(jié)力的大小，來控制涂敷輥涂在帶鋼上料的多少。首先要將力控制在0-6000N這個范圍之內才不會損壞設備，工作狀態(tài)下力控制在1000-4000N屬于正常范圍，具體力的大小要根據(jù)帶鋼厚度、張力、以及客戶要求來確定。

壓力顯示表顯示的是拾料輥與涂覆輥之間的壓力，并且可以通過顯示對象選擇OS或DS側的壓力值，因為輥子在轉動過程中存在周期性的波動力，所以需要在程序中進行濾波，顯示值波動在設定值上下50N波動都是正常的。

位置顯示表顯示的是輥子的實際位置，上升或下降都會通過步進電機的編碼器檢測出并顯示出來，在這里你還可以通過選擇顯示對象選擇OS或DS側的實際位置，偏差小于3mm正常，超出3mm輥子將停止移動，必須將偏差調回3mm內才可以動。需要打到維護模式并且選擇校準這時才可以手動調節(jié)不受限制，但要在機械人員監(jiān)督下進行防止損壞設備。

3 鈍化機自動控制在某鍍鋅線的實際應用

（1）設定壓力和嚙合量的畫面如圖1所示，點擊畫面Chromate-＞Coater彈出對話框，上半部分為壓力設定，分別為二級設定（預留），手動設定，實際設定，實際壓力值和壓力傳感器復位按鈕。下半部分為嚙合量設定，分別為二級嚙合量設定（預留），手動位置設定，實際位置設定，實際值，嚙合量值。

換輥完畢后，帶料輥和涂覆輥處于分離狀態(tài)，需要設定壓力，將預設壓力值輸入對應的手動輸入框，然后到現(xiàn)場操作箱上將黑色旋鈕打到自動模式，同時選擇“上帶料輥”和“下待料輥”，選擇第二排“兩側”按鈕，再選擇“靠近帶鋼”按鈕，涂機會自動調整到設定壓力值。在正常運行時，帶料輥與涂覆輥處于壓靠狀態(tài)，需要改變設定壓力時，將壓力值輸入手動輸入框中，涂機會自動調整到設定壓力值。

需要注意的是，由于在壓力調整、帶料輥向涂覆輥壓靠過程中軌道可能會有卡阻，當設定壓力過小時會出現(xiàn)壓力實際沒有調整到位但帶料輥自動停止情況，因此要求當帶料輥和涂覆輥處于分離狀態(tài)，需要設定壓力時，先將壓力值設定到5KN，待壓力調整到位后再在畫面上輸入預設壓力。

（2）嚙合量設定，需要調整嚙合量時，先將換輥后的實際涂覆輥輥徑輸入到輥徑對話框中，如圖1所示，此時SetP列中顯示的是零位到帶鋼位置的行程，在手動輸入對話框（Manual）中輸入想要的嚙合量與該行程之和。例如SetP中第一個零位到帶鋼位置行程為10.892，想要的嚙合量為2，則再在手動輸入對話框（Manual）對應位置輸入12.892即可。四個框都輸入完成后，到現(xiàn)場操作箱上同時選擇上涂覆輥和下涂覆輥，選擇第二排“兩側”按鈕，再選擇“靠近帶鋼”按鈕，涂機會自動調整到設定嚙合量。

圖1 壓力及嚙合量對話框

（3）當所有數(shù)據(jù)都設置完成后，可以同時選擇4個輥，并選擇雙側，通過操作臺的“靠近帶鋼”按鈕將所有輥都運行到設定位置，當然也可以分別在線。根據(jù)機械要求，若選擇輥單側點動后傳動側與操作側位置差超過4mm，則無法再自動運行，需要點動將兩側找平，方可再自動定位。

操作側與傳動側位置差值在圖1中實際位置（ActV）框中查看，前兩個為上涂覆輥實際位置，當兩者之間差值超過4mm自動運行停止，此時將旋鈕打到手動模式，將數(shù)值大的一側向遠離帶鋼方向或數(shù)值小的一側向靠近帶鋼方向調整。

4 結語

鈍化機輥間壓力實現(xiàn)自動控制，有效的解決了鈍化膜厚度控制的問題。實現(xiàn)涂覆輥和拾料輥之間壓力的閉環(huán)控制，可以使帶鋼表面的鈍化膜厚度更穩(wěn)定，有利于保證關鍵工藝參數(shù)的統(tǒng)一性，避免人為導致的產品質量的差異，在充分滿足高端用戶需求的同時也能夠減少調試參數(shù)的鋼卷用量，當帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時，壓力的執(zhí)行機構的自動調節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。