極薄規(guī)格連退鍍錫板羽痕缺陷控制技術(shù)

韓驗龍 楊金昭 齊海峰 金 琳 孫祖乾

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司冷軋作業(yè)部，河北 唐山 063210）

0 前言

雙機架平整是鍍錫板連續(xù)退火生產(chǎn)的重要工序，其主要作用是消除退火帶鋼的屈服平臺，調(diào)整帶鋼的力學(xué)性能，改善帶鋼的板形，通過二次冷軋進一步提高帶鋼強度，生產(chǎn)更薄規(guī)格的產(chǎn)品，并使帶鋼表面達到一定的粗糙度[1]。某公司1420 連退線DCR 機組產(chǎn)品以超薄鍍錫產(chǎn)品用板為主，其產(chǎn)品主要為鍍錫基板T1-T5、DR 二次冷軋材，產(chǎn)品寬度為700mm～1280mm，厚度 為0.12mm～1.0mm。在生產(chǎn)過程中由于二次冷軋鍍錫基板規(guī)格較薄，頻繁出現(xiàn)羽痕缺陷[2]，嚴(yán)重影響了平整機的質(zhì)量和帶出品率，需要重點解決羽痕缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 羽痕產(chǎn)生原因

鍍錫事業(yè)部連退雙機架平整軋制帶鋼出現(xiàn)的羽痕形狀為板面出現(xiàn)羽毛狀或肋排狀痕跡，帶鋼在橫向長度上產(chǎn)生了不均勻延伸，相差較大的不均勻延伸會有明顯分界線，這個分界線進入平整機產(chǎn)生了羽痕[3-4]。圖1為帶鋼表面上出現(xiàn)的典型羽痕缺陷圖，從圖中不難看出羽痕缺陷沿軋制方向產(chǎn)生于帶鋼上、下表面，形貌類似羽毛狀和助排狀，與帶鋼軋制方向呈10°～30°角，手能明顯感覺到缺陷存在，并且缺陷產(chǎn)生表面距離較長，統(tǒng)計每月因羽痕缺陷判定的帶出品量（廢品量）為256t，這樣嚴(yán)重影響公司的經(jīng)濟效益。

圖 1 典型的羽痕缺陷圖

圖 2 帶鋼寬度方向的應(yīng)力分布

通過鋼種的實驗比對，再經(jīng)過對張力設(shè)定，板形預(yù)設(shè)定，帶鋼在輥縫內(nèi)的受力以及彎輥力調(diào)節(jié)進行分析，確定了雙機架平整機生產(chǎn)極薄規(guī)格帶鋼時產(chǎn)生羽痕缺陷的原因有5 點，分別如下：①前道工序酸軋來料為貼邊浪，與板型有關(guān)；②雙機架平整機設(shè)定張力太小，導(dǎo)致帶鋼拉伸不直；③CVC 竄輥數(shù)值調(diào)整不合理，導(dǎo)致應(yīng)力不均，產(chǎn)生中浪；④彎輥力的控制邏輯不合理，導(dǎo)致彎輥力力值過大，產(chǎn)生中浪；⑤平整機彎輥力限幅值的缺陷，將產(chǎn)生羽痕。只有進行詳細分析產(chǎn)生羽痕的根本原因，才能進一步為消除羽痕問題提出可行性的方法。1）前道工序為酸軋來料，而酸軋來料存在貼邊浪，浪形位于距離邊部30mm～50mm 位置，幅值幅值5IU～10IU 的貼邊浪。該肋浪的產(chǎn)生可能和來料板形相關(guān)，同類企業(yè)中寶鋼酸軋板形低速段<25IU，加減速段<20IU，穩(wěn)定段<10IU。因此加強來料板形也很重要，另外竄輥位置設(shè)定不合理也是原因之一[5-6]。2）原定雙離線平整機設(shè)定張力值較小，導(dǎo)致進入1#機架輥縫帶鋼不平直，且由于小張力情況下臨界翹曲應(yīng)力值減少，使平整機易出現(xiàn)浪形趨勢進入輥縫出現(xiàn)羽痕。3）由于CVC 竄輥使用不合理，對罩退T 料使用較大的竄輥數(shù)值。罩退T 料如圖 2 所示。圖中（a）、（b）軋輥凸度大，WR（工作輥）彎輥的絕對值就大，同時板形儀為了調(diào)整實物板形貼近于目標(biāo)曲線，使用較小的工作輥彎輥力，雖然整體實際板形和板形目標(biāo)曲線偏差趨近于0，但是由于應(yīng)力分布不均勻，中部和邊部應(yīng)力增加[7]，導(dǎo)致帶鋼中部出現(xiàn)羽痕缺陷。因此需要優(yōu)化CVC 竄輥參數(shù)值。4）產(chǎn)生羽痕缺陷一般位于帶鋼減速后，當(dāng)速度到達穿帶速度60m/min 時，此時平整機軋制力較低（1100kN～1300kN），同時彎輥力較大，極易產(chǎn)生中浪，出現(xiàn)中部羽痕[8]。軋制力低可能和軋輥粗糙度使用有關(guān)，而彎輥數(shù)值較低，可能和L2 彎輥預(yù)設(shè)定以及加減速彎輥控制有關(guān)，所以彎輥力的優(yōu)化是必然的，合理的邏輯控制可以消除中部羽痕。5）由于1#機架彎輥限幅導(dǎo)致中浪的產(chǎn)生，分析光整機程序中的彎輥力限幅，在軋制帶鋼的過程中，彎輥力不能降低，AFC（自動板型控制）系統(tǒng)不能消除中浪缺陷，最終產(chǎn)生羽痕。

2 消除羽痕的措施

連退電鍍板羽痕缺陷是雙機架平整輥縫隙中的帶鋼受到不穩(wěn)定的延伸率軋制時產(chǎn)生的，出現(xiàn)羽毛狀或肋排狀的羽痕缺陷。深入分析，逐步得到解決措施：①需要優(yōu)化1#機架入口和出口張力設(shè)定；②優(yōu)化彎輥力前饋；③限幅彎輥力；④酸軋來料目標(biāo)模式切換；⑤竄輥優(yōu)化。上一道工序酸軋來料為薄料，在調(diào)整雙機架平整張力及軋制力時，有可能會出現(xiàn)嚴(yán)重邊浪，要及時打開雙機架平整以免斷帶，可通過上述5 種措施方法來消除羽痕。下面筆者一一研究這5 種具體措施。

2.1 優(yōu)化1#機架入口和出口張力設(shè)定

連退電鍍板羽痕缺陷是在進入雙離線平整1#機架時產(chǎn)生的，所以有必要優(yōu)化1#機架的入口和出口的張力值。根據(jù)張力設(shè)定基本原則，張力達到屈服極限σS，能均衡帶材寬度方向的延伸。多輥平整機中采用的單位張力取決于冷軋加工硬化程度，一般單位張力為σS的20%～60%。

穩(wěn)定軋制過程需要極大的單位張力及總張力[9]，針對T 料，羽痕主要產(chǎn)生在帶頭尾的部位，而該鋼種規(guī)格的帶鋼增加了平整機1#機架入口和出口的單位張力設(shè)定值的25%～30%，單位張力為設(shè)定變形抗力的50%，以便減少羽痕缺陷。圖3 為連退T3 料調(diào)整前后對比圖（帶鋼規(guī)格：0.25mm×835mm，即厚×寬）。調(diào)整后比調(diào)整前增大了1#機架入口側(cè)的張力值13kN，1#機架出口側(cè)的張力值增加了33kN，2#機架出口側(cè)張力值不變依然為90kN。

圖3 調(diào)整前后連退T3 料的單位張力對比

2.2 優(yōu)化彎輥力前饋程序

連退鍍錫板在彎輥力控制方面采用的是前饋控制。前饋控制系統(tǒng)是根據(jù)擾動或給定值的變化按補償原理來工作的控制系統(tǒng)，其特點是當(dāng)擾動產(chǎn)生后，被控變量彎輥力輸出還未變化以前，根據(jù)擾動作用的大小進行控制，以補償擾動作用對被控變量的影響。前饋控制系統(tǒng)運用得當(dāng)，可以使被控變量的擾動消滅在萌芽中，使被控變量不會因給定值變化或擾動作用而產(chǎn)生偏差，前饋控制比反饋控制更能及時地進行預(yù)判，并且不受系統(tǒng)滯后的影響。為了減少帶尾降速過程中由于軋制力減少導(dǎo)致的一級AFC 彎輥變化速率過慢，中浪來不及調(diào)整，進而導(dǎo)致板形突變以及中浪過大導(dǎo)致板面中部羽痕缺陷，需要增加軋制力彎輥力前饋系數(shù)，經(jīng)過多次實驗得出最合適的值，由原來的1%增大到2.5%。圖4 為1#機架軋制力彎輥力邏輯控制圖，前饋條件由4 個方面組成：①實際軋制力；②軋制力彎輥力系數(shù)；③積分系數(shù)；④轉(zhuǎn)化百分比對值；經(jīng)過實驗①③④優(yōu)化效果不明顯，而將程序中的1#機架的軋制力彎輥力前饋系數(shù)從1%調(diào)整為2.5%，有助于消除帶鋼表面羽痕缺陷。

圖 4 調(diào)整軋制力彎輥力前饋邏輯圖

2.3 調(diào)整最小彎輥力限幅

雙離線平整機生產(chǎn)普板以及T3 料為主，延伸率與軋制力較低，同時使用CVC2 輥形。CVC 等效凸度為-0.1mm 至0.2mm，當(dāng)使用0mm 竄輥時，軋輥凸度為50μm。

此軋輥凸度在軋制力較低的情況下，板型容易出現(xiàn)中浪。所以1#機架需要AFC，2#機架需要操作工手動降低彎輥至負彎，該方法可以有效地消除中浪。

在使用負彎輥力消除中浪過程中，帶鋼受到不同軋制力下彎輥力限幅的影響，導(dǎo)致AFC 手動調(diào)整，較大的負彎輥力無法使用，中浪不能完全消除，所以有必要優(yōu)化彎輥力限幅。

彎輥力程序調(diào)整位于TP_1/50_WRB/30_REF_D4 中，對彎輥限幅前、后調(diào)整如表1 所示。

表1 調(diào)整不同軋制力下的彎輥下限

2.4 調(diào)整酸軋來料目標(biāo)曲線

前道工序由酸軋?zhí)峁﹣砹?，所以有必要?yōu)化前道工序的控制模式。當(dāng)前道工序酸軋采取中浪控制的模式時，容易產(chǎn)生貼邊浪，這樣極易在帶鋼頭尾產(chǎn)生羽痕。目前，優(yōu)化的方法是將部分酸軋來料控制方式由中浪模式修改成邊浪控制模式，根據(jù)表2 中的數(shù)值進行控制。

表2 修改的酸軋來料目標(biāo)參數(shù)

2.5 調(diào)整平整機竄輥參數(shù)和目標(biāo)曲線

為了防止由于來料肋部相對延伸差較大而絕對浪形不大以及中部延伸過多導(dǎo)致的帶頭尾羽痕，進行以下改進。表3 為供給鍍錫產(chǎn)線的品種板形目標(biāo)曲線，將幅值從0IU 變?yōu)榉?IU 的邊浪模式，模式的切換消除了大邊浪的產(chǎn)生，也相對減少了帶鋼的頭尾羽痕的產(chǎn)生。

表3 供給鍍錫線的板形目標(biāo)參數(shù)

針對薄帶鋼中部延伸率較大的問題，可對離線雙機架平整的1#WR（工作輥彎輥力）、CVC 竄輥參數(shù)進行優(yōu)化，優(yōu)化后通過控制版型來消除大延伸率的問題，參數(shù)數(shù)值如表4所示。通過張力控制、彎輥調(diào)整、程序優(yōu)化，有效減少了羽痕缺陷。

表4 DCR 軋機采用的CVC 竄輥和彎輥數(shù)據(jù)優(yōu)化表

先后經(jīng)過上述5 種方法優(yōu)化連退鍍錫板，徹底減少了連退鍍錫板羽痕的產(chǎn)生。從圖5 能直觀地看出來，公司的帶出品量由1 月份的256t/月降低至6 月份的18t/月，逐月降低帶出品率，消除羽痕的效果較為明顯。這樣不僅提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足了客戶的要求，也增加了公司的經(jīng)濟效益。

圖5 1～6 月羽痕帶出品量圖

3 結(jié)論

通過上述綜合分析，連退鍍錫板薄帶鋼羽痕缺陷出現(xiàn)原因為帶鋼在橫向長度上產(chǎn)生了不均勻延伸產(chǎn)生明顯分界線，分界線進入雙離線機架平整機，產(chǎn)生了不均與變形。筆者研究發(fā)現(xiàn)，通過增加入口、出口設(shè)定張力的25%～30%，將軋制力前饋系數(shù)增加至2.5%，優(yōu)化不同雙離線平整機軋制力的彎輥限幅，調(diào)整前道工序酸軋機組控制模式、平整機組竄輥參數(shù)和目標(biāo)曲線等措施，有效減少了羽痕帶出品，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。