韓驗(yàn)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(jī)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(tái)，調(diào)整帶鋼的力學(xué)性能，改善帶鋼的板形，通過(guò)二次冷軋進(jìn)一步提高帶鋼強(qiáng)度，生產(chǎn)更薄規(guī)格的產(chǎn)品，并使帶鋼表面達(dá)到一定的粗糙度[1]。某公司1420 連退線DCR 機(jī)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(guò)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(jī)的質(zhì)量和帶出品率，需要重點(diǎn)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(jī)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(zhǎng)度上產(chǎn)生了不均勻延伸，相差較大的不均勻延伸會(huì)有明顯分界線，這個(gè)分界線進(jìn)入平整機(jī)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(lèi)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(jué)到缺陷存在，并且缺陷產(chǎn)生表面距離較長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)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(jì)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(guò)鋼種的實(shí)驗(yàn)比對(duì)，再經(jīng)過(guò)對(duì)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(jìn)行分析，確定了雙機(jī)架平整機(jī)生產(chǎn)極薄規(guī)格帶鋼時(shí)產(chǎn)生羽痕缺陷的原因有5 點(diǎn)，分別如下：①前道工序酸軋來(lái)料為貼邊浪，與板型有關(guān)；②雙機(jī)架平整機(jī)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(guò)大，產(chǎn)生中浪；⑤平整機(jī)彎輥力限幅值的缺陷，將產(chǎn)生羽痕。只有進(jìn)行詳細(xì)分析產(chǎn)生羽痕的根本原因，才能進(jìn)一步為消除羽痕問(wèn)題提出可行性的方法。1）前道工序?yàn)樗彳垇?lái)料，而酸軋來(lái)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(lái)料板形相關(guān)，同類(lèi)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(qiáng)來(lái)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(jī)設(shè)定張力值較小，導(dǎo)致進(jìn)入1#機(jī)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(jī)易出現(xiàn)浪形趨勢(shì)進(jìn)入輥縫出現(xiàn)羽痕。3）由于CVC 竄輥使用不合理，對(duì)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(duì)值就大，同時(shí)板形儀為了調(diào)整實(shí)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(shí)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(dá)穿帶速度60m/min 時(shí)，此時(shí)平整機(jī)軋制力較低（1100kN～1300kN），同時(shí)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?gòu)澼伩刂朴嘘P(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(jī)架彎輥限幅導(dǎo)致中浪的產(chǎn)生，分析光整機(jī)程序中的彎輥力限幅，在軋制帶鋼的過(guò)程中，彎輥力不能降低，AFC（自動(dòng)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(jī)架平整輥縫隙中的帶鋼受到不穩(wěn)定的延伸率軋制時(shí)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(jī)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(lái)料目標(biāo)模式切換；⑤竄輥優(yōu)化。上一道工序酸軋來(lái)料為薄料，在調(diào)整雙機(jī)架平整張力及軋制力時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重邊浪，要及時(shí)打開(kāi)雙機(jī)架平整以免斷帶，可通過(guò)上述5 種措施方法來(lái)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(jī)架入口和出口張力設(shè)定

連退電鍍板羽痕缺陷是在進(jìn)入雙離線平整1#機(jī)架時(shí)產(chǎn)生的，所以有必要優(yōu)化1#機(jī)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(dá)到屈服極限σS，能均衡帶材寬度方向的延伸。多輥平整機(jī)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(guò)程需要極大的單位張力及總張力[9]，針對(duì)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(jī)1#機(jī)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(duì)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(jī)架入口側(cè)的張力值13kN，1#機(jī)架出口側(cè)的張力值增加了33kN，2#機(jī)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(duì)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(dòng)或給定值的變化按補(bǔ)償原理來(lái)工作的控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量彎輥力輸出還未變化以前，根據(jù)擾動(dòng)作用的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響。前饋控制系統(tǒng)運(yùn)用得當(dāng)，可以使被控變量的擾動(dòng)消滅在萌芽中，使被控變量不會(huì)因給定值變化或擾動(dòng)作用而產(chǎn)生偏差，前饋控制比反饋控制更能及時(shí)地進(jìn)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(guò)程中由于軋制力減少導(dǎo)致的一級(jí)AFC 彎輥?zhàn)兓俾蔬^(guò)慢，中浪來(lái)不及調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致板形突變以及中浪過(guò)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(guò)多次實(shí)驗(yàn)得出最合適的值，由原來(lái)的1%增大到2.5%。圖4 為1#機(jī)架軋制力彎輥力邏輯控制圖，前饋條件由4 個(gè)方面組成：①實(shí)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(duì)值；經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)①③④優(yōu)化效果不明顯，而將程序中的1#機(jī)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(jī)生產(chǎn)普板以及T3 料為主，延伸率與軋制力較低，同時(shí)使用CVC2 輥形。CVC 等效凸度為-0.1mm 至0.2mm，當(dāng)使用0mm 竄輥時(shí)，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(jī)架需要AFC，2#機(jī)架需要操作工手動(dòng)降低彎輥至負(fù)彎，該方法可以有效地消除中浪。

在使用負(fù)彎輥力消除中浪過(guò)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(dòng)調(diào)整，較大的負(fù)彎輥力無(wú)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(duì)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(lái)料目標(biāo)曲線

前道工序由酸軋?zhí)峁﹣?lái)料，所以有必要優(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(shí)，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(lái)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(jìn)行控制。

表2 修改的酸軋來(lái)料目標(biāo)參數(shù)

2.5 調(diào)整平整機(jī)竄輥參數(shù)和目標(biāo)曲線

為了防止由于來(lái)料肋部相對(duì)延伸差較大而絕對(duì)浪形不大以及中部延伸過(guò)多導(dǎo)致的帶頭尾羽痕，進(jìn)行以下改進(jìn)。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(duì)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(duì)薄帶鋼中部延伸率較大的問(wèn)題，可對(duì)離線雙機(jī)架平整的1#WR（工作輥彎輥力）、CVC 竄輥參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后通過(guò)控制版型來(lái)消除大延伸率的問(wèn)題，參數(shù)數(shù)值如表4所示。通過(guò)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(jī)采用的CVC 竄輥和彎輥數(shù)據(jù)優(yōu)化表

先后經(jīng)過(guò)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(lái)，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(jì)效益。

圖5 1～6 月羽痕帶出品量圖

3 結(jié)論

通過(guò)上述綜合分析，連退鍍錫板薄帶鋼羽痕缺陷出現(xiàn)原因?yàn)閹т撛跈M向長(zhǎng)度上產(chǎn)生了不均勻延伸產(chǎn)生明顯分界線，分界線進(jìn)入雙離線機(jī)架平整機(jī)，產(chǎn)生了不均與變形。筆者研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)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(jī)軋制力的彎輥限幅，調(diào)整前道工序酸軋機(jī)組控制模式、平整機(jī)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(jì)效益。