極薄規格連退鍍錫板羽痕缺陷控制技術

韓驗龍 楊金昭 齊海峰 金 琳 孫祖乾

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司冷軋作業部，河北 唐山 063210）

0 前言

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

1 羽痕產生原因

鍍錫事業部連退雙機架平整軋制帶鋼出現的羽痕形狀為板面出現羽毛狀或肋排狀痕跡，帶鋼在橫向長度上產生了不均勻延伸，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生了羽痕[3-4]。圖1為帶鋼表面上出現的典型羽痕缺陷圖，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，并且缺陷產生表面距離較長，統計每月因羽痕缺陷判定的帶出品量（廢品量）為256t，這樣嚴重影響公司的經濟效益。

圖 1 典型的羽痕缺陷圖

圖 2 帶鋼寬度方向的應力分布

通過鋼種的實驗比對，再經過對張力設定，板形預設定，帶鋼在輥縫內的受力以及彎輥力調節進行分析，確定了雙機架平整機生產極薄規格帶鋼時產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；②雙機架平整機設定張力太小，導致帶鋼拉伸不直；③CVC 竄輥數值調整不合理，導致應力不均，產生中浪；④彎輥力的控制邏輯不合理，導致彎輥力力值過大，產生中浪；⑤平整機彎輥力限幅值的缺陷，將產生羽痕。只有進行詳細分析產生羽痕的根本原因，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。該肋浪的產生可能和來料板形相關，同類企業中寶鋼酸軋板形低速段<25IU，加減速段<20IU，穩定段<10IU。因此加強來料板形也很重要，另外竄輥位置設定不合理也是原因之一[5-6]。2）原定雙離線平整機設定張力值較小，導致進入1#機架輥縫帶鋼不平直，且由于小張力情況下臨界翹曲應力值減少，使平整機易出現浪形趨勢進入輥縫出現羽痕。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，同時板形儀為了調整實物板形貼近于目標曲線，使用較小的工作輥彎輥力，雖然整體實際板形和板形目標曲線偏差趨近于0，但是由于應力分布不均勻，中部和邊部應力增加[7]，導致帶鋼中部出現羽痕缺陷。因此需要優化CVC 竄輥參數值。4）產生羽痕缺陷一般位于帶鋼減速后，當速度到達穿帶速度60m/min 時，此時平整機軋制力較低（1100kN～1300kN），同時彎輥力較大，極易產生中浪，出現中部羽痕[8]。軋制力低可能和軋輥粗糙度使用有關，而彎輥數值較低，可能和L2 彎輥預設定以及加減速彎輥控制有關，所以彎輥力的優化是必然的，合理的邏輯控制可以消除中部羽痕。5）由于1#機架彎輥限幅導致中浪的產生，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）系統不能消除中浪缺陷，最終產生羽痕。

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定的延伸率軋制時產生的，出現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需要優化1#機架入口和出口張力設定；②優化彎輥力前饋；③限幅彎輥力；④酸軋來料目標模式切換；⑤竄輥優化。上一道工序酸軋來料為薄料，在調整雙機架平整張力及軋制力時，有可能會出現嚴重邊浪，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 優化1#機架入口和出口張力設定

連退電鍍板羽痕缺陷是在進入雙離線平整1#機架時產生的，所以有必要優化1#機架的入口和出口的張力值。根據張力設定基本原則，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，羽痕主要產生在帶頭尾的部位，而該鋼種規格的帶鋼增加了平整機1#機架入口和出口的單位張力設定值的25%～30%，單位張力為設定變形抗力的50%，以便減少羽痕缺陷。圖3 為連退T3 料調整前后對比圖（帶鋼規格：0.25mm×835mm，即厚×寬）。調整后比調整前增大了1#機架入口側的張力值13kN，1#機架出口側的張力值增加了33kN，2#機架出口側張力值不變依然為90kN。

圖3 調整前后連退T3 料的單位張力對比

2.2 優化彎輥力前饋程序

連退鍍錫板在彎輥力控制方面采用的是前饋控制。前饋控制系統是根據擾動或給定值的變化按補償原理來工作的控制系統，其特點是當擾動產生后，被控變量彎輥力輸出還未變化以前，根據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。前饋控制系統運用得當，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生偏差，前饋控制比反饋控制更能及時地進行預判，并且不受系統滯后的影響。為了減少帶尾降速過程中由于軋制力減少導致的一級AFC 彎輥變化速率過慢，中浪來不及調整，進而導致板形突變以及中浪過大導致板面中部羽痕缺陷，需要增加軋制力彎輥力前饋系數，經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；③積分系數；④轉化百分比對值；經過實驗①③④優化效果不明顯，而將程序中的1#機架的軋制力彎輥力前饋系數從1%調整為2.5%，有助于消除帶鋼表面羽痕缺陷。

圖 4 調整軋制力彎輥力前饋邏輯圖

2.3 調整最小彎輥力限幅

雙離線平整機生產普板以及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，導致AFC 手動調整，較大的負彎輥力無法使用，中浪不能完全消除，所以有必要優化彎輥力限幅。

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

表1 調整不同軋制力下的彎輥下限

2.4 調整酸軋來料目標曲線

前道工序由酸軋提供來料，所以有必要優化前道工序的控制模式。當前道工序酸軋采取中浪控制的模式時，容易產生貼邊浪，這樣極易在帶鋼頭尾產生羽痕。目前，優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，根據表2 中的數值進行控制。

表2 修改的酸軋來料目標參數

2.5 調整平整機竄輥參數和目標曲線

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致的帶頭尾羽痕，進行以下改進。表3 為供給鍍錫產線的品種板形目標曲線，將幅值從0IU 變為幅值2IU 的邊浪模式，模式的切換消除了大邊浪的產生，也相對減少了帶鋼的頭尾羽痕的產生。

表3 供給鍍錫線的板形目標參數

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 竄輥參數進行優化，優化后通過控制版型來消除大延伸率的問題，參數數值如表4所示。通過張力控制、彎輥調整、程序優化，有效減少了羽痕缺陷。

表4 DCR 軋機采用的CVC 竄輥和彎輥數據優化表

先后經過上述5 種方法優化連退鍍錫板，徹底減少了連退鍍錫板羽痕的產生。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。這樣不僅提升了產品的質量，滿足了客戶的要求，也增加了公司的經濟效益。

圖5 1～6 月羽痕帶出品量圖

3 結論

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