熱鍍鋅退火爐爐內(nèi)斷帶原因分析與爐內(nèi)張力優(yōu)化

王春喜吳清泉丁鋼

(馬鋼股份有限公司冷軋總廠安徽馬鞍山243000)

摘要：分析介紹了熱鍍鋅退火爐內(nèi)斷帶原因并詳細(xì)說(shuō)明了張力優(yōu)化過程和效果。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅;退火爐斷帶;分析

中圖分類號(hào)：TG156.2+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2014-11-18

作者簡(jiǎn)介：王春喜(1981— )，男，工程師，2005年畢業(yè)于山東大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)在馬鋼冷軋總廠從事鍍鋅工藝工作。

馬鋼冷軋總廠兩條鍍鋅機(jī)組分別于2007年7月、9月間建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量分別為 3#線45萬(wàn)噸、4#線40萬(wàn)噸，3#鍍鋅生產(chǎn)線設(shè)有兩個(gè)鋅鍋用于生產(chǎn)GI、GA(galvannealing)兩種鍍層產(chǎn)品，4#鍍鋅生產(chǎn)線只生產(chǎn)GI一種鍍層產(chǎn)品。3#鍍鋅線在2012年年底左右連續(xù)多次爐內(nèi)斷帶，還有幾次處理及時(shí)并未斷帶但是已停機(jī)，給生產(chǎn)線穩(wěn)定帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)并造成了很大損失，被迫將0.6 mm以下的薄規(guī)格轉(zhuǎn)移至4#線生產(chǎn)，對(duì)排產(chǎn)和計(jì)劃兌現(xiàn)帶來(lái)了極大的困難，經(jīng)過詳細(xì)分析退火爐內(nèi)斷帶是由于張力波動(dòng)造成快冷段張力調(diào)節(jié)器達(dá)到限幅值導(dǎo)致張力失控。

13#鍍鋅線退火爐簡(jiǎn)介

3#鍍鋅線采用立式美鋼聯(lián)法是一條長(zhǎng)度為61．95 m 的立式退火爐，主要由噴射預(yù)熱段(簡(jiǎn)稱“JPF”段)、輻射管加熱和保溫段(簡(jiǎn)稱“RTF&SF段”)、緩冷段(簡(jiǎn)稱“SCS”段)、快速冷卻段(簡(jiǎn)稱“RCS”段)和出口段(簡(jiǎn)稱“ES”段)組成。帶鋼在爐內(nèi)的長(zhǎng)度為631m，爐子最大小時(shí)產(chǎn)量為120t/h，采用高、焦混合煤氣作為燃料，熱值2 300X4．18kJ/m3；RTF段設(shè)有162套w 型輻射管式燒嘴，采用ON/OFF控制；2臺(tái)SCS循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)；2臺(tái)RCS循環(huán)冷卻風(fēng)機(jī)；爐內(nèi)設(shè)有糾偏輥、轉(zhuǎn)向輥、穩(wěn)定輥，出口設(shè)有熱張緊輥[1]。

2斷帶情況統(tǒng)計(jì)以及斷帶原因分析

通過分析發(fā)現(xiàn)斷帶主要發(fā)生在0.8mm以下規(guī)格，在薄規(guī)格鋼種切換時(shí)退火爐區(qū)域RCS緩冷段實(shí)際張力很低(接近0)導(dǎo)致退火爐區(qū)域RCS快冷段張力實(shí)際值達(dá)不到給定值淤鋼而斷帶，同時(shí)由于1#線生產(chǎn)規(guī)格較多，帶鋼從厚規(guī)格向薄帶鋼轉(zhuǎn)變生產(chǎn)時(shí)規(guī)格切換較快，每個(gè)規(guī)格只有一到兩卷，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)退火爐二級(jí)張力焊縫前后差值較大時(shí)(差值25%以上)，切換時(shí)實(shí)際張力波動(dòng)很大，RCS快冷段的張力PID調(diào)節(jié)器經(jīng)常達(dá)到限幅值導(dǎo)致張力不能按照設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)。SCS緩冷段與RCS快冷段之間的爐底水平距離跨度大(約十幾米)，中間只有一副小支撐輥支撐帶鋼，帶鋼在此處很容易出現(xiàn)帶鋼包不住爐輥的現(xiàn)象，如果稍有張力問題就可能導(dǎo)致於鋼斷帶。

從圖1當(dāng)爐內(nèi)設(shè)定張力發(fā)生變化時(shí)，爐內(nèi)實(shí)際張力發(fā)生變化，尤其以快冷段和緩冷段波動(dòng)為甚，當(dāng)張力波動(dòng)幅度達(dá)到一定幅度時(shí)失控帶鋼斷裂。

3爐內(nèi)張力優(yōu)化

根據(jù)斷帶原因分析，對(duì)退火爐張力進(jìn)行優(yōu)化。

1)優(yōu)化爐內(nèi)張力表

對(duì)比外方調(diào)試給定張力表和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)績(jī)、以及其他先進(jìn)生產(chǎn)線張力表等發(fā)現(xiàn)先前使用張力表中寬度、厚度組距偏大、鋼種分組粗放，單位張力值偏小。

工藝人員經(jīng)過充分討論認(rèn)真演算后修訂了3#線退火爐區(qū)域張力表，對(duì)以前張力表中寬度、厚度組距偏大、鋼種分組粗放進(jìn)行了細(xì)化，同時(shí)優(yōu)化ENTRY SEAL、RTF、SF、SCS、RCS各段單位張力使之在規(guī)格、鋼種變化時(shí)總張力數(shù)值變化平穩(wěn)減小了張力波動(dòng)易于張力控制。

2)張力控制優(yōu)化過程

穩(wěn)定的帶鋼張力控制系統(tǒng)對(duì)于保證機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)具有十分重要的意義，有必要對(duì)帶鋼張力控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析研究[2]。

(1)對(duì)大修期間更換的爐輥輥徑進(jìn)行確認(rèn)全部在合格范圍內(nèi)。(2)調(diào)整快冷段RCS PID飽和系數(shù) PID=466→580→800。通過調(diào)整PID飽和系數(shù)，可以滿足0.6mm以上帶鋼調(diào)整，但在0.6mm以下的帶鋼，仍然會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，RCS段張力測(cè)量值總是低于設(shè)定值無(wú)法調(diào)整。并且在張力切換中出現(xiàn)大幅度的張力波動(dòng)。我們認(rèn)為通過放大PID飽和系數(shù)，不能完全解決問題。(3)調(diào)整緩冷段SCS和快冷段RCS速度差，主要通過調(diào)整R28，R29，R30號(hào)爐輥速度給定值來(lái)消除RCS段的張力調(diào)整PID飽和狀況。。通過調(diào)整SCS和RCS段爐輥速度差后，雖然RCS PID調(diào)節(jié)器數(shù)值開始下降，但是SCS和RCS段張力出現(xiàn)波動(dòng)，特別是SCS段張力出現(xiàn)大幅上升，我們?nèi)∠诵薷乃俣炔畹姆桨浮?4)增加SCS段轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。主要增加SCS段R29 ，R30 2個(gè)爐輥的轉(zhuǎn)矩，并修改SCS段轉(zhuǎn)矩分配，調(diào)整R29和R30的轉(zhuǎn)矩分配。通過前期調(diào)整SCS段速度差，我們發(fā)現(xiàn)RCS段PID數(shù)值開始下降，所以這次嘗試?yán)肧CS段增加轉(zhuǎn)距閉環(huán)修正來(lái)消除RCS段PID飽和現(xiàn)象。調(diào)整RTF、SF的張力PID的P、I參數(shù)，同時(shí)調(diào)整鋅鍋段轉(zhuǎn)矩分配，主要重新調(diào)整了4#張緊輥的轉(zhuǎn)矩輸出。(5)調(diào)整SF均熱段張力測(cè)量系數(shù)。目前張力計(jì)輥的兩側(cè)張力測(cè)量值存在有偏差的現(xiàn)象，經(jīng)過累加后可能存在實(shí)際張力與測(cè)量張力有偏差，實(shí)際張力應(yīng)該小于顯示張力，增加了SF段張力計(jì)的修正系數(shù)。

4張力優(yōu)化效果

以上張力優(yōu)化措施自2013年年初正式實(shí)施以來(lái)3#鍍鋅線沒有再出現(xiàn)規(guī)格切換后快冷段調(diào)節(jié)器飽和導(dǎo)致張力大幅下降的現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)一次因張力波動(dòng)造成爐內(nèi)斷帶。下圖為張力優(yōu)化后，規(guī)格切換后張力波動(dòng)情況。

表2　調(diào)整后張力波動(dòng)情況

上表中DX53D 0.5×1260 轉(zhuǎn)DX53D 0.4×1270帶鋼，各段張力調(diào)整幅度大概在20%左右，張力控制比較穩(wěn)定，張力調(diào)節(jié)器也沒有出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

5結(jié)論

1.3#鍍鋅線退火爐內(nèi)斷帶原因?yàn)閺埩Σ▌?dòng)造成快冷段張力調(diào)節(jié)器達(dá)到限幅值導(dǎo)致張力失控。

2.通過張力表優(yōu)化以及張力控制優(yōu)化后已完全解決爐內(nèi)張力斷帶。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]牟浩.馬鋼板帶生產(chǎn)線連續(xù)退火爐的技術(shù)應(yīng)用與比較[J].安徽冶金2009,(1):52-53

[2]徐小龍. 基準(zhǔn)模型跟隨控制在熱鍍鋅機(jī)組張力控制中的應(yīng)用.寶鋼技術(shù) 2009,(3):73-77

Analysis of CGL Furnace Strip Breakage And Furnace Tension Optimization

WANG Chun-xi WU Qing-quan DING Gang

Abstract：This paper discusses the analysis process of furnace strip breakage and introduce the process and result of tension optimization.

Key words：Continuous Galvanizing Line;Furnace Strip Breakage;analysis