高文芳，盧 杰，趙智勇

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063210）

鍍鋅帶鋼，它之所以應(yīng)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(zhǎng)時(shí)間保持外表光亮，這與后期的處理是離不開關(guān)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(chǎn)線，鈍化膜厚度控制難度較大，尤其是在排產(chǎn)和輥期變化時(shí)，由于鈍化輥涂機(jī)拾料輥與涂覆輥在運(yùn)行過(guò)程中因消耗導(dǎo)致輥間壓力變化較大，需要反復(fù)調(diào)整參數(shù)，每次需要將近1大卷來(lái)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(jī)主要是四輥立式輥涂機(jī)，它的涂覆輥與拾料輥在運(yùn)行過(guò)程中因使用消耗導(dǎo)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(guān)鍵工藝參數(shù)的統(tǒng)一性，避免人為導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量的差異，當(dāng)帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，壓力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。

1 鈍化機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)

輥涂機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置是分三級(jí)的，最下層的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓缸，帶著整個(gè)機(jī)架動(dòng)作；中間層是手動(dòng)旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿裝置驅(qū)動(dòng)絲杠行程，帶著涂覆輥動(dòng)作，調(diào)節(jié)涂覆輥和帶鋼之間的嚙合量，當(dāng)帶鋼表面出現(xiàn)鈍化斑時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)此手輪；最上層也是手動(dòng)旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿裝置驅(qū)動(dòng)絲杠行程，帶著拾料輥動(dòng)作，調(diào)節(jié)拾料輥和涂覆輥之間的壓力，要調(diào)節(jié)鈍化膜的厚度，手動(dòng)調(diào)節(jié)此手輪[2]。

要實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可在后兩級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上加裝步進(jìn)電機(jī)帶驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的[3]。

對(duì)于涂覆輥的控制屬于位置控制，可以在HMI上由操作人員設(shè)定嚙合量，然后PLC將根據(jù)此設(shè)定值和步進(jìn)電機(jī)的步距角算出應(yīng)該個(gè)步進(jìn)電機(jī)發(fā)多少個(gè)脈沖，通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，調(diào)節(jié)絲杠的行程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)涂覆輥的位置控制。

對(duì)于涂覆輥和拾料輥間的壓力控制，也可以做一個(gè)接口到HMI畫面上，將合適的參數(shù)輸入到畫面上，這個(gè)值作為控制器的設(shè)定值，壓力傳感器讀回來(lái)的值當(dāng)實(shí)際值，調(diào)用比例積分控制器調(diào)節(jié)或者是斬波控制，通過(guò)DP網(wǎng)向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)脈沖控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，調(diào)節(jié)絲杠的行程，從而實(shí)現(xiàn)壓力大小的閉環(huán)控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可保證壓力在設(shè)定值的±50N內(nèi)波動(dòng)。

2 鈍化機(jī)自動(dòng)控制裝置技術(shù)要點(diǎn)

鈍化輥涂機(jī)主要是四輥立式輥涂式設(shè)計(jì)，輥涂機(jī)可以在垂直運(yùn)行的帶鋼兩表面正向或反向涂敷化學(xué)溶液。帶有兩組安裝在獨(dú)立框架上的輥式上下涂頭，每組涂頭帶有1個(gè)涂敷輥和1個(gè)拾料輥，分別由傳動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。涂敷輥和拾料輥的位置和平行度調(diào)整通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)。兩組涂頭都有液壓缸驅(qū)動(dòng)的快開裝置，焊縫通過(guò)時(shí)可快速打開涂頭。需要對(duì)設(shè)備維護(hù)時(shí)，橫移電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)整個(gè)支架到離線的位置。正常生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)液壓缸鎖緊設(shè)備。

涂敷輥校準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)編碼器時(shí)首先要與OS側(cè)的標(biāo)尺為準(zhǔn)，找到零點(diǎn)位置，再用水平尺找到DS側(cè)的零點(diǎn)，這兩步做完后將涂機(jī)打到維護(hù)模式下后點(diǎn)擊校準(zhǔn)一秒后編碼器清零，本位置就是零點(diǎn)[4,5]。

拾料輥步進(jìn)電機(jī)在校準(zhǔn)時(shí)首先以任意一側(cè)為基準(zhǔn)用水平尺找到輥?zhàn)觾蓚?cè)水平為止，然后將涂機(jī)打到維護(hù)模式下點(diǎn)擊校準(zhǔn)，輥?zhàn)訒?huì)自動(dòng)后退，直到輥?zhàn)觾蓚?cè)任意一側(cè)接近開關(guān)信號(hào)來(lái)后退停止并自動(dòng)清零，本位置就是零點(diǎn)。

涂敷輥與拾料之間通過(guò)調(diào)節(jié)力的大小，來(lái)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(gè)范圍之內(nèi)才不會(huì)損壞設(shè)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(lái)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(guò)顯示對(duì)象選擇OS或DS側(cè)的壓力值，因?yàn)檩佔(zhàn)釉谵D(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中存在周期性的波動(dòng)力，所以需要在程序中進(jìn)行濾波，顯示值波動(dòng)在設(shè)定值上下50N波動(dòng)都是正常的。

位置顯示表顯示的是輥?zhàn)拥膶?shí)際位置，上升或下降都會(huì)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的編碼器檢測(cè)出并顯示出來(lái)，在這里你還可以通過(guò)選擇顯示對(duì)象選擇OS或DS側(cè)的實(shí)際位置，偏差小于3mm正常，超出3mm輥?zhàn)訉⑼Ｖ挂苿?dòng)，必須將偏差調(diào)回3mm內(nèi)才可以動(dòng)。需要打到維護(hù)模式并且選擇校準(zhǔn)這時(shí)才可以手動(dòng)調(diào)節(jié)不受限制，但要在機(jī)械人員監(jiān)督下進(jìn)行防止損壞設(shè)備。

3 鈍化機(jī)自動(dòng)控制在某鍍鋅線的實(shí)際應(yīng)用

（1）設(shè)定壓力和嚙合量的畫面如圖1所示，點(diǎn)擊畫面Chromate-＞Coater彈出對(duì)話框，上半部分為壓力設(shè)定，分別為二級(jí)設(shè)定（預(yù)留），手動(dòng)設(shè)定，實(shí)際設(shè)定，實(shí)際壓力值和壓力傳感器復(fù)位按鈕。下半部分為嚙合量設(shè)定，分別為二級(jí)嚙合量設(shè)定（預(yù)留），手動(dòng)位置設(shè)定，實(shí)際位置設(shè)定，實(shí)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(shè)定壓力，將預(yù)設(shè)壓力值輸入對(duì)應(yīng)的手動(dòng)輸入框，然后到現(xiàn)場(chǎng)操作箱上將黑色旋鈕打到自動(dòng)模式，同時(shí)選擇“上帶料輥”和“下待料輥”，選擇第二排“兩側(cè)”按鈕，再選擇“靠近帶鋼”按鈕，涂機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)整到設(shè)定壓力值。在正常運(yùn)行時(shí)，帶料輥與涂覆輥處于壓靠狀態(tài)，需要改變?cè)O(shè)定壓力時(shí)，將壓力值輸入手動(dòng)輸入框中，涂機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)整到設(shè)定壓力值。

需要注意的是，由于在壓力調(diào)整、帶料輥向涂覆輥壓靠過(guò)程中軌道可能會(huì)有卡阻，當(dāng)設(shè)定壓力過(guò)小時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓力實(shí)際沒(méi)有調(diào)整到位但帶料輥?zhàn)詣?dòng)停止情況，因此要求當(dāng)帶料輥和涂覆輥處于分離狀態(tài)，需要設(shè)定壓力時(shí)，先將壓力值設(shè)定到5KN，待壓力調(diào)整到位后再在畫面上輸入預(yù)設(shè)壓力。

（2）嚙合量設(shè)定，需要調(diào)整嚙合量時(shí)，先將換輥后的實(shí)際涂覆輥輥徑輸入到輥徑對(duì)話框中，如圖1所示，此時(shí)SetP列中顯示的是零位到帶鋼位置的行程，在手動(dòng)輸入對(duì)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(gè)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(dòng)輸入對(duì)話框（Manual）對(duì)應(yīng)位置輸入12.892即可。四個(gè)框都輸入完成后，到現(xiàn)場(chǎng)操作箱上同時(shí)選擇上涂覆輥和下涂覆輥，選擇第二排“兩側(cè)”按鈕，再選擇“靠近帶鋼”按鈕，涂機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)整到設(shè)定嚙合量。

圖1 壓力及嚙合量對(duì)話框

（3）當(dāng)所有數(shù)據(jù)都設(shè)置完成后，可以同時(shí)選擇4個(gè)輥，并選擇雙側(cè)，通過(guò)操作臺(tái)的“靠近帶鋼”按鈕將所有輥都運(yùn)行到設(shè)定位置，當(dāng)然也可以分別在線。根據(jù)機(jī)械要求，若選擇輥單側(cè)點(diǎn)動(dòng)后傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)位置差超過(guò)4mm，則無(wú)法再自動(dòng)運(yùn)行，需要點(diǎn)動(dòng)將兩側(cè)找平，方可再自動(dòng)定位。

操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)位置差值在圖1中實(shí)際位置（ActV）框中查看，前兩個(gè)為上涂覆輥實(shí)際位置，當(dāng)兩者之間差值超過(guò)4mm自動(dòng)運(yùn)行停止，此時(shí)將旋鈕打到手動(dòng)模式，將數(shù)值大的一側(cè)向遠(yuǎn)離帶鋼方向或數(shù)值小的一側(cè)向靠近帶鋼方向調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

鈍化機(jī)輥間壓力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，有效的解決了鈍化膜厚度控制的問(wèn)題。實(shí)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(guān)鍵工藝參數(shù)的統(tǒng)一性，避免人為導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量的差異，在充分滿足高端用戶需求的同時(shí)也能夠減少調(diào)試參數(shù)的鋼卷用量，當(dāng)帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，壓力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。