馮 偉

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

近年來(lái)，隨著我國(guó)冶金產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，各大鋼鐵企業(yè)紛紛將工作重點(diǎn)由原來(lái)的產(chǎn)量逐漸轉(zhuǎn)向產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的多樣化和高端化。冷軋熱鍍鋅產(chǎn)品也由原來(lái)的家電內(nèi)板向家電面板、高強(qiáng)汽車板等高端產(chǎn)品發(fā)展。光整機(jī)是影響熱鍍鋅機(jī)組產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵設(shè)備。光整機(jī)在生產(chǎn)線中的作用主要有：

（1）光整機(jī)采用經(jīng)表面噴丸處理的工作輥，通過軋制能夠?qū)⒐ぷ鬏伇砻娲植诙葌鬟f給鍍鋅板表面，使鍍鋅后的帶鋼表面保持穩(wěn)定、適中的粗糙度，在后繼涂油工序中能夠確保油膜厚度，防銹的同時(shí)有利于深沖加工。此外，軋制過程還可增加鋅層對(duì)帶鋼的粘附力[1]。

（2）在光整機(jī)軋制力的作用下，能夠有效消除帶鋼的屈服平臺(tái)，提高板材的各向力學(xué)性能，利于深沖加工，避免出現(xiàn)滑移線。

（3）提高帶鋼平整度，消除浪形等質(zhì)量缺陷，降低板材σs，提高塑性變形性能。

（4）為彩涂工序作準(zhǔn)備。彩涂板是在鍍鋅板的基礎(chǔ)上經(jīng)表面涂漆處理獲得，然而通過漆層表面仍能看到小鋅花紋路，為解決這一問題，對(duì)小鋅花鍍鋅板進(jìn)行光整處理后，可獲得均勻一致的小鋅花表面，從而可有效改善彩涂板外觀[2]。

1 光整機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

我廠3#鍍鋅生產(chǎn)機(jī)組可生產(chǎn)鍍鋅板、鋁鋅鎂板，其中光整機(jī)為濕式四輥結(jié)構(gòu)。光整機(jī)的主要組成包括：牌坊、工作輥、支承輥、AGC液壓系統(tǒng)、正負(fù)彎輥裝置、驅(qū)動(dòng)裝置及輔助裝置（高壓循環(huán)水系統(tǒng)、輥面清洗裝置、擠干輥、測(cè)張輥、換輥小車）等。如圖1所示。

AGC液壓缸采用液壓伺服控制，作用于支撐輥兩端，為工作輥提供一定的軋制力。上、下支承輥由兩臺(tái)交流變頻電機(jī)分別通過減速機(jī)、節(jié)軸驅(qū)動(dòng)。上、下工作輥配有正、負(fù)彎控制系統(tǒng)，工作輥前面入口設(shè)置有防皺輥，出口位置設(shè)置有防纏輥，由液壓缸驅(qū)動(dòng)升降，支座齒輪軸位置裝有編碼器，目的在于對(duì)輥?zhàn)由滴恢眠M(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)和控制。噴淋濕光整系統(tǒng)由高壓泵站、噴梁、噴嘴、收集槽組成，噴梁和噴嘴安裝于工作輥入口處，光整液通過噴嘴噴出，能夠?qū)ぷ鬏佪伱孢M(jìn)行清潔，改善輥面與帶鋼間的摩擦性能，吸收軋制過程中產(chǎn)生的熱量。在同樣的軋制力下，濕光整系統(tǒng)可得到更高的延伸率，也就是說，為得到相同的延伸率，濕光整系統(tǒng)軋制力更小。工作輥出口帶鋼上下兩面各裝有一套高壓水清洗裝置，由兩個(gè)噴頭構(gòu)成，噴頭通過氣缸驅(qū)動(dòng)反復(fù)橫向移動(dòng)，目的在于更有效地對(duì)工作輥輥面進(jìn)行清洗，并降低高壓水用量。高壓水噴射至工作輥輥面，能夠有效清除粘結(jié)在輥面上的鋅渣等污染物，以提高工作輥使用壽命和帶鋼表面質(zhì)量。帶鋼張力由光整機(jī)前、后兩組張力輥提供和控制，以滿足光整機(jī)軋制工藝的需要[3]。

圖1 光整機(jī)主要組成示意圖

2 光整機(jī)的主要控制

2.1 光整機(jī)張力控制

光整機(jī)的傳動(dòng)包含2臺(tái)交流變頻電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)上下支撐輥。為達(dá)到機(jī)組的工藝要求，傳動(dòng)部分主要控制光整機(jī)與鍍鋅線工藝段的速度匹配以及協(xié)同入口張力輥和出口張力輥產(chǎn)生合適的張力。一般將入口張力輥?zhàn)鳛樗俣然鶞?zhǔn)，光整機(jī)投入后，由光整機(jī)入口的張力計(jì)信號(hào)與光整機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，控制它與入口張力輥之間的張力。而光整機(jī)的出口張力則由出口張力輥通過與光整機(jī)出口的張力計(jì)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)產(chǎn)生，如圖2所示。

圖2 光整機(jī)張力控制原理

2.2 軋制力控制

光整機(jī)軋制力由支撐輥兩側(cè)上方兩個(gè)AGC液壓缸提供，每個(gè)液壓缸各配有一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)高精度磁尺，液壓缸分別通過單獨(dú)的伺服閥控制。光整機(jī)工作時(shí)，壓力傳感器和磁尺測(cè)得的數(shù)值反饋給伺服控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)支撐輥兩側(cè)軋制力設(shè)定值、壓力傳感器、磁尺反饋值等數(shù)據(jù)對(duì)AGC缸進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶鋼的連續(xù)、穩(wěn)定軋制。輥縫控制包括壓力環(huán)和位置環(huán)兩個(gè)閉環(huán)控制模式。在液壓缸的上下兩個(gè)極限位置分別裝有接近開關(guān)，當(dāng)液壓缸缸桿移動(dòng)至極限位時(shí)形成位置保護(hù)。系統(tǒng)通過工作輥輥縫控制實(shí)現(xiàn)軋制力的控制，輥縫控制中含有壓力環(huán)及位置環(huán)兩個(gè)閉環(huán)控制模式。

2.3 軋制力相關(guān)工藝參數(shù)

與光整機(jī)軋制力相關(guān)的工藝參數(shù)包括：

（1）帶鋼的品種，即屈服強(qiáng)度，帶鋼的屈服強(qiáng)度增加，則需要更大的軋制力。

（2）帶鋼規(guī)格，帶鋼寬度越大、板厚越厚，軋制力越大。

（3）工作輥直徑，當(dāng)工作輥直徑減小后，輥面與帶鋼表面接觸面積減少，因此軋制力隨之降低。

（4）過鋼速度，帶鋼運(yùn)行速度大幅增加后，可明顯增加板帶變形阻力，因此需適當(dāng)提高軋制力。

（5）輥面與帶鋼表面摩擦系數(shù)，與工作輥表面光潔度有直接關(guān)系，輥面光潔度越高，輥面與帶鋼表面摩擦力越小，需要的軋制力也就越小。在軋機(jī)中乳化液、光整機(jī)中光整液的作用中，最重要的一項(xiàng)便是降低輥面與帶鋼摩擦力，以降低軋制力。

2.4 彎輥控制系統(tǒng)

彎輥系統(tǒng)分為正彎輥和負(fù)彎輥，由液壓缸作用于工作輥上，由兩個(gè)完全獨(dú)立的控制環(huán)路控制，在正負(fù)彎液壓缸壓力的作用上實(shí)現(xiàn)對(duì)工作輥撓度的調(diào)整，從而消除帶鋼邊浪、中浪，確保板面平整度。其中在正彎中，在光整機(jī)牌坊窗口位置裝有四個(gè)彎輥塊，在每個(gè)彎輥塊上裝有兩個(gè)彎輥缸，在高壓液壓油的推力下為工作輥提供正彎輥力。負(fù)彎輥液壓缸安裝于支承輥軸承座上，共計(jì)8個(gè)，負(fù)彎輥力作用于工作輥上。

目前常見的光整機(jī)工作輥多為凸度輥。使用傳統(tǒng)的平輥時(shí)，在軋制力的作用下，工作輥會(huì)出現(xiàn)一定的反向撓度，為改善帶鋼板形，提高板面質(zhì)量，需要對(duì)工作輥施加很大的彎輥力。而采用凸度輥，凸度補(bǔ)償了工作輥因軋制力產(chǎn)生的反向撓度，此時(shí)只需要施加較小的彎輥力就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶鋼板形的控制。

2.5 帶鋼延伸率控制

對(duì)于加工用的鍍鋅板來(lái)說，光整時(shí)的延伸率主要影響產(chǎn)品的加工性能，一方面是消除屈服平臺(tái)的效果，另一方面是降低屈服強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)，延伸率越高，消除屈服平臺(tái)的效果越好，所以要消除屈服平臺(tái)，必須保證延伸率大于一定的數(shù)值。在該數(shù)值以下，隨著延伸率的增加，產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)延伸率超過一定的數(shù)值時(shí)，產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度又逐漸增加。這樣就有一個(gè)最適合的延伸率范圍，在此范圍內(nèi)既能消除屈服平臺(tái)，又能使屈服強(qiáng)度降低，也就是使產(chǎn)品獲得較好的加工性能。若低于此范圍不但不能消除屈服平臺(tái)，也不能降低產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度，造成光整不足。若高于此范圍，雖然能消除屈服平臺(tái)，但使屈服強(qiáng)度升高，造成過光整，同樣達(dá)不到理想的光整效果。

與軋制力的選擇一樣，延伸率的選擇也受到板形的影響，而且影響更大。因?yàn)樵谘由炻誓Ｊ较?，系統(tǒng)不管軋制力大小都要保證實(shí)際延伸率達(dá)到設(shè)定的數(shù)值，所以必須根據(jù)板形的實(shí)際情況加以靈活調(diào)整。當(dāng)來(lái)料有明顯的浪形時(shí)，必須設(shè)定好延伸率，才能使鋼帶得到較好的板型。如果延伸率太小，則不足以消除浪形；若延伸率過大，則軋制力也迅速增加，同時(shí)會(huì)降低軋件的結(jié)構(gòu)性能，所以選擇合適的延伸率非常重要。

3 控制模式

光整機(jī)控制模式包括恒軋制力和恒延伸率兩種。無(wú)論采用哪種控制模式，生產(chǎn)時(shí)光整機(jī)前張力輥和后張力輥均使帶鋼張力保持在預(yù)設(shè)值。當(dāng)光整機(jī)入口段張力檢測(cè)值和預(yù)設(shè)值出現(xiàn)偏差時(shí)，就會(huì)通過調(diào)整光整機(jī)輥?zhàn)域?qū)動(dòng)速度來(lái)對(duì)入口段張力進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)光整機(jī)出口帶鋼張力出現(xiàn)偏差時(shí)，就會(huì)通過調(diào)整后張力輥驅(qū)動(dòng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)張力的匹配。

（1）恒軋制力控制模式，即通過犧牲延伸率確保軋制力不變的控制模式。確定帶鋼的規(guī)格型號(hào)，以光整機(jī)前后帶鋼張力穩(wěn)定不變?yōu)榍疤?，軋制力參?shù)設(shè)定后，當(dāng)軋制力檢測(cè)值與給定值出現(xiàn)偏差后，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整延伸率將軋制力控制在一定范圍內(nèi)。恒軋制力控制模式能夠?qū)⒐ぷ鬏佪伱娲植诙葴?zhǔn)確地傳至帶鋼表面，當(dāng)對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度要求較高時(shí)采用該控制模式。

（2）恒延伸率控制模式，即通過動(dòng)態(tài)調(diào)整軋制力確保延伸率不變的控制模式。同樣需確保光整機(jī)前后帶鋼張力穩(wěn)定不變，根據(jù)帶鋼規(guī)格型號(hào)設(shè)定延伸率參數(shù)后，系統(tǒng)通過光整機(jī)前后張力輥實(shí)際運(yùn)行速度差計(jì)算出帶鋼的實(shí)際延伸率，當(dāng)實(shí)際延伸率與設(shè)定值有偏差時(shí)，則對(duì)光整機(jī)軋制力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以確保帶鋼延伸率恒定不變。

4 結(jié)論

總之，光整機(jī)是冷軋熱鍍鋅機(jī)組不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，光整機(jī)的投入使用有利于大幅提高各種規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量。本文描述了光整機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成和工作原理，分析了光整機(jī)的主要控制參數(shù)和控制模式，對(duì)日后生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的改善、工藝問題的解決、設(shè)備的調(diào)試等均具有指導(dǎo)意義。