盧 杰，楊洪凱，張新波，孫光中

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

某高強(qiáng)鋼連續(xù)酸洗生產(chǎn)線(xiàn)由法國(guó)普銳特公司總設(shè)計(jì)，具備世界先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和工藝技術(shù)[1]。該機(jī)組年產(chǎn)150 萬(wàn)t 酸洗卷，最高酸洗速度達(dá)320 m/min，產(chǎn)品類(lèi)型主要包括高強(qiáng)類(lèi)產(chǎn)品、酸洗汽車(chē)板、以熱代冷薄規(guī)格產(chǎn)品，品種覆蓋CQ、DQ、LHSS、HSS、UHSS、SUHSS，是一條高生產(chǎn)率、高質(zhì)量的生產(chǎn)線(xiàn)[2]。

酸洗線(xiàn)投產(chǎn)以來(lái)，溢出邊現(xiàn)象一直存在，通過(guò)調(diào)整輥系精度，內(nèi)圈溢出邊基本受控，而甩尾卷取時(shí)外圈溢出邊特別嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)超過(guò)會(huì)100 mm，導(dǎo)致不能包裝，需要手動(dòng)將溢出邊砸回去。由于產(chǎn)線(xiàn)速度快、產(chǎn)量高，卷取外圈溢出邊缺陷處理困難，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏[3]。溢出邊故障卷情況如圖1 所示。

圖1 溢出邊故障卷

從2020 年6 月8 日開(kāi)始，現(xiàn)場(chǎng)跟蹤高強(qiáng)酸洗溢出邊的情況，結(jié)合機(jī)電工藝三方，通過(guò)實(shí)踐與分析，逐步對(duì)溢出邊的發(fā)生機(jī)理有了一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。對(duì)改進(jìn)措施進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試，總結(jié)試驗(yàn)效果，得出了控制溢出邊的有效措施。文中如無(wú)特別說(shuō)明，溢出邊均指甩尾時(shí)的外圈溢出邊。

1 溢出邊情況分析

溢出邊主要規(guī)格分布較廣。通過(guò)逐個(gè)調(diào)整卷取相關(guān)設(shè)備，分析其對(duì)溢出邊的影響。

1.1 卷取機(jī)下壓輥安裝精度

現(xiàn)場(chǎng)跟蹤發(fā)現(xiàn)卷取機(jī)下壓輥在壓靠時(shí)存在扭動(dòng)，即輥面與鋼卷表面不平行。檢修調(diào)整壓輥水平，調(diào)整后溢出邊現(xiàn)象沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)。

1.2 芯軸動(dòng)作異常

通過(guò)分析PDA 曲線(xiàn)和反復(fù)觀(guān)看故障卷錄像，發(fā)現(xiàn)在故障發(fā)生時(shí)，芯軸糾偏動(dòng)作較大，而實(shí)際顯示的偏差值較小，分析認(rèn)為可能與糾偏動(dòng)作的計(jì)算有關(guān)，在不能改善較小偏移量的情況下，出現(xiàn)偏移累加現(xiàn)象，導(dǎo)致糾偏動(dòng)作過(guò)大。增加EPC 偏移量限幅功能，取甩尾時(shí)芯軸的位置作為原始點(diǎn)，實(shí)際偏移量作為限幅值，控制芯軸的動(dòng)作，使得實(shí)際溢出邊的移出量有明顯減小，但故障卷數(shù)量無(wú)明顯變化。

1.3 出口導(dǎo)向輥

由芯軸動(dòng)作異常懷疑是否因出口導(dǎo)向輥壓力過(guò)大而導(dǎo)致糾偏動(dòng)作不能有效傳遞到檢測(cè)點(diǎn)。調(diào)整出口導(dǎo)向輥壓輥壓力，將壓力下調(diào)20%左右，操作反應(yīng)故障卷明顯減少。由于導(dǎo)向輥的壓力只能手動(dòng)調(diào)節(jié)，而高強(qiáng)鋼最厚達(dá)到6.0 mm，所以下調(diào)導(dǎo)向輥壓力存在較大隱患[4]。

1.4 EPC 糾偏裝置

EPC 原設(shè)計(jì)在甩尾剪切后自動(dòng)停止，為了減緩甩尾溢出邊，增加了甩尾時(shí)EPC 的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。甩尾時(shí)帶尾處于無(wú)張力狀態(tài)，分析認(rèn)為，無(wú)張力狀態(tài)下，EPC 的糾偏模型發(fā)生變化，導(dǎo)致糾偏動(dòng)作失誤。關(guān)閉甩尾EPC 自動(dòng)功能，溢出邊溢出量明顯減小，但故障卷數(shù)量無(wú)明顯變化[5-6]。EPC動(dòng)作數(shù)據(jù)曲線(xiàn)如圖2 所示。

圖2 EPC 動(dòng)作數(shù)據(jù)曲線(xiàn)

2 溢出邊發(fā)生機(jī)理

在進(jìn)行了一段時(shí)間的觀(guān)察和試驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)好多現(xiàn)象無(wú)法解釋清楚，并沒(méi)有抓到問(wèn)題的根本點(diǎn),故而在研究收集的資料的基礎(chǔ)上，對(duì)卷取過(guò)程中的受力情況進(jìn)行理論分析。

2.1 故障板形的受力分析

如果帶鋼的板形雙側(cè)不對(duì)稱(chēng)，如出現(xiàn)單邊浪，那么在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，帶鋼受到的力是不對(duì)稱(chēng)的，其等效合力不垂直于導(dǎo)向輥面，而是與導(dǎo)向輥面成一定夾角，在帶鋼寬度方向會(huì)形成一個(gè)使帶鋼偏移的力，從而導(dǎo)致帶鋼沿著帶鋼寬度方向發(fā)生偏移[7]。而偏移力大小與帶鋼板形不對(duì)稱(chēng)程度相關(guān)，越是不對(duì)稱(chēng)的板形越是可能發(fā)生溢出邊現(xiàn)象。單邊浪板形圖及受力情況如圖3、圖4 所示。

圖3 單邊浪板形圖

圖4 單邊浪板形受力

2.2 出口導(dǎo)向輥壓輥的受力分析

如果出口導(dǎo)向輥的壓輥裝配精度不達(dá)標(biāo)，帶鋼兩側(cè)受力就會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)，根據(jù)受力分析可知，此時(shí)發(fā)生跑偏的趨勢(shì)就會(huì)加大。導(dǎo)向輥受力示意圖如圖5 所示。

圖5 導(dǎo)向輥受力

2.3 卷取機(jī)下壓輥的受力分析

在卷取甩尾時(shí)出現(xiàn)了芯軸的移動(dòng)，由于卷取機(jī)下壓輥的壓下作用，使得帶鋼并沒(méi)有隨著芯軸的糾偏動(dòng)作而糾正，相反，由于壓輥與帶鋼之間的摩擦力較大，而是將帶鋼帶出鋼卷邊緣，出現(xiàn)卷取溢出邊。卷取機(jī)下壓輥的受力示意圖如圖6 所示。

圖6 壓輥受力示意圖

2.4 分析結(jié)果

通過(guò)受力分析可知，板形因素是導(dǎo)致甩尾跑偏的根本原因。甩尾時(shí)EPC 的自動(dòng)運(yùn)行并沒(méi)有在實(shí)際上起到預(yù)期的糾偏效果。因?yàn)橄聣狠伒囊蛩兀瑢?dǎo)致即使較小的偏移量都可能產(chǎn)生較大的卷取溢出邊[8-9]。

3 針對(duì)措施及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

3.1 針對(duì)措施

結(jié)合機(jī)理分析，提出以下措施：

1）調(diào)整卷取機(jī)與出口剪子之間輥?zhàn)拥木取?/p>

2）增加出口穿帶輔助輥在甩尾過(guò)程的投用功能，這對(duì)受力不平衡有一定的抑制作用。

3）延遲卷取機(jī)下壓輥投用時(shí)間，理想狀態(tài)是帶尾在導(dǎo)向輥處，壓輥正好壓靠；實(shí)際延后時(shí)間可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況逐步調(diào)整；針對(duì)下壓輥伺服閥壓力閉環(huán)控制，可根據(jù)卷取板材的規(guī)格，選好壓力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

4）優(yōu)化下壓輥結(jié)構(gòu)，增加壓輥?zhàn)詣?dòng)橫向移動(dòng)功能，保證移動(dòng)量與糾偏動(dòng)作相匹配。

5）優(yōu)化板形控制，避免單邊浪和鐮刀彎等不對(duì)稱(chēng)板形，板形曲線(xiàn)控制為雙側(cè)對(duì)稱(chēng)微浪。

6）優(yōu)化EPC 檢測(cè)區(qū)域帶鋼的穩(wěn)定性，避免由于帶鋼本體抖動(dòng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，增加EPC 檢測(cè)區(qū)域帶鋼的穩(wěn)定裝置，加強(qiáng)采取穩(wěn)定壓輥或其他能夠起到穩(wěn)定帶鋼的措施。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

針對(duì)制定的措施，逐個(gè)落實(shí)，并分析實(shí)際效果。

3.2.1 輥系精度調(diào)整

輥系精度經(jīng)過(guò)幾次檢修調(diào)整，以目前運(yùn)行的情況來(lái)看基本滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

3.2.2 卷取機(jī)下壓輥投入時(shí)序優(yōu)化

在2 號(hào)卷取機(jī)實(shí)施下壓輥延遲投用功能，與1 號(hào)卷取機(jī)對(duì)照運(yùn)行。在對(duì)同規(guī)格帶鋼生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)一周的現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)卷取機(jī)對(duì)比效果明顯，2 號(hào)卷取機(jī)無(wú)明顯溢出邊，而同時(shí)運(yùn)行的1 號(hào)卷取機(jī)則有較明顯的溢出邊。

3.2.3 下壓輥壓力測(cè)試

高強(qiáng)酸洗線(xiàn)兩個(gè)卷取機(jī)同時(shí)出現(xiàn)較大溢出邊時(shí)，通過(guò)調(diào)整下壓輥壓力，效果非常明顯。從0.5 MPa（5 bar）調(diào)到0.4 MPa（4 bar）后，溢出邊在20 mm 左右；調(diào)到0.35 MPa（3.5 bar）后，溢出邊小于5 mm。不同壓輥壓力下卷取溢出邊情況如圖7—圖9 所示。

圖7 壓輥壓力0.5 MPa

圖8 壓輥壓力0.4 MPa

圖9 壓輥壓力0.35 MPa

3.3 測(cè)試結(jié)果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在板形因素不可控的條件下，通過(guò)采取優(yōu)化卷取措施，可以控制甩尾卷取溢出邊[10-11]，而關(guān)鍵點(diǎn)就在于卷取壓輥的控制。

4 優(yōu)化措施

甩尾時(shí)下壓輥延后投入、延后時(shí)間與甩尾距離、甩尾速度、卷徑大小、壓靠速度等相關(guān)。壓靠理想點(diǎn)是帶尾在導(dǎo)向輥下時(shí)，正好壓靠完畢。此方案的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外投入設(shè)備，只需要對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制時(shí)序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可，缺點(diǎn)是厚規(guī)格板材延后壓靠容易導(dǎo)致外圈卷取松卷。

將壓輥伸出控制改為伺服控制，伸出壓力與板材規(guī)格相關(guān)，板材越厚，伸出壓力越大，板材越薄，伸出壓力越小，可避免壓輥在進(jìn)行糾偏動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)卷取外圈錯(cuò)層。壓力自動(dòng)閉環(huán)控制壓輥技術(shù)成熟簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，較容易實(shí)施。

制作可移動(dòng)防跑偏壓輥。制作橫向可移動(dòng)、可控制壓輥，壓輥可跟隨糾偏動(dòng)作進(jìn)行移動(dòng)。壓輥兩側(cè)裝有壓力合適的彈簧，壓輥動(dòng)作越小，受力越小，保證糾偏范圍內(nèi)壓輥可自由移動(dòng)，彈簧壓輥具有自動(dòng)糾偏功能。此方案控制精準(zhǔn)度較高，可以較好地解決甩尾時(shí)EPC 動(dòng)作壓輥的跟隨性。以目前的情況來(lái)看，可移動(dòng)壓輥單純機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求?？梢苿?dòng)防跑偏壓輥示意圖如圖10 所示，所生產(chǎn)的正常卷形貌如圖11 所示。

圖10 可移動(dòng)防跑偏壓輥示意圖

圖11 正常卷

5 結(jié)論

1）以?xún)?yōu)化壓輥投用時(shí)序?yàn)榛A(chǔ)的方法可以有效控制甩尾時(shí)卷取溢出邊的發(fā)生，實(shí)際控制中可參考帶鋼規(guī)格。

2）甩尾卷取溢出邊的主要影響因素是卷取壓輥。

3）根據(jù)不同的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)優(yōu)化壓輥的控制方法，即可有效控制卷取甩尾溢出邊。以壓輥壓力閉環(huán)控制為主要措施，將可移動(dòng)壓輥?zhàn)鳛閺氐捉鉀Q甩尾卷取溢出邊的重要設(shè)備，圍繞壓輥功能進(jìn)行改善，使得甩尾卷溢出邊情況得到根本解決。