連續(xù)熱鍍鋅線四輥立式鈍化輥涂機系統(tǒng)

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，而且可以長時間保持外表光亮，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，由于鈍化輥涂機拾料輥與涂覆輥在運行過程中因消耗導(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主要是四輥立式輥涂機，它的涂覆輥與拾料輥在運行過程中因使用消耗導(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，壓力的執(zhí)行機構(gòu)的自動調(diào)節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。

1 鈍化機自動控制技術(shù)

輥涂機的驅(qū)動裝置是分三級的，最下層的執(zhí)行機構(gòu)是電磁閥驅(qū)動液壓缸，帶著整個機架動作；中間層是手動旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿裝置驅(qū)動絲杠行程，帶著涂覆輥動作，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)鈍化斑時手動調(diào)節(jié)此手輪；最上層也是手動旋轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿裝置驅(qū)動絲杠行程，帶著拾料輥動作，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，手動調(diào)節(jié)此手輪[2]。

要實現(xiàn)壓力的自動調(diào)節(jié)，可在后兩級執(zhí)行機構(gòu)上加裝步進電機帶驅(qū)動器來實現(xiàn)。步進電動機不能直接接到工頻交流上工作，而必須使用專用的步進電動機驅(qū)動器，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的[3]。

對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)定值和步進電機的步距角算出應(yīng)該個步進電機發(fā)多少個脈沖，通過DP網(wǎng)絡(luò)到步進電機的驅(qū)動器，驅(qū)動器控制步進電機動作，調(diào)節(jié)絲杠的行程，從而實現(xiàn)對涂覆輥的位置控制。

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

2 鈍化機自動控制裝置技術(shù)要點

鈍化輥涂機主要是四輥立式輥涂式設(shè)計，輥涂機可以在垂直運行的帶鋼兩表面正向或反向涂敷化學(xué)溶液。帶有兩組安裝在獨立框架上的輥式上下涂頭，每組涂頭帶有1個涂敷輥和1個拾料輥，分別由傳動電機驅(qū)動。涂敷輥和拾料輥的位置和平行度調(diào)整通過步進電機驅(qū)動絲杠實現(xiàn)。兩組涂頭都有液壓缸驅(qū)動的快開裝置，焊縫通過時可快速打開涂頭。需要對設(shè)備維護時，橫移電機可以驅(qū)動整個支架到離線的位置。正常生產(chǎn)時，通過液壓缸鎖緊設(shè)備。

涂敷輥校準步進電機編碼器時首先要與OS側(cè)的標尺為準，找到零點位置，再用水平尺找到DS側(cè)的零點，這兩步做完后將涂機打到維護模式下后點擊校準一秒后編碼器清零，本位置就是零點[4,5]。

拾料輥步進電機在校準時首先以任意一側(cè)為基準用水平尺找到輥子兩側(cè)水平為止，然后將涂機打到維護模式下點擊校準，輥子會自動后退，直到輥子兩側(cè)任意一側(cè)接近開關(guān)信號來后退停止并自動清零，本位置就是零點。

涂敷輥與拾料之間通過調(diào)節(jié)力的大小，來控制涂敷輥涂在帶鋼上料的多少。首先要將力控制在0-6000N這個范圍之內(nèi)才不會損壞設(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，并且可以通過顯示對象選擇OS或DS側(cè)的壓力值，因為輥子在轉(zhuǎn)動過程中存在周期性的波動力，所以需要在程序中進行濾波，顯示值波動在設(shè)定值上下50N波動都是正常的。

位置顯示表顯示的是輥子的實際位置，上升或下降都會通過步進電機的編碼器檢測出并顯示出來，在這里你還可以通過選擇顯示對象選擇OS或DS側(cè)的實際位置，偏差小于3mm正常，超出3mm輥子將停止移動，必須將偏差調(diào)回3mm內(nèi)才可以動。需要打到維護模式并且選擇校準這時才可以手動調(diào)節(jié)不受限制，但要在機械人員監(jiān)督下進行防止損壞設(shè)備。

3 鈍化機自動控制在某鍍鋅線的實際應(yīng)用

（1）設(shè)定壓力和嚙合量的畫面如圖1所示，點擊畫面Chromate-＞Coater彈出對話框，上半部分為壓力設(shè)定，分別為二級設(shè)定（預(yù)留），手動設(shè)定，實際設(shè)定，實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，分別為二級嚙合量設(shè)定（預(yù)留），手動位置設(shè)定，實際位置設(shè)定，實際值，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)壓力值輸入對應(yīng)的手動輸入框，然后到現(xiàn)場操作箱上將黑色旋鈕打到自動模式，同時選擇“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，涂機會自動調(diào)整到設(shè)定壓力值。在正常運行時，帶料輥與涂覆輥處于壓靠狀態(tài)，需要改變設(shè)定壓力時，將壓力值輸入手動輸入框中，涂機會自動調(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程中軌道可能會有卡阻，當(dāng)設(shè)定壓力過小時會出現(xiàn)壓力實際沒有調(diào)整到位但帶料輥自動停止情況，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，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，先將換輥后的實際涂覆輥輥徑輸入到輥徑對話框中，如圖1所示，此時SetP列中顯示的是零位到帶鋼位置的行程，在手動輸入對話框（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，則再在手動輸入對話框（Manual）對應(yīng)位置輸入12.892即可。四個框都輸入完成后，到現(xiàn)場操作箱上同時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，涂機會自動調(diào)整到設(shè)定嚙合量。

圖1 壓力及嚙合量對話框

（3）當(dāng)所有數(shù)據(jù)都設(shè)置完成后，可以同時選擇4個輥，并選擇雙側(cè)，通過操作臺的“靠近帶鋼”按鈕將所有輥都運行到設(shè)定位置，當(dāng)然也可以分別在線。根據(jù)機械要求，若選擇輥單側(cè)點動后傳動側(cè)與操作側(cè)位置差超過4mm，則無法再自動運行，需要點動將兩側(cè)找平，方可再自動定位。

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

4 結(jié)語

鈍化機輥間壓力實現(xiàn)自動控制，有效的解決了鈍化膜厚度控制的問題。實現(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，壓力的執(zhí)行機構(gòu)的自動調(diào)節(jié)也有利于減少涂覆輥的輥耗。