婁德誠，齊海英，王豐濤，孔凡慶，賈松

（北京首鋼冷軋薄板有限公司，北京　１０１３０４）

摘  要：針對北京首鋼冷軋薄板有限公司熱鍍鋅線鋅層厚度控制精度偏低、鋅錠消耗較大、生產(chǎn)成本較高的問題，對連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)中影響鋅層厚度控制的因素進行了分析，提出了相應控制措施，使鋅層厚度在正公差＋０～１０ｇ／ｍ２范圍內(nèi)的命中率達到９０％。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅；鋅層厚度；影響因素；分析；控制

北京首鋼冷軋薄板有限公司以生產(chǎn)高端板材，特別是高等級鍍鋅汽車板為主。生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)鋅層厚度控制精度較低，鋅層厚度正超差較大，鋅錠消耗較高。為此，本文對鋅層厚度控制影響因素進行了分析，并提出了相應控制措施。

１鋅層厚度控制的影響因素

１．１在線鋅層厚度檢測系統(tǒng)

采集了１０個鍍鋅板樣本，對熱鍍鋅生產(chǎn)線在線鋅層厚度檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密性（重復性、再現(xiàn)性）進行了分析：

（１）樣 本Ｐ／ＴＶ的Ｒ值 為１０．６４％，小 于３０％，說明該測量系統(tǒng)的重復性和再現(xiàn)性都比較好；

（２）樣本Ｐ／Ｔ的Ｒ值為１６．３６％，小于３０％，說明該測量系統(tǒng)的散布與規(guī)格對比在允許范圍內(nèi)，良和不良區(qū)分能力足夠。

由此可見，在線測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密性（重復性、再現(xiàn)性）均較好，測量系統(tǒng)是可信的。１．２鋅層訂單厚度、帶鋼厚度和帶鋼穩(wěn)定性計劃排產(chǎn)中，帶鋼厚度、鋅層訂單厚度等有較大跳躍或頻繁變化時，對鋅層厚度精度會有影響，同時鋅鍋沉沒輥使用前期和后期的帶鋼穩(wěn)定性差異較大，對鋅層控制也有較大影響。通過設(shè)置帶鋼厚度、鋅層訂單厚度和帶鋼穩(wěn)定性來進行ＤＯＥ分析，結(jié)果見圖１、圖２。

從圖１、圖２可看出，帶鋼厚度、帶鋼穩(wěn)定性對鋅層厚度控制的影響是顯著的，帶鋼厚度與鋅層訂單厚度的交互作用影響、鋅層訂單厚度與帶鋼穩(wěn)定性的交互作用影響均是顯著的。

各因子之間相互影響的數(shù)量關(guān)系見圖３～圖５。

從圖３～圖５可看出，帶鋼穩(wěn)定性越好，鋅層厚度精度就越高；厚鍍層比薄鍍層的鋅層厚度精度高；薄帶鋼比厚帶鋼的鋅層厚度精度高；帶鋼厚度在０．９５～１．２５ｍｍ時，鋅層訂單厚度變化對鋅層厚度精度沒有顯著影響；帶鋼較穩(wěn)定，振幅小于４ｍｍ時，鋅層訂單厚度變化和帶鋼厚度變化對鋅層厚度精度沒有顯著影響；對于鋅層厚度小于１００ｇ／ｍ

２（雙面），帶鋼厚度大于１．２５ｍｍ或小于０．９５ｍｍ時，都不利于鋅層厚度控制。

１．３鋅液中Ａｌ含量和帶鋼在氣刀處的穩(wěn)定性

目前，鋅液中Ａｌ含量、帶鋼在氣刀處穩(wěn)定性等工藝參數(shù)對鋅層厚度的影響還沒有明確的認識，只是憑借經(jīng)驗進行管理。因此，需要結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學方法進行分析，以得到較量化的影響關(guān)系。

目前，本公司鍍鋅線生產(chǎn)汽車板時鋅液中Ａｌ含量控制在０．２０％ ～０．２２％，鋅層表面質(zhì)量較好。本文對鋅液中不同Ａｌ含量時鋅層厚度控制情況進行了對比，見圖６。

從圖６可以看出，當鋅液中Ａｌ含量控制在０．２０％～０．２２％時，鋅液成分的變化對鋅層厚度精度沒有影響。

鋅鍋中沉沒輥使用前期工況較好，帶鋼穩(wěn)定性較好；使用后期，帶鋼抖動較大，穩(wěn)定性較差。帶鋼穩(wěn)定性對鋅層厚度控制精度的影響見圖７。

從圖７可以看出，當帶鋼抖動較大時，鋅層厚度超差較大，因此帶鋼穩(wěn)定性越好，對鋅層厚度控制越有利。

１．４在線鋅層厚度檢測和氣刀壓力

生產(chǎn)中，一般根據(jù)帶鋼規(guī)格和線速度固化氣刀高度，通過調(diào)整氣刀壓力控制鋅層厚度。氣刀壓力對鋅層厚度控制精度的影響見圖８。

從圖８可知，氣刀壓力與鋅層厚度擬合情況良好，兩 者 之 間 有 著 對 應 關(guān) 系：鋅 層 厚 度ｇ＝１３７．８－０．１２３５×Ｐ，Ｐ為氣刀壓力，可以通過調(diào)整氣刀壓力來控制鋅層厚度。

實際生產(chǎn)中是通過在線檢測儀的反饋值來對氣刀壓力進行調(diào)整。在線鋅層測厚儀的檢測值對鋅層厚度控制精度的影響見圖９。

從圖９可知，在線檢測值與鋅層厚度擬合情況良好，離線值超差Δｈ＝ －３．０５３＋０．８２１６×Δｈ在，Δｈ在為在線值超差，可以利用在線檢測值對鋅層厚度進行控制。

１．５氣刀閉環(huán)控制系統(tǒng)

氣刀閉環(huán)控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線檢測值實時反饋，以控制氣刀參數(shù)，進而精確控制鋅層厚度。其優(yōu)化內(nèi)容主要包括：控制系統(tǒng)程序調(diào)整、控制模式調(diào)整、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化、自學習程序優(yōu)化等。

（１）控制系統(tǒng)程序調(diào)整。生產(chǎn)中，存在實際控制值比設(shè)定值低的情況。通過調(diào)整測厚儀目標設(shè)定值上下邊界，即適當提高Ｃｏｌｄ　Ｇａｕｇｅ部分的Ｏｆｆｓｅｔ　Ｓｅｔｐｏｉｎｔ上下邊界設(shè)定值，從而提高實際控制值。

（２）控制模式調(diào)整。系統(tǒng)計算出來的氣刀壓力值有時比正常值大，導致實測鋅層重量比目標值低，使控制不穩(wěn)定。對此，可將系統(tǒng)本身帶有的模型控制功能投入運行，進行自學習控制。

（３）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫優(yōu)化。在剛投入閉環(huán)系統(tǒng)時，控制數(shù)據(jù)存在不穩(wěn)定狀態(tài)，此外前期數(shù)據(jù)庫中也必定存在不合理的數(shù)據(jù)，將導致測厚儀自學習過程中采用這些不合理數(shù)據(jù)，對學習效果造成影響。針對該問題，對測厚儀數(shù)據(jù)庫中的記錄進行篩選和清理，刪除不合理的氣刀壓力、鋅層重量設(shè)定記錄。

（４）焊縫過氣刀時閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)整。變規(guī)格時，焊縫過氣刀過程通常會出現(xiàn)氣刀壓力不正常。變規(guī)格時焊縫后一卷帶頭約２００ｍ處鋅層厚度設(shè)定值為前一卷的鋅層厚度設(shè)定值，其主要原因是閉環(huán)控制無預控制，焊縫到達氣刀時壓力無變化，待焊縫到達測厚儀時壓力設(shè)定值才變?yōu)橄乱痪淼膲毫χ怠榇耍瑔⒂媚Ｐ涂刂撇糠郑捎米詫W習和自動控制的功能；同時，要求操作人員對變規(guī)格帶鋼鋅層厚度進行閉環(huán)控制測試，并對實測結(jié)果進行跟蹤。

２控制措施

針對上述分析，提出以下控制措施：

（１）鋅鍋沉沒輥使用前期工況較好，帶鋼穩(wěn)定性好，因此，生產(chǎn)組織和計劃排產(chǎn)時，將較薄鍍層訂單安排在輥期的中前期，以利于鋅層控制；

（２）將鋅層訂單厚度變化安排在生產(chǎn)帶鋼厚度在０．９５～１．２５ｍｍ之間時，以利于鋅層控制；

（３）將厚帶鋼生產(chǎn)安排在輥期中前期生產(chǎn)，以利于鋅層控制；

（４）將帶鋼厚度和鋅層訂單厚度變化較頻繁的訂單安排在輥期中前期生產(chǎn)；

（５）將鋅層訂單厚度小于１００ｇ／ｍ２的產(chǎn)品安排在輥期的中前期生產(chǎn)；

（６）將 鋅 液 中Ａｌ含 量 穩(wěn) 定 為０．２０％ ～０．２２％，可有效減少鋅液中懸浮的鋅渣，減少鋅渣進入軸套造成鋅鍋輥子抖動的幾率，提高帶鋼穩(wěn)定性；

（７）加強鋅鍋輥子的裝配管理，減少鋅鍋輥子抖動，提高帶鋼穩(wěn)定性，優(yōu)化起車拉輥，避免拉輥不良造成鋅鍋輥子抖動，提高帶鋼穩(wěn)定性；

（８）氣刀壓力、在線檢測值都與鋅層厚度控制精度有很好的擬合關(guān)系，因此使用氣刀閉環(huán)控制系統(tǒng)，將極大提高鋅層厚度控制精度。

（９）優(yōu)化氣刀閉環(huán)控制系統(tǒng)，特別是優(yōu)化數(shù)據(jù)庫。

３結(jié)語

通過上述分析并采用相應的改進措施，提高了鋅層厚度的控制精度，全規(guī)格帶鋼鋅層厚度在訂單值＋０～１０ｇ／ｍ２范圍內(nèi)的命中率提高到約９０％，全規(guī)格帶鋼鋅層厚度在訂單值＋０～５ｇ／ｍ２范圍內(nèi)的命中率提高到約３０％。全規(guī)格帶鋼鋅層厚度目標偏差由２０１０年的平均８．３１ｇ／ｍ２下降到目前的７．１１ｇ／ｍ２，鋅錠噸鋼消耗由２０１０年的平均２７．９６ｋｇ／ｔ下降到目前的２５ｋｇ／ｔ以下。

參考文獻：

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