婁德誠(chéng)，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?。保埃保常埃矗?/span>
摘 要：針對(duì)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(duì)連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)中影響鋅層厚度控制的因素進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)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(dá)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(jí)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(duì)鋅層厚度控制影響因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)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(cè)系統(tǒng)
采集了１０個(gè)鍍鋅板樣本，對(duì)熱鍍鋅生產(chǎn)線在線鋅層厚度檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密性（重復(fù)性、再現(xiàn)性）進(jìn)行了分析：
（１）樣 本Ｐ／ＴＶ的Ｒ值 為１０．６４％，小 于３０％，說明該測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)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(cè)量系統(tǒng)的散布與規(guī)格對(duì)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(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精密性（重復(fù)性、再現(xiàn)性）均較好，測(cè)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(jì)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(shí)，對(duì)鋅層厚度精度會(huì)有影響，同時(shí)鋅鍋沉沒輥使用前期和后期的帶鋼穩(wěn)定性差異較大，對(duì)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(jìn)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(duì)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(shí)，鋅層訂單厚度變化對(duì)鋅層厚度精度沒有顯著影響；帶鋼較穩(wěn)定，振幅小于４ｍｍ時(shí)，鋅層訂單厚度變化和帶鋼厚度變化對(duì)鋅層厚度精度沒有顯著影響；對(duì)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(shí)，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(duì)鋅層厚度的影響還沒有明確的認(rèn)識(shí)，只是憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理。因此，需要結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)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(shí)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(duì)鋅液中不同Ａｌ含量時(shí)鋅層厚度控制情況進(jìn)行了對(duì)比，見圖６。
從圖６可以看出，當(dāng)鋅液中Ａｌ含量控制在０．２０％～０．２２％時(shí)，鋅液成分的變化對(duì)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(dòng)較大，穩(wěn)定性較差。帶鋼穩(wěn)定性對(duì)鋅層厚度控制精度的影響見圖７。
從圖７可以看出，當(dāng)帶鋼抖動(dòng)較大時(shí)，鋅層厚度超差較大，因此帶鋼穩(wěn)定性越好，對(duì)鋅層厚度控制越有利。
１．４在線鋅層厚度檢測(cè)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(duì)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(duì) 應(yīng) 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(shí)際生產(chǎn)中是通過在線檢測(cè)儀的反饋值來對(duì)氣刀壓力進(jìn)行調(diào)整。在線鋅層測(cè)厚儀的檢測(cè)值對(duì)鋅層厚度控制精度的影響見圖９。
從圖９可知，在線檢測(cè)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(cè)值對(duì)鋅層厚度進(jìn)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(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)值實(shí)時(shí)反饋，以控制氣刀參數(shù)，進(jìn)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(xué)習(xí)程序優(yōu)化等。
（１）控制系統(tǒng)程序調(diào)整。生產(chǎn)中，存在實(shí)際控制值比設(shè)定值低的情況。通過調(diào)整測(cè)厚儀目標(biāo)設(shè)定值上下邊界，即適當(dāng)提高Ｃｏｌｄ?。牵幔酰纾宀糠值模希妫妫螅澹簟。樱澹簦穑铮椋睿羯舷逻吔缭O(shè)定值，從而提高實(shí)際控制值。
（２）控制模式調(diào)整。系統(tǒng)計(jì)算出來的氣刀壓力值有時(shí)比正常值大，導(dǎo)致實(shí)測(cè)鋅層重量比目標(biāo)值低，使控制不穩(wěn)定。對(duì)此，可將系統(tǒng)本身帶有的模型控制功能投入運(yùn)行，進(jìn)行自學(xué)習(xí)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(shí)，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(dǎo)致測(cè)厚儀自學(xué)習(xí)過程中采用這些不合理數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)習(xí)效果造成影響。針對(duì)該問題，對(duì)測(cè)厚儀數(shù)據(jù)庫中的記錄進(jìn)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(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)整。變規(guī)格時(shí)，焊縫過氣刀過程通常會(huì)出現(xiàn)氣刀壓力不正常。變規(guī)格時(shí)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(yù)控制，焊縫到達(dá)氣刀時(shí)壓力無變化，待焊縫到達(dá)測(cè)厚儀時(shí)壓力設(shè)定值才變?yōu)橄乱痪淼膲毫χ怠榇?，啟用模型控制部分，采用自學(xué)習(xí)和自動(dòng)控制的功能；同時(shí)，要求操作人員對(duì)變規(guī)格帶鋼鋅層厚度進(jìn)行閉環(huán)控制測(cè)試，并對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行跟蹤。
２控制措施
針對(duì)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(jì)劃排產(chǎn)時(shí)，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(shí)，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(jìn)入軸套造成鋅鍋輥?zhàn)佣秳?dòng)的幾率，提高帶鋼穩(wěn)定性；
（７）加強(qiáng)鋅鍋輥?zhàn)拥难b配管理，減少鋅鍋輥?zhàn)佣秳?dòng)，提高帶鋼穩(wěn)定性，優(yōu)化起車?yán)仯苊饫伈涣荚斐射\鍋輥?zhàn)佣秳?dòng)，提高帶鋼穩(wěn)定性；
（８）氣刀壓力、在線檢測(cè)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(yīng)的改進(jìn)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(biāo)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(xiàn)：
［１］ 李九嶺．帶 鋼 連 續(xù) 熱 鍍 鋅 ［Ｍ］．北 京：冶 金 工 業(yè) 出 版 社，１９９．
［２］ 張啟富．現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅［Ｍ］．北京：冶金工業(yè)出版社，１９９５．
［３］ 姜睿．鍍鋅測(cè)厚儀在寶鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線上的應(yīng)用［Ｊ］．中國(guó)儀器儀表，１９９７，
（４）：２７－３０
［４］ 許秀飛．鋼帶熱鍍鋅技術(shù)問答［Ｍ］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２００７．