韩验龙 杨金昭 齐海峰 金 琳 孙祖乾

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧作业部，河北 唐山 063210）

0 前言

双机架平整是镀锡板连续退火生产的重要工序，其主要作用是消除退火带钢的屈服平台，调整带钢的力学性能，改善带钢的板形，通过二次冷轧进一步提高带钢强度，生产更薄规格的产品，并使带钢表面达到一定的粗糙度[1]。某公司1420 连退线DCR 机组产品以超薄镀锡产品用板为主，其产品主要为镀锡基板T1-T5、DR 二次冷轧材，产品宽度为700mm～1280mm，厚度 为0.12mm～1.0mm。在生产过程中由于二次冷轧镀锡基板规格较薄，频繁出现羽痕缺陷[2]，严重影响了平整机的质量和带出品率，需要重点解决羽痕缺陷，提高产品质量。

1 羽痕产生原因

镀锡事业部连退双机架平整轧制带钢出现的羽痕形状为板面出现羽毛状或肋排状痕迹，带钢在横向长度上产生了不均匀延伸，相差较大的不均匀延伸会有明显分界线，这个分界线进入平整机产生了羽痕[3-4]。图1为带钢表面上出现的典型羽痕缺陷图，从图中不难看出羽痕缺陷沿轧制方向产生于带钢上、下表面，形貌类似羽毛状和助排状，与带钢轧制方向呈10°～30°角，手能明显感觉到缺陷存在，并且缺陷产生表面距离较长，统计每月因羽痕缺陷判定的带出品量（废品量）为256t，这样严重影响公司的经济效益。

图 1 典型的羽痕缺陷图

图 2 带钢宽度方向的应力分布

通过钢种的实验比对，再经过对张力设定，板形预设定，带钢在辊缝内的受力以及弯辊力调节进行分析，确定了双机架平整机生产极薄规格带钢时产生羽痕缺陷的原因有5 点，分别如下：①前道工序酸轧来料为贴边浪，与板型有关；②双机架平整机设定张力太小，导致带钢拉伸不直；③CVC 窜辊数值调整不合理，导致应力不均，产生中浪；④弯辊力的控制逻辑不合理，导致弯辊力力值过大，产生中浪；⑤平整机弯辊力限幅值的缺陷，将产生羽痕。只有进行详细分析产生羽痕的根本原因，才能进一步为消除羽痕问题提出可行性的方法。1）前道工序为酸轧来料，而酸轧来料存在贴边浪，浪形位于距离边部30mm～50mm 位置，幅值幅值5IU～10IU 的贴边浪。该肋浪的产生可能和来料板形相关，同类企业中宝钢酸轧板形低速段<25IU，加减速段<20IU，稳定段<10IU。因此加强来料板形也很重要，另外窜辊位置设定不合理也是原因之一[5-6]。2）原定双离线平整机设定张力值较小，导致进入1#机架辊缝带钢不平直，且由于小张力情况下临界翘曲应力值减少，使平整机易出现浪形趋势进入辊缝出现羽痕。3）由于CVC 窜辊使用不合理，对罩退T 料使用较大的窜辊数值。罩退T 料如图 2 所示。图中（a）、（b）轧辊凸度大，WR（工作辊）弯辊的绝对值就大，同时板形仪为了调整实物板形贴近于目标曲线，使用较小的工作辊弯辊力，虽然整体实际板形和板形目标曲线偏差趋近于0，但是由于应力分布不均匀，中部和边部应力增加[7]，导致带钢中部出现羽痕缺陷。因此需要优化CVC 窜辊参数值。4）产生羽痕缺陷一般位于带钢减速后，当速度到达穿带速度60m/min 时，此时平整机轧制力较低（1100kN～1300kN），同时弯辊力较大，极易产生中浪，出现中部羽痕[8]。轧制力低可能和轧辊粗糙度使用有关，而弯辊数值较低，可能和L2 弯辊预设定以及加减速弯辊控制有关，所以弯辊力的优化是必然的，合理的逻辑控制可以消除中部羽痕。5）由于1#机架弯辊限幅导致中浪的产生，分析光整机程序中的弯辊力限幅，在轧制带钢的过程中，弯辊力不能降低，AFC（自动板型控制）系统不能消除中浪缺陷，最终产生羽痕。

2 消除羽痕的措施

连退电镀板羽痕缺陷是双机架平整辊缝隙中的带钢受到不稳定的延伸率轧制时产生的，出现羽毛状或肋排状的羽痕缺陷。深入分析，逐步得到解决措施：①需要优化1#机架入口和出口张力设定；②优化弯辊力前馈；③限幅弯辊力；④酸轧来料目标模式切换；⑤窜辊优化。上一道工序酸轧来料为薄料，在调整双机架平整张力及轧制力时，有可能会出现严重边浪，要及时打开双机架平整以免断带，可通过上述5 种措施方法来消除羽痕。下面笔者一一研究这5 种具体措施。

2.1 优化1#机架入口和出口张力设定

连退电镀板羽痕缺陷是在进入双离线平整1#机架时产生的，所以有必要优化1#机架的入口和出口的张力值。根据张力设定基本原则，张力达到屈服极限σS，能均衡带材宽度方向的延伸。多辊平整机中采用的单位张力取决于冷轧加工硬化程度，一般单位张力为σS的20%～60%。

稳定轧制过程需要极大的单位张力及总张力[9]，针对T 料，羽痕主要产生在带头尾的部位，而该钢种规格的带钢增加了平整机1#机架入口和出口的单位张力设定值的25%～30%，单位张力为设定变形抗力的50%，以便减少羽痕缺陷。图3 为连退T3 料调整前后对比图（带钢规格：0.25mm×835mm，即厚×宽）。调整后比调整前增大了1#机架入口侧的张力值13kN，1#机架出口侧的张力值增加了33kN，2#机架出口侧张力值不变依然为90kN。

图3 调整前后连退T3 料的单位张力对比

2.2 优化弯辊力前馈程序

连退镀锡板在弯辊力控制方面采用的是前馈控制。前馈控制系统是根据扰动或给定值的变化按补偿原理来工作的控制系统，其特点是当扰动产生后，被控变量弯辊力输出还未变化以前，根据扰动作用的大小进行控制，以补偿扰动作用对被控变量的影响。前馈控制系统运用得当，可以使被控变量的扰动消灭在萌芽中，使被控变量不会因给定值变化或扰动作用而产生偏差，前馈控制比反馈控制更能及时地进行预判，并且不受系统滞后的影响。为了减少带尾降速过程中由于轧制力减少导致的一级AFC 弯辊变化速率过慢，中浪来不及调整，进而导致板形突变以及中浪过大导致板面中部羽痕缺陷，需要增加轧制力弯辊力前馈系数，经过多次实验得出最合适的值，由原来的1%增大到2.5%。图4 为1#机架轧制力弯辊力逻辑控制图，前馈条件由4 个方面组成：①实际轧制力；②轧制力弯辊力系数；③积分系数；④转化百分比对值；经过实验①③④优化效果不明显，而将程序中的1#机架的轧制力弯辊力前馈系数从1%调整为2.5%，有助于消除带钢表面羽痕缺陷。

图 4 调整轧制力弯辊力前馈逻辑图

2.3 调整最小弯辊力限幅

双离线平整机生产普板以及T3 料为主，延伸率与轧制力较低，同时使用CVC2 辊形。CVC 等效凸度为-0.1mm 至0.2mm，当使用0mm 窜辊时，轧辊凸度为50μm。

此轧辊凸度在轧制力较低的情况下，板型容易出现中浪。所以1#机架需要AFC，2#机架需要操作工手动降低弯辊至负弯，该方法可以有效地消除中浪。

在使用负弯辊力消除中浪过程中，带钢受到不同轧制力下弯辊力限幅的影响，导致AFC 手动调整，较大的负弯辊力无法使用，中浪不能完全消除，所以有必要优化弯辊力限幅。

弯辊力程序调整位于TP_1/50_WRB/30_REF_D4 中，对弯辊限幅前、后调整如表1 所示。

表1 调整不同轧制力下的弯辊下限

2.4 调整酸轧来料目标曲线

前道工序由酸轧提供来料，所以有必要优化前道工序的控制模式。当前道工序酸轧采取中浪控制的模式时，容易产生贴边浪，这样极易在带钢头尾产生羽痕。目前，优化的方法是将部分酸轧来料控制方式由中浪模式修改成边浪控制模式，根据表2 中的数值进行控制。

表2 修改的酸轧来料目标参数

2.5 调整平整机窜辊参数和目标曲线

为了防止由于来料肋部相对延伸差较大而绝对浪形不大以及中部延伸过多导致的带头尾羽痕，进行以下改进。表3 为供给镀锡产线的品种板形目标曲线，将幅值从0IU 变为幅值2IU 的边浪模式，模式的切换消除了大边浪的产生，也相对减少了带钢的头尾羽痕的产生。

表3 供给镀锡线的板形目标参数

针对薄带钢中部延伸率较大的问题，可对离线双机架平整的1#WR（工作辊弯辊力）、CVC 窜辊参数进行优化，优化后通过控制版型来消除大延伸率的问题，参数数值如表4所示。通过张力控制、弯辊调整、程序优化，有效减少了羽痕缺陷。

表4 DCR 轧机采用的CVC 窜辊和弯辊数据优化表

先后经过上述5 种方法优化连退镀锡板，彻底减少了连退镀锡板羽痕的产生。从图5 能直观地看出来，公司的带出品量由1 月份的256t/月降低至6 月份的18t/月，逐月降低带出品率，消除羽痕的效果较为明显。这样不仅提升了产品的质量，满足了客户的要求，也增加了公司的经济效益。

图5 1～6 月羽痕带出品量图

3 结论

通过上述综合分析，连退镀锡板薄带钢羽痕缺陷出现原因为带钢在横向长度上产生了不均匀延伸产生明显分界线，分界线进入双离线机架平整机，产生了不均与变形。笔者研究发现，通过增加入口、出口设定张力的25%～30%，将轧制力前馈系数增加至2.5%，优化不同双离线平整机轧制力的弯辊限幅，调整前道工序酸轧机组控制模式、平整机组窜辊参数和目标曲线等措施，有效减少了羽痕带出品，保证了产品质量，提高了产品的经济效益。