消除热镀锌成品卷姿不良的控制研究

冀 晨，杨喜恩

（天津轧一冷轧薄板有限公司，天津 300270）

1 研究背景

卷取机是热镀锌线最主要的设备，卷取机的功能是按成品钢卷要求的重量，在卷曲力矩的作用下，卷成边缘整齐的钢卷。卷取机在高张力下，通过EPC边缘对中系统，完成钢卷齐边卷曲的功能。如果卷曲过程中张力控制不均或EPC对中不良，则会出现内圈卷曲侧面突出，形成塔形，如图1所示，可能造成的影响如下： ①钢卷塔形严重影响产品外观，造成经济损失。②钢卷塔型影响吊装作业，造成运输不便或形成二次损坏。③钢卷塔型必须进行返修，造成人力、物力资源浪费，致使成本增加[1]。

图1. 钢卷塔形

热镀锌收卷时，卷取机的钳口不能夹住带钢在产线张力控制下进行内圈卷取，需要借助助卷器在套筒上缠绕几圈之后，再进行收卷。助卷器的主要功能是协助卷取机在卷筒上缠绕头3-5圈，以便为随后的卷取机建张和张力卷曲提供前提条件。

2 卷取机卷曲过程中塔形成因分析及解决方法

由于固定式皮带助卷器的底座是不随EPC进行调整，所以在内圈头几圈进行缠绕时，会经常出现钢卷边缘不齐，形成卷姿不良（塔形）。为此通过改善收卷时助卷器两侧压力，可调节由于带钢与小臂压辊之间摩擦力过大造成卷取位置偏离。

图2 卷取机示意图

2.1 皮带助卷器的压力影响

卷曲机在进行带钢收卷作业时，开始进行卷曲时，由于带钢不受产线工艺张力控制，带头处于较松动状态，需要借助助卷器进行卷曲。

图3 助卷器受力示意图

由于助卷器小臂两侧作用于带钢的力不均或偏大，易造成自动穿带时内圈带头折叠或偏离中心，在助卷器打开后，启用EPC调节位置收卷过程中造成内外圈位置偏离，形成内圈塔形或不齐。

2.2 EPC系统在卷曲过程中的偏差

出口卷取机EPC边缘对中系统，通过把光通量转化为电压值识别和伺服反馈调整带钢位置[2]。

在带钢运行过程中，光源遮挡面积需相等，如果出现偏差，控制器通过对机座的位移调整，纠正偏差，以此保证卷取过程中带钢的位置。

图4. EPC对中系统

为消除由此可能产生的卷取塔型问题，由设备维修人员对传感器进行了重新调整标定作业；EPC纠偏控制系统中的反馈增益也对对中灵敏度和实际效果有影响，因此需要结合现场实际工况对EPC纠偏控制系统中的反馈增益项目进行优化调整作业。

2.3 卷曲张力工艺设定调整

热镀锌线在成品卷取时采用变张力卷曲，在卷取时，随着产线速度的设定，曲卷过程中外径会逐渐增大，随之表面张力会发生相应的改变。产生的转动力矩符合力矩公式F＊r=T，其中F是带钢的张力，r是钢卷直径。

带钢的弹性区弯曲力矩关系如下：

σ---带钢屈服极限

b---弹性区宽度

h1---带钢厚度 （带钢厚度）

带钢塑性区力矩关系如下：

h------带钢厚度

由此可知。张力控制中，需要结合卷径的实时值，目前的卷径测量是通过线速度和卷取机组的转速，结合传动比等影响因素推算出卷径。由于计算模块锁定，基本可以视为不能更改因素。

控制效果：通过以上措施可以看出，张力的设定优化在塔形控制中起了主要的作用，不同产线由于设备尺寸、选型、产线实际工况的不同，需要根据实际情况找到最优的控制改善方式。2013年全年镀锌产量20万吨，由于塔型造成的7级返修料占总产量0.31%。 2014年已基本消除塔型问题。

3 结论

镀锌出口成品卷在2013年出现卷姿不良----塔型质量问题，通过多方位的观察和调整，认为问题的形成来源于多方面的影响。从受力点分析，我们改善了卷取机助卷器压力，通过对EPC系统的调整，我们保证了控制系统的有效运行，最主要的是对卷曲张力工艺的修正，降低了卷曲过程中的打滑问题，最终解决了塔型问题。后期，将针对不同规格下的张力控制进行持续的数据优化。