关于镀锡1420罩退脱脂段挫伤问题的初步研究

胡 娜，李 越，莫志英，刘 伟，林 悦，李 权

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

由于镀锡的产品厚度薄、质软，挫伤一直是困扰罩退产线质量问题。在2019年一季度，罩退脱脂段曾集中出现批量的挫伤缺陷。牌号集中在MR T-2 BA，镀锡成品规格全部为0.24*881，罩退脱脂规格0.24*895。缺陷描述：上下表面中间断续无规则横向挫伤，正视可见，轻微指甲感。

针对此问题，现从挫伤原因、带钢纠偏、EPC工作原理、下一步控制措施等方面进行了初步研究。

1 镀锡产品提升质量方法

1.1 罩退及脱脂工艺

退火是镀锡产品的一道重要工序，主要是通过罩式炉对钢卷进行再结晶退火。其优点是在纯氢气下退火可以保证钢材不被氧化，也可以改善带钢表面质量，清除钢板的积碳，达到光亮退火[1]。消除带钢轧制过程中产生的加工硬化，降低强度和硬度，提高塑性和韧性。罩式退火的过程主要由加热、保温、冷却三部分组成[2]。

镀锡板事业部罩退作业区共建有退火炉台30座，电解脱脂机组一条，重卷机组两条。罩退全流程工艺主要包括：冷硬卷、脱脂处理、罩退前库堆放、罩式炉退火、钢卷冷却、平整前库堆放、二次冷轧/平整、平整后库堆放、重卷检查、钢卷包装。

通过化学和物理方法进行带钢脱脂，将酸轧后的带钢进行清洗，利用电解的方法在带钢上下表面形成二氧化硅膜，以防止钢卷在退火工艺后发生粘结。

1.2 脱脂开卷

开卷机的悬臂卷筒为扇形块式，卷筒通过旋转液压缸使卷筒胀缩，并由交流变频电机经齿轮减速器传动。卷筒、传动系统均安装在可滑动的钢结构底座上，通过横移液压缸可进行轴向调节对中[3]。

原料钢卷定位在开卷机，开卷机卷筒通过液压涨开以撑紧钢卷的内径。然后，磁力皮带压下压紧钢卷的外圈，空带台抬起，开卷机的卷筒开始转动，带钢头部通过穿带台送入夹送辊。夹送辊转动将带钢送至入口剪进行切头。切头后的带钢由夹送辊夹送焊机前，与上卷带钢的带尾焊接。

1.3 脱脂碱洗

焊接后带钢进入挖边剪切掉焊缝边部，带钢经过纠偏辊和张力辊后进入碱洗槽。该槽为立式槽，带钢浸入槽内清洗并被加热，然后带钢进入碱刷洗槽，水平刷洗槽内设4根刷辊，2根对带钢上表面进行刷洗，2根对带钢下表面进行刷洗，在刷洗同时，由喷淋头向刷辊和带钢的接触区喷淋碱液。

1.4 脱脂电解清洗

清洗完后进入立式双电解清洗槽。通过电解可在带钢上下面形成二氧化硅膜，可防止钢卷进入罩式退火炉退火后产生粘结，每个电解槽内布置有2对电机，1对为正极，1对为负极[3]。

带钢从1对电极间通过。当带钢作为阴极时，其表面上析出氢气进行的是还原过程：4H2O+4e2H2+4OH-，当带钢作为阳极时，其表面上析出氧气进行的是氧化过程：（4OH-）-4eO2+2H2O，电极表面上大量气体析出，对油膜会产生强大的乳化作用。通过气体的产生带走上下表面的杂质。电极极性在工作一段时间后变换，以保证电极的清洁和延长电极寿命。这时带钢完成在碱液中的清洗，进入水平热水刷洗槽[3]。

1.5 脱脂卷取

钢卷在卷取机上卷完，出口卸卷小车卸卷，将钢卷运送至出口钢卷鞍座上，经打捆后，再运至翻卷机，进入出口步进梁经出口称重后，等车间吊车将钢卷吊至中间库存入，以待进入罩式退火炉退火。

2 带钢挫伤原因分析

首先，对挫伤卷的各种生产信息进行统计汇总，可以发现如下规律：

一是脱脂生产时间集中在1月18日～2月1日，如下所示。

二是开卷机无明显对应关系，一号开卷机使用率44%，二号开卷机使用率56%。

三是卷取机有明显对应关系，一号卷取机使用率18%，二号卷取机使用率82%，即绝大部分挫伤卷由二号卷取机生产。初步怀疑二号卷取机的选择是产生挫伤的原因之一。

四是返查二号卷取机PDA曲线，发现EPC曲线有明显的大幅波动。而对比同钢种一号卷取机，未发现EPC曲线有明显的波动出现。即侧面印证了“二号卷取机的选择是产生挫伤的原因之一”这一观点。

五是返查挫伤卷二号卷取机PDA曲线，发现EPC带钢位置实际位置出现较大波动，波动程度可达-2.5mm～2.5mm。

同时将挫伤卷EPC波动位置与带钢挫伤位置相对应（即挫伤位置在波动位置之处或之后出现），发现81%的数据有对应关系。考虑到检验过程中可能存在一定的误差，即判定2#EPC的大幅度纠偏造成了带钢的挫伤。EPC的大幅度纠偏反应出带钢的实际位置出现了较大的横向波动。

阶段小结：卷取机前的EPC主要起带钢边部对齐纠偏功能，保证带钢的边部卷齐。通过上述数据的统计分析发现，带钢的实际位置出现了较大的横向波动，所以EPC的大幅度纠偏造成了带钢的挫伤。下一阶段将对带钢的纠偏做进一步讨论。

3 带钢纠偏原理

在脱脂生产线上，因为原料带钢自身板形质量缺陷或机组生产设备的影响都会直接导致带钢跑偏。所以在脱脂生产线上纠偏设备是不可或缺的重要部分。精准的纠偏系统不但能够使带钢生产无故障连续的运行，而且能够使带钢边缘整齐，保证带钢卷的吊运包装运输，避免行车夹具损坏带钢等。有效提高了带钢成材率，提高经济效率。下面就几项主要的带钢跑偏原因进行简要分析。

3.1 板形原因

首先，考虑引起带钢跑偏的因素是带钢板形问题引起，带钢板形主要有横向板形、纵向板形，横向板形指带钢的断面形状，形状包括凸度、楔形、边缘降。纵向板形指带钢长度方向上的平坦程度（平直度），纵向板形主要有边浪和中浪。造成带钢跑偏的板形主要有单边浪、中浪、镰刀弯等。其造成跑偏的原因主要是板形不同造成带钢和辊子接触的作用力不同。接触作用力不一样跑偏方向也不一样。

在此基础上反查挫伤卷板形，来料正常，全部通过酸轧切边，可以排除板形对带钢跑偏的影响。

3.2 纠偏辊影响

在卷取机入口处设置的纠偏辊为比例调节型辊。当带钢通过时，轴向分力起到纠偏作用。

纠偏辊是凸度辊，安装在移动框架上，通过滚轮装配和连杆装配可实现摆动，移动框架摆动通过液压缸来推动。整个纠偏辊下面有固定框架。但是辊子因纠偏摩擦会出现磨损，出现凹形辊或锥形辊，不利于纠偏，所以辊子需要定期更换，保证纠偏功能。

设备的安装精度不高将可能会造成辊轴线的精度下降，同样也会导致带钢跑偏。罩退清洗段纠偏辊精度要求为±5mm。通过现场实践发现，本次挫伤问题发生后，机械专业对罩退现场的设备进行了精度测量。2#纠偏辊偏差度为3mm，虽然未超出精度要求，但较大的偏差量仍会对后续的带钢卷取带来影响。机械测量结束后已将2#纠偏辊进行了调零处理，消除了精度偏差。

3.3 EPC系统

卷取机卷取带钢要求边部整齐，一方面防止吊运过程中钢卷的边部损坏。另一方面保证钢卷整齐美观。边部对齐系统（EPC）的边部检测使用光电位置检测器，由光源和接收传感器组成。罩退EPC纠偏系统选用直线电阻式位移传感器。原理是基于电位器的电压转换，将传感器上不同位移量与电阻的关系最终转换为相应的电压，通过电压值来反应位移量大小。这种电阻式传感器由测量杆、连接头、电阻元件等组成。可变电阻滑轨固定在传感器上，液压缸移动时，带动滑片在滑轨上移动，从而使可变电阻的阻值改变，输出不同位置的电信号。本次挫伤问题发生后，自动化专业反查位移传感器曲线正常，无明显数值跳动，排除位移传感器故障。

罩退EPC纠偏系统选用光电式带钢位置测量装置。理论上光电位置检测精度较高，现在能达到0.5%，做的好的甚至可以达到0.1%～0.2%。

但是在现场实际使用当中，一些情况会造成附加误差，光电式测量装置在现场使用时需要解决的主要问题，一是外来光的干扰；二是光源的变化。光源变化是随机的，主要来源内外两方面。外部的原因是现场环境对光源的污染，包括：水、油、粉尘等。内部的原因是灯管的老化、供电的变化。通过罩退现场走访发现，EPC光电检测装置只有在每次检修时进行擦拭（每月约两次），由于清理间隔较长，不可避免出现灰尘影响光源的情况。进一步将会影响带钢纠偏的检查，造成EPC的误纠偏动作。

3.4 带钢张力研究

由于清洗段为连续生产线，为了保证带钢的稳定卷取，必须设定带钢张力。脱脂段卷取带钢张力的设定由张力表给出。厚度0.24mm，宽度895mm带钢理论单位张力12.76KN（卷取张力=单位张力*宽度*厚度）。由于考虑到T-2BA料可能会发现粘结严重，损失较大成材率，所以实际生产中实行减张控制。

但在挫伤卷的现场实际生产中，实行减张控制后，带钢出现了肉眼可见的横向摆动情况。初步怀疑带钢张力不足导致了在运行方向上的偏移。

在后续的生产中，脱脂段进行加张控制，加张幅度5%。

对比发现EPC无大幅度的纠偏，未再集中批量出现挫伤问题。所以证明张力控制是影响带张跑偏的原因之一。

4 结论

通过对影响带钢跑偏原因的讨论，从板形、辊系精度、EPC自动检测、卷取张力控制四方面进行分析。基本确定卷取减张控制是影响带钢跑偏的主因，另外，辊系功能精度不足、EPC光电检测装置清理维护不够也将影响带钢的稳定卷取。下一阶段将对此问题提出几点具体的建议。

（1）针对MR T-2 BA、MR T-2.5 BA等软质材，适量增加5%的卷取张力，采取加张控制。

（2）对EPC纠偏系统的位移检测装置定期标定。这需要与机械专业的测绘同时进行，确定好卷取机横向位移的零位，才能保证带钢卷取的稳定性。

（3）对EPC纠偏系统的光电检测元件进行定期的吹扫擦拭，保证无灰尘等外界杂质对光源的影响。考虑到脱脂线的连续生产性，可以采取穿带间隙进行人工擦拭，或增加压缩空气进行吹扫。

（4）建立机械设备功能精度管理看板，对影响带钢稳定卷取和表面质量的重点机械部件，按周期测绘调整，保证其功能精度满足要求。