高强钢材的优势与生产挑战：钢板、钢结构与机电设备的探讨

热镀超厚高强钢稳定性优化

李金良

（承德钢铁集团有限公司，河北承德067000）

摘要：高强度钢板具有多重优势，与普通钢材相比，使用高强度钢板制作钢结构可以有效减少钢材用量，从而减少施工量以及相关涂料、辅料的使用量；从运输角度看，也减少了运输压力，可以有效控制成本。在应用方面，高强度钢板整体稳定性系数强于普通钢材，因此高强度钢板的需求量大，但由于超厚高强度钢板生产所需的机电设备能力大、工艺技术先进，导致生产产量相对较低。同时，行业内厚带钢生产存在普遍的问题，最常见的有：要求机电承载能力大，生产过程中跑偏、划伤；张力不足导致刮边、撕裂；卷取时出现塔形；卸料时卡钢等。

关键词：高强度钢；机电；拉伸；卷取

0 前言

冷轧镀锌生产线生产厚规格、高强度钢材主要存在哪些问题？

1、1#、2#入口不能自动穿带，穿带过程中带料刮伤、跑偏，造成带料撕裂。

2、带钢通过4#汇流压带轮时，可在带钢通过4#压带轮前将带钢取下或带钢通过后将带钢头部插入导料板下方。

3、焊机出口处的夹紧滚轮采用液压马达驱动，由于厚度不同，液压马达实际转速不同，造成焊机出口定位不准，出口侧无套筒或套筒太少，造成自动焊接失败。

4、焊机出口处，5#夹送辊与1#张力辊之间没有拖带辊，厚带钢重量过重，造成带钢搁在1#张力辊上，造成带钢在移动过程中相互划伤。

5、进出线环路量少，正常情况下焊机仅有1#补焊机会，若发生故障，工艺段会减速甚至停车。

6、出口剪切完成后，带钢在8#张力辊上打滑，后移，穿带过程中带钢抬升、跟踪定位存在问题，卷取过程中带钢跑偏。

7、卸料过程中，带料夹嘴及小车下降，在芯轴收缩过程中无法卸下卷料。

1.优化入口偏差、划痕和设置问题

1.1优化4#压轮程序，当带头由待料位置到焊机前，提前将收敛压轮关闭至中间位置，当带头经过收敛压轮时，将收敛压轮完全关闭，同时现场放线，并增加接近开关检测压轮中间位置。

1.2程序优化了开卷机压辊动作顺序，当检测到开卷机卷取厚带钢时，提前压下压辊，保证带钢头部能顺利进入压辊，同时通过机器校准压辊及矫直机水平度，保证带钢不跑偏，矫直机增加带钢大于5mm时全程压下功能，下线后不会开辊，保证带钢不划伤。

1.3优化1#张力辊组及5#压带辊速度，提高1#张力辊速度使其领先于5#压带辊速度，保证带钢处于拉直状态，且不与1#张力辊表面的带钢发生擦碰，同时优化5#压带辊动作顺序。

2.优化焊机出线套管数量

优化焊机出口套管数量，根据不同厚度对应的PDA记录的焊机出口压送轮速度来优化主线速度，镀锌线厚度范围为0.5-6.0规格，在此规格范围内分为7组厚度，根据不同的厚度范围分配不同的主线速度。保证出口套管数量的稳定性，避免套管数量过多后出现无套管的情况。

2.1焊机侧定位逻辑不变。

2.2主线定位：根据前面的规格，用PDA记录焊机出口压轮的速度针对不同的厚度，对主线速度进行优化。镀锌线厚度范围为0.5-6.0规格。此规格范围内共有7组厚度。根据不同的厚度范围分配不同的主线速度。（FC1830 NETWORK 7）

2.3 不同厚度对应的速度分布表

1.0mm以下-------60米/分

1.0毫米-2.0毫米-----------59米/分钟

2.0毫米-3.0毫米-----------58米/分钟

3.0毫米-4.0毫米-----------56米/分钟

4.0毫米-4.8毫米-----------55米/分钟

4.8毫米-5.4毫米-----------52米/分钟

5.4mm及以上-----------50米/分钟

3. 优化弯针数量

将进出线回路的紧急停止位置和快速停止位置后移，增大回路的工作范围，增加带钢的运行利用率，保证了焊机及进出线的稳定性。

3.1 入口活套

3.1.1 入口循环的原始值

循环激光测距空循环位置程序保护快速停止位置的软限位为-0.0113《地址DB1281.DBD224》

环路激光测距全设定位置程序保护急停位置软限位为1.0113《地址DB1281.DBD228》

活套工作范围100%对应的范围为47.932m《地址DB1281.DBD208》

活套偏置值为12.82m，当空环零位发生变化（即0%位置）时，需要修改此偏置值（地址DB1281.DBD212）。

100%绕圈量对应的激光测距实际值为8.052m

打圈量0%对应的激光测距实际值为55.984米

活套工作范围与0%-100%之间的距离=55.984-8.052=47.932m

3.1.2 位置修改完成后快速停止位置激光测距实际测量值

入口空套快速停止激光测距值为58.8m

空套零位为急停前0.6m，即58.2m

入口全套快停激光测距值为4.17m

全设定零位为急停前0.6m，即4.77m

入口活套0%-100%区域距离为58.2-4.77=53.43m

入口侧偏移值为58.2-47.932-8.052=2.216m

3.1.3 调试及修改步骤

第一步，校准满位激光测距值（FB261 的 network5 中 0%激光测距值 8052 改为 4770；活套工作区间值 47932 改为 51214；DB1281 块中 100%区间对应的量程由 47.932 改为 51.214）。修改完成后，观察整条线路的跟踪情况。

第二步，校准空位激光测距值（FB261 的网络5中活套工作间隔值由51214修改为53430；DB1281块“地址DB1281.DBD208”中100%间隔对应的量程51.214修改为53.43，偏移值“地址DB1281.DBD212”的12.28修改为10.064）。

第三步，修改完成后如果跟踪出现偏差，可以微调“地址DB1281.DBD236”这个固定部分的长度，根据现场焊缝的实际位置进行增加或者减少。如果焊缝检测窗口提前打开，则需要减少这个固定部分的长度。如果焊缝检测窗口比较靠后，则需要增加这个固定部分的长度。

第四步，屏幕上已经添加了SEGMENT值，如果焊缝跟踪位置不正确，可以根据焊缝的实际位置来同步跟踪画面，在OVERVIEW总画面右侧选择需要同步的焊缝号和需要同步位置的SEGMENT值进行同步。

图1 FB261

图2DB1281

3.2 出口循环

3.2.1 出口活套原值

环路激光测距空环位置程序保护快速停止位置的软限位为-0.006《地址DB1281.DBD224》

环路激光测距全设定位置程序保护急停位置软限位为1.006《地址DB1281.DBD228》

活套工作范围100%对应的范围为39m《地址DB1281.DBD208》

活套偏置值为17m，当空环零位发生变化（即0%位置）时，需要修改此偏置值（地址DB1281.DBD212）。

100%绕圈量对应的激光测距实际值为7.6m

打圈量0%对应的激光测距实际值为46.6m

活套工作范围与0%-100%之间的距离为46.6-7.6=39m

3.2.2 位置修改完成后快速停止位置激光测距实际测量值

出口空套快速停止激光测距值为49.32m

空套零位为急停前0.6m，即48.72

全套出口快速停止激光测距值为4.13m

全设定零位为急停前0.6m，即4.73m

出口活套0%与100%之间的距离为48.72-4.73=43.99m

入口侧偏移值为48.72-39-7.6=2.12m

3.2.3 调试及修改步骤

第一步，校准全程激光测距值（FB261 的 network5 中 0%激光测距值由 7.6 修改为 4.73；活套工作区间值由 39 修改为 41.87；DB1281 块中 100%区间对应的量程由 39 修改为 41.87）。修改完成后，观察全程跟踪情况。

第二步，校准空位激光测距值（FB261 的网络5中活套工作间隔值由41.87修改为43.99；DB1281块“地址DB1281.DBD208”中100%间隔对应的量程41.87修改为43.99，偏移值“地址DB1281.DBD212”的17修改为14.88）。

第三步，修改完成后如果跟踪出现偏差，可以微调“地址DB1281.DBD236”这个固定部分的长度，根据现场焊缝的实际位置进行增加或者减少。如果焊缝检测窗口提前打开，则需要减少这个固定部分的长度。如果焊缝检测窗口比较靠后，则需要增加这个固定部分的长度。

第四步，屏幕上已经添加了SEGMENT值，如果焊缝跟踪位置不正确，可以根据焊缝的实际位置来同步跟踪画面，在OVERVIEW总画面右侧选择需要同步的焊缝号和需要同步位置的SEGMENT值进行同步。

图1 FB261

图2DB1281

4 张力优化

优化整线张力上限，保证超厚高强钢张力满足生产线要求。

4.1 张力优化前后表

序列号

姓名

优化前的最大张力

优化前的最大张力

开卷机

50千牛

30KN-40KN

冷却塔

90千牛

110千牛

整平机入口

140千牛

170千牛

整平机出口

140千牛

170千牛

后处理塔

100千牛

120千牛

卷取机

120千牛

150千牛

4.2优化入口开卷机张力控制逻辑，根据卷径自动匹配张力限值，张力设定值为40KN，设定值根据卷径自动线性限值。0-10KN对应卷径1.5-2m。当卷径小于1.5m时，设定值最大为40KN。当卷径为2m时，设定值为30KN。

5. 活套张力设定的优化

出口分切时，降低环圈张力设定，将张力设定为原设定值的85%。同时在8#张力辊前加装辊，增加包角和摩擦力，取消前20米上油。优化主从关系。

5.1 传输变化：

5.1.1 传动执行脚本时将负荷平衡的主从控制位连接起来，因此任意一个辊都可以作为主辊，同时要将8号张力辊的1号辊的整数部分发送给2号，2号发送给1号，即1号辊的参数p1478[0]与2号辊的p1482挂钩，2号辊的p1478[0]与1号辊的p1482挂钩。

5.1.2 同时，为了参数化载荷分配系数，将自动化 PZD10 连接到分配系数，即将参数 p1479[0] 连接到 p2050[9]，并且两个滚轮都必须以相同的方式进行修改。

5.2自动修改：

5.2.1 将负载平衡主辊由辊1更换为辊2，即将辊1的LSC_EN控制位打开，将辊2的LSC_EN控制位关闭。

5.2.2 DB1404.DBDB2264、DB1405.DBD2264指定为载荷分配系数。2号辊目前为主辊，DB1405.DBD2264采用默认系数1.0。1号辊根据带钢厚度不同采取不同的分配系数，即DB1404.DBD2264采用0.9、0.8、0.7等不同的系数，可根据实际情况进行调整。

5.2.3 将DBDB2264传给PZD10，即DB1404.DBW1198和DB1405.DBW1198。

5.2.4修改活套张力，除在分条情况下降低设定张力为90%外，将最大张力极限提高到85KN（穿带后恢复为110KN），降低活套在8号张力辊上的张力。

6. 优化卸料时带料夹爪

优化卸料时带钢夹紧钳口，解决芯轴收缩时小车下降时无法卸料的问题，小车具有二次升降功能，确保钢卷与芯轴之间无摩擦，同时增加钳口平滑功能，确保钳口不卡住带钢。

6.1小车两次升降，小车升降到接触到卷筒时，存储磁栅的数值，以卷筒的升降位置值作为保护，两次升降高度不能超过此位置值+5MM。

6.2增加钳口平滑功能，在台车自动步骤中添加芯轴旋转功能，稍微旋转芯轴，将带钢头部移出钳口，减少卡钢。

6.3 不同重量起重时间分配表

8t-13t----------------------100毫秒

3t-18t--------------------150毫秒

18t-23t--------------------200毫秒

23t或以上 ------------------250ms

6.4优化尾部长度，增加5.5mm以上厚度钢带的尾部长度，保证尾部不弹开，并在屏幕增加长度微调功能。

7 结论

通过以上优化措施，取得了显著的效果。一是优化了4#汇流夹紧辊的动作顺序，解决了穿带过程中带钢套筒或头部有时插入导板下面的问题；二是解决了焊机出口定位不准，出口处无套筒或套筒太少，导致不能自动焊接的问题，实现了自动焊接；三是解决了入口穿带过程中的划伤、跑偏问题，实现了自动卷取、开卷；四是优化了入口、出口环长度，增加了生产线的作业时间，保证了2次补焊的时间；五是完成了整线张力优化；五是解决了出口剪切完成后，带钢在8#张力辊上打滑，带钢向后后退的问题； 六是优化了卸料过程中带钢夹口，解决了芯轴收缩过程中台车下降时无法卸卷的问题，实现了镀锌厚带钢的自动卸料功能；七是解决了穿带卷取过程中跑偏的问题，优化了出口尾部长度，最终在量产中，厚规格合格率达到了95%以上。

参考

[1] 钢铁热镀锌[M].北京化学工业出版社，2006

[2]冶金自动化[J].冶金自动化杂志,2009

[3]宝钢冷轧新型热镀锌机组张力控制系统研究[D].武汉科技大学,2008

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