娄德诚，齐海英，王丰涛，孔凡庆，贾松
（北京首钢冷轧薄板有限公司，北京 １０１３０４）
摘 要：针对北京首钢冷轧薄板有限公司热镀锌线锌层厚度控制精度偏低、锌锭消耗较大、生产成本较高的问题，对连续热镀锌生产中影响锌层厚度控制的因素进行了分析，提出了相应控制措施，使锌层厚度在正公差＋０～１０ｇ／ｍ２范围内的命中率达到９０％。
关键词：热镀锌；锌层厚度；影响因素；分析；控制
北京首钢冷轧薄板有限公司以生产高端板材，特别是高等级镀锌汽车板为主。生产中，发现锌层厚度控制精度较低，锌层厚度正超差较大，锌锭消耗较高。为此，本文对锌层厚度控制影响因素进行了分析，并提出了相应控制措施。
１锌层厚度控制的影响因素
１．１在线锌层厚度检测系统
采集了１０个镀锌板样本，对热镀锌生产线在线锌层厚度检测系统的稳定性、精密性（重复性、再现性）进行了分析：
（１）样 本Ｐ／ＴＶ的Ｒ值 为１０．６４％，小 于３０％，说明该测量系统的重复性和再现性都比较好；
（２）样本Ｐ／Ｔ的Ｒ值为１６．３６％，小于３０％，说明该测量系统的散布与规格对比在允许范围内，良和不良区分能力足够。
由此可见，在线测量系统的稳定性、精密性（重复性、再现性）均较好，测量系统是可信的。１．２锌层订单厚度、带钢厚度和带钢稳定性计划排产中，带钢厚度、锌层订单厚度等有较大跳跃或频繁变化时，对锌层厚度精度会有影响，同时锌锅沉没辊使用前期和后期的带钢稳定性差异较大，对锌层控制也有较大影响。通过设置带钢厚度、锌层订单厚度和带钢稳定性来进行ＤＯＥ分析，结果见图１、图２。
从图１、图２可看出，带钢厚度、带钢稳定性对锌层厚度控制的影响是显著的，带钢厚度与锌层订单厚度的交互作用影响、锌层订单厚度与带钢稳定性的交互作用影响均是显著的。
各因子之间相互影响的数量关系见图３～图５。
从图３～图５可看出，带钢稳定性越好，锌层厚度精度就越高；厚镀层比薄镀层的锌层厚度精度高；薄带钢比厚带钢的锌层厚度精度高；带钢厚度在０．９５～１．２５ｍｍ时，锌层订单厚度变化对锌层厚度精度没有显著影响；带钢较稳定，振幅小于４ｍｍ时，锌层订单厚度变化和带钢厚度变化对锌层厚度精度没有显著影响；对于锌层厚度小于１００ｇ／ｍ
２（双面），带钢厚度大于１．２５ｍｍ或小于０．９５ｍｍ时，都不利于锌层厚度控制。
１．３锌液中Ａｌ含量和带钢在气刀处的稳定性
目前，锌液中Ａｌ含量、带钢在气刀处稳定性等工艺参数对锌层厚度的影响还没有明确的认识，只是凭借经验进行管理。因此，需要结合生产数据，利用数学方法进行分析，以得到较量化的影响关系。
目前，本公司镀锌线生产汽车板时锌液中Ａｌ含量控制在０．２０％ ～０．２２％，锌层表面质量较好。本文对锌液中不同Ａｌ含量时锌层厚度控制情况进行了对比，见图６。
从图６可以看出，当锌液中Ａｌ含量控制在０．２０％～０．２２％时，锌液成分的变化对锌层厚度精度没有影响。
锌锅中沉没辊使用前期工况较好，带钢稳定性较好；使用后期，带钢抖动较大，稳定性较差。带钢稳定性对锌层厚度控制精度的影响见图７。
从图７可以看出，当带钢抖动较大时，锌层厚度超差较大，因此带钢稳定性越好，对锌层厚度控制越有利。
１．４在线锌层厚度检测和气刀压力
生产中，一般根据带钢规格和线速度固化气刀高度，通过调整气刀压力控制锌层厚度。气刀压力对锌层厚度控制精度的影响见图８。
从图８可知，气刀压力与锌层厚度拟合情况良好，两 者 之 间 有 着 对 应 关 系：锌 层 厚 度ｇ＝１３７．８－０．１２３５×Ｐ，Ｐ为气刀压力，可以通过调整气刀压力来控制锌层厚度。
实际生产中是通过在线检测仪的反馈值来对气刀压力进行调整。在线锌层测厚仪的检测值对锌层厚度控制精度的影响见图９。
从图９可知，在线检测值与锌层厚度拟合情况良好，离线值超差Δｈ＝ －３．０５３＋０．８２１６×Δｈ在，Δｈ在为在线值超差，可以利用在线检测值对锌层厚度进行控制。
１．５气刀闭环控制系统
气刀闭环控制系统可以实现在线检测值实时反馈，以控制气刀参数，进而精确控制锌层厚度。其优化内容主要包括：控制系统程序调整、控制模式调整、数据库优化、自学习程序优化等。
（１）控制系统程序调整。生产中，存在实际控制值比设定值低的情况。通过调整测厚仪目标设定值上下边界，即适当提高Ｃｏｌｄ Ｇａｕｇｅ部分的Ｏｆｆｓｅｔ Ｓｅｔｐｏｉｎｔ上下边界设定值，从而提高实际控制值。
（２）控制模式调整。系统计算出来的气刀压力值有时比正常值大，导致实测锌层重量比目标值低，使控制不稳定。对此，可将系统本身带有的模型控制功能投入运行，进行自学习控制。
（３）系统数据库优化。在刚投入闭环系统时，控制数据存在不稳定状态，此外前期数据库中也必定存在不合理的数据，将导致测厚仪自学习过程中采用这些不合理数据，对学习效果造成影响。针对该问题，对测厚仪数据库中的记录进行筛选和清理，删除不合理的气刀压力、锌层重量设定记录。
（４）焊缝过气刀时闭环控制系统调整。变规格时，焊缝过气刀过程通常会出现气刀压力不正常。变规格时焊缝后一卷带头约２００ｍ处锌层厚度设定值为前一卷的锌层厚度设定值，其主要原因是闭环控制无预控制，焊缝到达气刀时压力无变化，待焊缝到达测厚仪时压力设定值才变为下一卷的压力值。为此，启用模型控制部分，采用自学习和自动控制的功能；同时，要求操作人员对变规格带钢锌层厚度进行闭环控制测试，并对实测结果进行跟踪。
２控制措施
针对上述分析，提出以下控制措施：
（１）锌锅沉没辊使用前期工况较好，带钢稳定性好，因此，生产组织和计划排产时，将较薄镀层订单安排在辊期的中前期，以利于锌层控制；
（２）将锌层订单厚度变化安排在生产带钢厚度在０．９５～１．２５ｍｍ之间时，以利于锌层控制；
（３）将厚带钢生产安排在辊期中前期生产，以利于锌层控制；
（４）将带钢厚度和锌层订单厚度变化较频繁的订单安排在辊期中前期生产；
（５）将锌层订单厚度小于１００ｇ／ｍ２的产品安排在辊期的中前期生产；
（６）将 锌 液 中Ａｌ含 量 稳 定 为０．２０％ ～０．２２％，可有效减少锌液中悬浮的锌渣，减少锌渣进入轴套造成锌锅辊子抖动的几率，提高带钢稳定性；
（７）加强锌锅辊子的装配管理，减少锌锅辊子抖动，提高带钢稳定性，优化起车拉辊，避免拉辊不良造成锌锅辊子抖动，提高带钢稳定性；
（８）气刀压力、在线检测值都与锌层厚度控制精度有很好的拟合关系，因此使用气刀闭环控制系统，将极大提高锌层厚度控制精度。
（９）优化气刀闭环控制系统，特别是优化数据库。
３结语
通过上述分析并采用相应的改进措施，提高了锌层厚度的控制精度，全规格带钢锌层厚度在订单值＋０～１０ｇ／ｍ２范围内的命中率提高到约９０％，全规格带钢锌层厚度在订单值＋０～５ｇ／ｍ２范围内的命中率提高到约３０％。全规格带钢锌层厚度目标偏差由２０１０年的平均８．３１ｇ／ｍ２下降到目前的７．１１ｇ／ｍ２，锌锭吨钢消耗由２０１０年的平均２７．９６ｋｇ／ｔ下降到目前的２５ｋｇ／ｔ以下。
参考文献：
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