制罐料3104\\5182冷轧工艺优化控制技术
前言
罐身料常规冷轧生产工艺四道次轧制（平均变形量39.5%），罐盖料八道次轧制（平均变形量26.7%），不仅平均变形量小，且因终轧道次变形量小，终轧温度低而影响冲制性能，而且冷轧道次过多而影响轧机的产能发挥。因此随着市场需求的扩大，优化罐盖料和罐身料的生产工艺，减少冷轧道次，改善冲制性能势在必行。由于制罐料常规冷轧工艺在冷轧机上板形及厚差控制技术已相当成熟，道次的减少对冷轧机的一些控制要素产生相当大的影响，因此，探讨如何在保证制罐料正常产出和质量稳定提高的前提下，优化制罐料冷轧工艺，主要是减少轧制道次，把握新的生产工艺下冷轧机的工艺控制技术。
1试验方案
1.1冷轧道次的确定
3104罐身料采用的是预先退火，要求对产品的最终机械性能进行控制，根据实际生产经验要求产品的成品道次变形量达50%以上，但假如成品道次变形量太大，带材板形又难以控制，为此优化工艺仍采用成品道次变形量与原工艺相同，仅将原工艺中的前三个道次的变形量调整为二个道次；5182罐盖料采用的是中间退火，可通过减少退火前的毛料厚度，还可在增加道次变形量的同时考虑改变中间退火厚度来使各道次的冷变形量相对均衡。增加道次变形量后，冷轧道次分配试验方案如下:
方案 合金牌号 生产工艺 冷轧道次
方案一 3104 四道次工艺 予退火→2.2→1.5→0.85→切边→0.58→成品。
优化工艺 第一组：予退火→2.2→1.1/1.2→切边→0.58→成品，最后两道次连轧。
第二组：予退火→2.2→1.1/1.2→重卷切边→0.58→成品，成品道次开轧温度≥60℃。
方案二 5182 八道次生产工艺 3.5→2.6→2.0→退火→1.3→0.82→0.6→切边→0.4→0.3→0.24。
优化工艺 第三组：3.5→2.4→1.7→退火→1.1→0.72→0.48→切边→0.35→0.24。
第四组：3.5→2.1→1.4→退火→0.85→0.55→切边→0.35→0.24
1.2制罐料性能指标
3104罐身料性能指标
生产工艺 厚度 抗拉 Mpa 屈服 Mpa 延伸 % 制耳 %
四道次工艺 0.295 315-320 270-275 3.5-5 3-5
第一组 0.28 295-300 250 5.5 2.8
第二组 0.285 315-315 265-270 4.5-5 2.5
5182罐盖料性能指标
生产工艺 成品厚度 抗拉强度Mpa 屈服强度Mpa 延伸率%
八道次工艺 0.24 425-430 345-365 4.5-5
第三组 430-430 385 5.5
第四组 410-415 370 6.0
在3104第一组工艺生产中，最后两道次连轧开轧温度达128℃，致使终轧温度达196℃，轧机的板形控制系统无法对此温度下的带材板形进行控制，板形失控而断带。同时由于终轧温度高，致使带材发生回复，其屈服值偏低，不能满足用户要求，第一组方案不可行。第二组方案是可行的，其屈服强度和制耳率指标都很理想（见3104指标）。但从精整验收情况来看：此种方案生产的产品在头尾阶段厚差波动较大，这主要是由于热轧来料实际厚度为2.3mm，比正常厚度厚0.1mm，热精轧又采用三道次生产，来料的头尾厚度波动较大（±0.20mm）。同时由于冷轧道次还减少了一个道次，轧机对厚差较正能力下降，因此各道次变形抗力大，轧制板形和厚差控制都较为困难。受来料因素影响厚差待处理卷的比例有所增加。带材表面质量没有影响。在目前的情况下，为确保产品的厚度精度在产品要求的范围内，热连轧的坯料厚度控制在名义厚度的5%内，可采用三道次生产。
由5182指标，两组生产工艺最终力学性能均能满足用户的需求，从中可以看出当变形量达到一定程度后，对力学性能的影响也越来越小。
3试验结果与分析
3.1 辊系参数优化
辊系参数主要是调整其原始凸度，考虑到支承辊的更换频率较低，同时轧机支承辊的原始凸度为0.00mm，根据生产经验，增大辊系凸度，加强辊系抗变形能力，是可行的一种手段。决定将其原始凸度逐步增加，研究了国外同类型冷轧机设备工艺参数之后，对轧机支撑辊的辊型作了调整，从原来的平辊改为 50um～ 80um。既能满足制罐料生产，又能满足生产其它普料要求。从实际运行情况来看，效果较好，非凡是对冷辊轧制时的头部板形的控制有较大改善。
支承辊凸度过大，轧辊中部发热量大，而两边部受轧制油的作用热凸度相对较小，在轧辊辊身上热凸度分布不均匀，导致带材轧后翻边，翻边处板形上翘，处于紧边状态，且该处厚度较相邻部位略厚。通过合理手动控制分段冷却和设定带材的有效可轧宽度，很好地消除了因支承辊凸度过大而导致的带材翻边。
3.2厚差控制
3.2.1产品厚差成因
3.2.1.1 轧辊园度超标引起的卷材厚差
卷材厚差在一个轧辊周期内呈周期性变化。此情况测厚仪无法反应只有通过手工测量才能反应，如下所示。此类情况主要是由于轧辊园度超标，按轧制速度为800米／分计，一个轧辊周期的时间为：（0.440*3.14/800）*60＝0.104秒，而轧机厚度控制系统在此时间内是无法控制的。
卷材厚差呈轧辊周期性变化时的测量数据
批号 合金 规格mm 2米长的厚度
12568 3104 0.295 0.29 0.293 0.292 0.291 0.293 0.294 0.29 0.293 0.292
3.2.1.2厚度的中心点设置不当引起的卷材厚差
厚差整体波动范围不大，中心线整体上、下漂移，但公差带在标准控制范围内，主要影响因素厚度的中心点设置不当或测厚仪补偿系数设置不当。
3.2.1.3轧制油进入测厚仪引起的卷材厚差
在同一卷材的整个长度上，厚度呈逐渐减薄的趋势（此情况可从测厚仪厚度曲线上观察到）。对此问题，经过长期观察才发现，原来是由于轧机失火时将测厚仪电离室窗口的防油膜烧坏，在轧制过程中轧制油进入测厚仪，部份射线被进入测厚仪的轧制油吸收，造成出口厚度被放大，而使带材实际厚度减薄。
3.2.1.4厚度控制系统引起的卷材厚差
在同一卷材的整个长度上，厚度平均在设定值上，只是公差范围超过产品质量要求，此类产生原因包含3.2.1.2情况，同时还存在因控制系统出现振荡所致。
3.2.2厚差控制系统的优化措施
3.2.2.1提高轧辊的磨削精度
轧辊磨削时通过控制辊身的径向跳动、 辊身和辊颈（轴承部位）的同心度、 辊身两端直径差(俗称“锥度”)及辊型曲线从而减少因板形控制不良造成的带材同板差超标。
3.2.2.2稳定标准化参数中AIZ值
对影响系统稳定性能的各种因素包括温度、油污、信号干扰等问题进行了认真的研究，通过采集大量的数据发现，测厚系统标准化报告中的AIZ值偏高、并且不稳定，AIZSIGMA值的波动范围也超过正常值影响了测厚仪的测量精度，造成对厚差要求较高的产品质量得不到保障。针对以上情况，根据数据记录对其进行了跟踪监测。通过大量数据分析和试验证实，造成这种现象的原因是多方面的，包括SSI装置的稳定性能，测量头内部精密前置放大器的稳定性和其信号屏蔽及可靠的单独接地、厚差信号传输通道与控制柜内部其他电路的隔离抗干扰措施等。
SSI全称为SMARTSENSORINTERFACE。它是测厚系统中一个重要的数据处理装置，其内部结构包括：微处理器、模—数转换器、数—模转换器、通讯接口板等。其作用是将采集到的电压信号进行处理，使其转换为真正的带材厚度值，并传输到AGC系统中参与控制。在其转换过程中有一相当于测量厚度的PPT值，其计算公式为：
AI—AIZ
PPT= ×1000
AIS
为提高AIZ、AIS值稳定性、重复性，使绝对数值达到控制程序的要求，保证了带材
厚度测量的准确性，采取了以下措施：
1 改造测量头内部精密前置放大器的减震装置，加装防震垫。
2 对测量头腔体密封橡胶进行更新改造，更换成密封性能好的防油橡胶垫从而大大地减少了油污对系统工作的干扰。
3将精密前置放大器的信号线与电源线和其他信号线重新布局，并采取屏蔽措施，降低信号干扰。
4改善SSI装置所在的现场控制柜的工作环境，加强控制柜的密封性能，避免油污侵入影响信号绝缘；加装工业空调，并设置进风口过滤网，减小气温波动对元器件性能的影响。
5 更换已经使用多年、性能下降、稳定性较差的SSI装置，避免在数据处理环节上的不稳定因素对测量值造成的影响。
3.2.2.3优化合金补偿系数，提高系统测量精度
优化合金补偿系数，增加同种合金的不同成品段补偿系数，提高系统测量精度。制作一套完整的高精度的标准板，缩短校验周期，使测量数据真实可靠。
3.2.2.4厚度控制系统AZ20工作站控制程序的优化
由于系统本身的响应特性和系统所控制的执行机构的工作性能可能产生变化，介质系统的特性改变也可能对系统的响应速度和精度产生较大的影响，针对系统响应时间和执行
机构的特性变化。有必要对位置控制的比例积分调节器参数采取优化措施，通过调节该PI调节器的比例时间常数，希望在不影响控制精度的前提下来提高整个厚控系统的响应时间，通过记录实际的带材生产过程中的有关参数曲线与修改前的曲线进行比较，发现对整个控制系统的影响并不明显，达不到我们所期望的目的。我们分析可能系统的响应时间在高速轧机的生产中已经达到了比较高的极限，这是由控制手段、通讯方式、执行极构的响应时间等多种因素决定的，单独对调节器所作的优化对整个控制系统的影响是极其有限的。
4结束语
经过厚差优化，轧机生产的各种厚度产品的厚度精度都有较大提高，完成了预期目标。3104罐身料采用三道次冷轧工艺是可行的，它为公司产品结构的调整和降低工厂生产成本有着重要影响。但由于毛料厚度精度较差，致使制罐料头尾料损失较大。5182罐盖料采用：3.5-2.1-1.4-退火-0.85-0.55-切边-0.35-0.24可生产出合格的产品，其性能满足用户要求。
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