宝钢1420镀锡机组采用的是弗洛斯坦高速连续电镀锡工艺,工艺段的机组速度高达480m/m in,电镀槽采用不溶性阳极技术,可生产两面等厚或差厚镀层产品<1>。但是从开工初期至今,边缘罩的状态不是很理想,经常性发生边缘罩擦带钢,特别是0.18~0.20 mm的薄料由于边缘罩擦带钢,机组速度只能维持在320 mpm以下,严重制约了机组速度和产能。并且在韩国和日本的同类电镀锡机组,边缘罩问题都是控 制难点,边缘罩擦带钢也时有发生。1边缘罩简介1.1边缘罩的作用宝钢1420镀锡机组的边 缘罩是立式U型边缘罩,材质是玻璃钢,立式地安装在电镀槽内两块阳极板之间,每条机组电镀段 有84个边缘罩。边缘罩主要作用是罩在高速运行的带钢边部,屏蔽部分电流,防止带钢边部镀锡 量的积聚增厚,保证镀锡板表面镀锡量的均匀性。边缘罩根据不同带钢的宽度,可以通过动力缸上 的脉冲发生器计数设定其位置,并且为了防止带钢跑偏与边缘罩相碰,每个边缘罩带一套空电转换 的控制系统进行随动响应,如图1所示。图1宝钢1420镀锡机组的边缘罩结构图2边缘罩控制 尺寸1.2边缘罩屏蔽效果的研究边缘罩材质是玻璃钢绝缘体,罩在带钢的边部,屏蔽了一部分电 流,防止了带钢边部由于尖端效应引起的电流密集,使带钢边部的锡层增厚。边缘罩的屏蔽效果与 边缘罩的位置和结构有着密切联系。根据研究边缘罩的屏蔽效果K主要与三个距离α、β和γ有关 ,并与α、β和γ成反比,如图2所示。K∝1αβγ(1)式中:K为屏蔽效果即消除带钢边部 锡层增厚,增厚量≤0.01mm;α为边缘罩的开口度;β为边缘罩与带钢的距离;γ为边缘罩与极板的距离,具体见表1。表1屏蔽效果的α、β、γ取值Kαβγ边缘罩改进前≤0.0150-50~+5 5~25边缘罩改进后≤0.01 50~70-5~+5 5宝钢1420的镀锡机组正常生产时,主要通过控制边缘罩和带钢的距离(即β值)来控制镀锡板 边部增厚,并且根据不同的镀锡量要求设定不同的边缘罩位置,β值分别为+5、0和-5,见表2。表2镀锡量与β值的关系镀锡量1.1/1.12.8/2.8 5.6/5.6 11.2/11.2β值-5-5 0+52边缘罩擦带钢的发生机理和对策2.1边缘罩擦带钢产生的原因分析边缘罩擦带钢都是在瞬 时产生,原因比较复杂,是镀锡机组的控制难点。根据研究分析本机组的特点,主要有四个方面原 因:(1)带钢在电镀段急速跑偏碰到边缘罩。(2)带钢在边缘罩内高速通过,带钢抖动擦到边 缘罩。(3)焊缝前后板形差,容易发生边缘罩擦带钢。(4)镀槽内电镀液的紊流效果不佳,加 剧带钢抖动,碰擦边缘罩。2.2边缘罩擦带钢的对策2.2.1边缘罩结构的改进原有边缘罩的开口度只有50mm,带钢在出镀液时和两辊中间位置时最大抖动,最容易擦到边缘罩,因此最好要在保证其屏蔽效 果的情况下适当的增加开口度。边缘罩的开口度主要受到极板距离制约,开口度基本上已定死。但 弗洛斯坦镀槽的阳极板是倾斜安装的,因此利用此倾斜度,可以把边缘罩改成锥度边缘罩,上面开口度增加到70mm,如图3所示。并且根据公式,改进后边缘罩的开口度α增加,但边缘罩与极板的距离γ减小, 因此基本认为屏蔽效果K不变。图3边缘罩结构的改进2.2.2中央段张力模型的改进电镀锡机 组的中央段的张力依靠前后两个张力辊系统建立,提高电镀段的张力是消除带钢抖动的有效方法,但是对于0.18~0.20mm薄镀锡板张力的提高,前处理清洗段就容易产生带钢褶皱,0.18 mm带钢褶皱问题和边缘罩擦带钢在张力上是一个矛盾点<2>。为此我们对张力模型进行了优化, 采用分段控制方式模式,中央段的张力设定与机组速度和带钢规格相对应,又调整了中央段前的拉 矫机张力辊的负荷的分规格控制。改进后的张力模型既满足了前处理的褶皱问题,又解决了薄料高 速擦边缘罩的问题。下面对冷轧镀锡机组中央段的张力模型改进进行分析。2.2.2.1矫机张 力辊出口负荷设定<3>改进前矫直机张力辊出口负荷设定质为恒定、所有规格为-12%,改进后矫直机张力辊出口负荷设定为:(1)钢厚度大于0.18mm时,负荷设定值恒定为-12%。(2)钢厚度等于0.18 mm、拉矫机不使用延伸率控制时,负荷设定曲线为:(3)钢厚度等于0.18 mm、拉矫机使用延伸率控制时,负荷设定曲线见图4。图4张力模型改进图2.2.2.2中央段张力设定<3>(1)当带钢宽度大于950 mm、厚度小于0.18mm时,张力计算公式为:改进前中央段张力设定为:T=V/480*T P/C(3)改进后中央段张力设定为:T=30%*TP/C+70%*V/480*TP/C(3)式中:TP/C为原L2自动设定张力;V为机组速度,m/min(机组最大建设为480 mpm)。(2)除上述情况外,张力计算公式为:T=70%*TP/C+30%*V/480* TP/C(4)2.2.3过焊缝时边缘罩控制程序的优化焊缝前后的带钢表面质量不是很好,边 浪和中浪都会加剧带钢跑偏和带钢抖动。由于带钢跑偏速度快于边缘罩随动速度,因此要考虑过焊 缝时边缘罩的避让。结合机组生产特点焊缝前后3m的带钢基本上是切除不用,因此修改电气控制程序,通过焊缝跟踪,做到过焊缝前后3m做到瞬时退开,流程图见图5。2.2.4槽内紊流效果的改进在电镀槽内每一个沉没辊下面DS 侧都有一个镀液的进液口,共13个进液口,在机组正常运行镀液打循环补充时,进液口的液流冲 击压力是非常大的。为此在每个镀槽的进液口上增加了一个紊流罩,缓解了镀液冲击引起带钢抖动 ,此紊流罩的增加改进解决了DS侧边缘罩擦带钢问题。图5边缘罩控制程序流程图3结论通过以上措施的实施,边缘罩擦带钢问题得到了解决,0.18~0.20mm薄料的速度从原来的320 m/m in提高到380 m/m in以上,机组产能得到了发挥,取得了非常可观的经济效益。在边缘罩擦带钢质量攻关的解决的同 时,对镀锡机组的工艺设备提出一些新建议。(1)原边缘罩的结构形式开口度太小,不能满足薄 料高速要求,此次改进的锥度边缘罩比较成功,在既不影响屏蔽效果的情况下,又满足了薄料高速 生产的需求,值得推广。(2)电镀锡机组的中央段的张力依靠前后两个张力辊建立,但是由于前 处理和电镀段的辊子较多,中央段张力分布不均匀,前处理容易产生褶皱,因此建议增加一套张力 辊系统,把前处理和电镀段的张力分开建立,做到分段控制,并且也可以在前处理后增加一套纠偏 系统。这样整个中央段的工艺设备更趋完善,可以解决如褶皱问题、边缘罩擦带钢问题、辊系安装 精度要求高等问题<4>。(3)此套边缘罩的响应系统是通过空电转换器实现,响应速度慢。如 果带钢急速跑偏,边缘罩很难能及时响应。因此建议改用光电感应检测带钢跑偏,然后用液压伺服 系统带动边缘罩移动,这样可以满足镀锡机组薄带钢的高速生产需求。(4)电镀槽的进液口对槽 内的液流冲击影响是非常大的,因此对于薄带钢的生产,一定要考虑紊流效果。此紊流罩的增加比 较有效,可以在以后的镀槽设计加以考虑。电镀锡机组边缘罩控制的改进@沈磊$宝山钢铁股份有限公司冷轧厂!上海201900,同济大学机械工程学院,上海200092
@魏立群$上海应用技术学院材料工程系!上海200235宝钢1420电镀锡机组的边缘罩状态不理想,尤其是0.18~0.20 mm的薄料经常性发生边缘罩擦带钢,严重制约了机组的速度和产能。本文介绍了边缘罩的作用及控 制机理,对边缘罩擦带钢进行的研究和优化,推进了镀锡工艺和设备的改进。电镀锡;;边缘罩; ;
阳极板<1>曹曙,周焕勤,胡维健.电镀锡钢板生产工艺技术及其新发展
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<3>洪丽英,王文秀,郭玉霞.带钢连续机组的张紧装置及张紧力的控制.冶金设备,1996,(1):11-15.
<4>戴明山.宝钢电镀锡机组2#软熔导电辊粘锡失效模拟研究.冶金设备,2003,( 5):21-25.埔撼寤饕鸫侄抖?此紊流罩的增加改进解决了DS侧边缘罩擦带钢问题。 图5边缘罩控制程序流程图3结论通过以上措施的实施,边缘罩擦带钢问题得到了解决,0.18~0.20mm薄料的速度从原来的320 m/m in提高到380 m/m in以上,机组产能得到了发挥,取得了非常可观的经济效益。在边缘罩擦带钢质量攻关的解决的同 时,对镀锡机组的工艺设备提出一些新建议。(1)原边缘罩的结构形式开口度太小,不能满足薄 料高速要求,此次改进的锥度边缘罩比较成功,在既不影响屏蔽效果的情况下,又满足了薄料高速 生产的需求,值得推广。(2)电镀锡机组的中央段的张力依靠前后两个张力辊建立,但是由于前 处理和电镀段的辊子较多,中央段张力分布不均匀,前处理容易产生褶皱,因此建议增加一套张力 辊系统,把前处理和电镀段的张力分开建立,做到分段控制,并且也可以在前处理后增加一套纠偏 系统。这样整个中央段的工艺设备更趋完善,可以解决如褶皱问题、边缘罩擦带钢问题、辊系安装 精度要求高等问题<4>。(3)此套边缘罩的响应系统是通过空电转换器实现,响应速度慢。如 果带钢急速跑偏,边缘罩很难能及时响应。因此建议改用光电感应检测带钢跑偏,然后用液压伺服 系统带动边缘罩移动,这样可以满足镀锡机组薄带钢的高速生产需求。(4)电镀槽的进液口对槽 内的液流冲击影响是非常大的,因此对于薄带钢的生产,一定要考虑紊流效果。此紊流罩的增加比 较有效,可以在以后的镀槽设计加以考虑。电镀锡机组边缘罩控制的改进@沈磊$宝山钢铁股份有限公司冷轧厂!上海201900,同济大学机械工程学院,上海200092
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