本文摘要：摘要：落料线是用来将冷轧钢卷开卷、落料、剪切加工的生产线，主要为汽车企业提供落料压力成形及板材剪切服务。生产时板料表面存在矫直机辊印缺陷，缺陷占比约2%，严重制约着落料线产品质量的提升。从矫直机辊印形成原理、现场生产实际进行分析，开展技术优
摘要：落料线是用来将冷轧钢卷开卷、落料、剪切加工的生产线，主要为汽车企业提供落料压力成形及板材剪切服务。生产时板料表面存在矫直机辊印缺陷，缺陷占比约2%，严重制约着落料线产品质量的提升。从矫直机辊印形成原理、现场生产实际进行分析，开展技术优化。通过修改矫直机的SIMOTION自动化程序，矫直机速度从50m/min降低到0.6m/min，矫直机蠕动功能增加，消除了矫直机急起急停现状，以及通过现场操作方法的优化改进，使板料表面矫直机辊印大幅减轻，板料表面矫直机辊印造成的不合格率降低到0.54%，对类似产线有较大的借鉴意义。
关键词：落料;矫直;辊印;程序改进
引言
具有开卷、切头、清洗、矫直、落料、剪切、堆垛工序的现代化开卷落料线主要由开卷送料系统、压机和料片堆垛装置等几大部分组成，主要为汽车企业提供落料压力成形及板材剪切服务[1]。在冷轧钢板落料剪切中，剪切是生产和质量检查的最后的一道工序，是保证产品质量的重要环节[2]。为了满足顾客日益增长的需求，必须杜绝质量缺陷的发生。在剪切工序所生产的冷轧板中，表面存在轻重不同的矫直机辊印，不能满足冷轧板用户的生产要求和需要，特别是汽车板用户的生产要求[3]。
冶金技术论文投稿刊物：冶金及材料期刊接收化学成分分析测试技术与方法、冶金过程与环保检测、形态/状态分析、表面/界面及形貌分析等方面具有一定创新性、先进性的研究成果，实验室管理、标准物质研制、能力验证与质量控制方案的应用与创新，仪器设备的研制与技术改进，综述与评论等。
据了解，国内类似的开卷落料线都存在着矫直机辊印的质量缺陷，且都没有找到好的解决方法，只是从矫直辊清洁、更换矫直辊、调整矫直机压下参数方面进行调整优化，但没有得到更好的效果。为解决此问题，本文从自动化程序优化以及改进工艺技术操作方法方面开展相应研究，提出了改进措施。矫直机辊印形成的原因和机理.矫直机的矫直原理轧件进入旋转的工作辊中，经过多次的、反复的、正反方向的弯曲变形使其原始曲率的不均匀性得到消除，从而使曲率从大变小，达到矫直的目的[2]。矫直机使钢材的弯曲部位承受相当大的反向弯曲或拉伸，使该部位产生一定的弹塑性变形，当外力去除后，钢材经过弹性回复，然后达到平直[3]。
1矫直机辊印产生原因分析
辊印是钢材表面缺陷之一，钢材表面上呈连续性或周期性分布的凸起或凹下的印痕。手摸时的凹凸感不明显，在一定范围内的辊印允许存在。经过一段时间的观察和研究，形成矫直机辊印的主要原因有以下个方面：(1)来料表面脏。平整后的冷板表面吸附着一层由铁屑、灰尘、平整乳化液残留物和机械残油混合在一起的混合体，经过剪切工序矫直时，混合体就粘在了矫直机支撑辊与工作辊之间，影响了矫直辊的光洁度，当矫直压下量较大时，将工作辊与支撑辊上的赃物或油污印到钢板上，造成矫直后冷板表面存在平行于轧制方向上的有规律的明暗条纹。(2)矫直辊老化。由于矫直机矫直辊有一定的磨削周期，当矫直辊工作时，磨削周期过长，造成矫直辊老化、精度降低，在矫直带钢过程中各支撑辊压下量参差不齐，也会产生矫直机支撑辊印。
(3)矫直辊精度不够。由于对矫直机支撑辊和工作辊的性能、尺寸工艺进行限制不到位，造成在线生产时，每个矫直辊磨损程度不同，特别是支撑辊，造成有规律性矫直机支撑辊印。(4)矫直机设备参数不精确。随意性更改基本参数，无确定参数，尤其是工作辊、支撑辊磨削值，辊径大小，辊缝值大小等，造成矫直机支撑辊压下量分布不均[2]。经过现场分析，落料线矫直机辊印形成的原因不属于上面分析的原因。它形成的原因：落料线矫直机工作部分为矫直辊盒设计，该矫直辊盒由工作辊、中间辊和支撑辊组成，其中工作辊共有17根，为上下布置，辊径为50mm。
落料线在生产停机时，板料在矫直机内呈现波浪状态，由于矫直机工作辊自身重力压下原因，产线重新启机时，该段板料会出现间距为25mm的无手感辊印。由于产线在停机时矫直机速度由高速运转直接停止，没有蠕动速度。在重新启机时速度由零直接加速至设定速度，也没有蠕动速度。在这种急停急启的过程中，矫直辊由于重力作用在板料表面形成了矫直机辊印，这种表面辊印会给汽车厂后续涂装工序带来影响。由于矫直机结构设计、矫直原理及产线自动化程序的设计，该矫直辊印无法完全消除。
矫直机SIMOTION控制原理SIMOTION作为一个单一的系统，集运动控制、逻辑控制与工艺控制功能于一身，能够最大程度简化工程系统的开发与调试时间，同时还能保证较高的循环率和最高的产品质量[4]。SIMOTION运动控制系统由硬件平台、工程开发系统(SCOUT)以及运行时的软件模块组成。SIMOTION主要包括三大功能：逻辑控制功能(PLC)、运动控制功能以及其他工艺功能。
SIMOTION通过上述三大功能的集成，可以将运动控制功能，逻辑控制功能以及其他工艺功能通过一个系统来实现。SIMOTION有种硬件平台，即基于控制器的SIMOTION、基于PC的SIMOTION和基于驱动的SIMOTION。SIMOTION内部集成SINAMICS S120驱动控制单元，特别适合紧凑和模块化的设计。有多种型号可供选择(D410、D425、D435、D445和D445)，最多可带64根轴，最小用户任务周期为0.5ms，最小总线循环时间为0.5ms。支持PROFIBUS、PROFINET及工业以太网等通讯方式[5]。矫直机控制单元由西门子运动控制模块SIMOTIOND来进行同步和位置控制，既达到矫直的效果，又避免损坏机械结构。电机驱动模块选用两块3.0A的SinamicsS120双轴电机驱动模块[6]。
由于SIMOTIOND的功能是集成在新的SinamicsS120多轴驱动系统的控制模板上，将运动控制与驱动器功能集成在一起，使得系统具有极快的响应速度。矫直机速度控制是一个闭环控制系统，当进行运动控制时，受控对象的位置、速度信号通过检测装置分别反馈给运动控制系统SIMOTION和驱动系统，SIMOTIOND根据设定的活套深度和材料进给长度自动调节速度，然后与反馈的位置信号、速度信号进行比较，根据差值信号的大小，由SIMOTIOND通过计算输出给驱动装置来驱动电机转动，对材料进给和活套运行进行调整，接着对矫直机速度进行测量，并返回给SIMOTIOND和驱动器，进行比较、输出，循环反复，不断调节矫直机速度，以保证矫直均匀地向活套送料，与材料进给速度同步[7]。
在生产线停时SIMOTIOND在程序内计算速度，自动调节矫直机运行，从而控制矫直机速度。 矫直机辊印的解决.落料线矫直机辊印的现状落料线在生产过程中，由于生产准备、质量检查以及故障处理等需要停机，当设备再重新启动时，发现料片表面出现沿带钢横向分布的辊印。初步确认辊印是矫直机工作辊由于自身重力压下以及急停急启造成的，这种辊印质量缺陷占比约0.27。
客户不能接受此种质量缺陷，因此着力解决此问题。.原因分析和改进对策原因分析：生产线停机后带钢无蠕动，矫直机程序内SIMOTION控制带钢立即停止，没有蠕动功能;带钢启动速度过快，生产启动时带钢急启以及矫直机辊子的重力作用在带钢表面造成辊印。
改进对策：(1)修改自动化控制程序。停机后矫直机从高速降为低速，增加蠕动功能。矫直机停止后，带钢速度变为蠕动速度。(2)修改自动化控制程序。带钢停止后先以设定速度的5%运行后，再恢复到正常速度。带钢以缓慢速度启动运行后再恢复到设定速度，板料表面辊印有所减轻。
2现场实际改善情况
落料剪切过程中，需要停机检查时，矫直机降速到蠕动速度运行[8]。出现两种状况：
(1)停机时间较长(约大于10min，时间不确定的原因是停机时活套的深度不确定造成)，矫直机以蠕动的速度进行送料达到图中的极限深度位置，矫直机停止运行。此后在开始自动剪切时，整条生产线的运行速度按照设定剪切速度的5%运行后恢复，全线按照设定剪切速度运行。
(2)停机时间较短，矫直机以蠕动速度送料，但是未达到极限深度。这时再开始自动剪切时，整条生产线的运行速度按照设定剪切速度运行。操作方法的优化改进正常生产时，只安排一次正常停机，此次停机过程需完成板料表面质量检查、尺寸测量、两个小车托盘位置调整，堆垛挡块调整;同时安排一单独工位用于质量和矫直辊印甩废，将质量缺陷板料和矫直辊印板料甩出[9]。再次启机后，全程不停机，单工位和双工位进行自动不停机切换，必要时，采用生产降速，确保换包准备工作跟上生产剪切节奏，另外整个生产过程不得采用手工甩废的方式[10]。
(3)每卷安排一次常规停机，开始生产时将操作侧1/2号小车均停放堆垛位置，待1/2号小车托盘位置、堆垛挡块调整完成后，将小车开出，进行卷料表面质量检查、尺寸测量，如图所示。
3结论
(1)通过自动化程序的优化修改以及操作方法的优化，板料表面辊印大幅减轻，降低了板料表面辊印造成的不合格率1.3%，减少了客户抱怨和质量异议的发生，提高产品质量稳定性，增加客户满意度。
(2)落料线作为钢卷深加工产线，通过一系列工艺、技术优化改进，提升了产品质量，增加企业核心竞争力，拓展冷轧产品产业链，推动冷轧及深加工行业高质量发展。产品质量技术提升的成功应用可以为同行业其他企业提供借鉴。
参考文献：
[1]蔡军，贺本湖，陈景松，等.现代轿车制造业中的开卷落料线[].锻压机械，2002()：10.(CAIJun,enhu,CHENJingsong,etal.Unwindingblankinglineinmoderncarmanufacturingindustry[].ForgingMachinery,2002():10.)
[2]韩姝红，朱梅，黄菊等.减少汽车板矫直辊印措施[].科技信息，2012()：217.(HANShuhong,ZHUMei,HUANGJu,etal.Measurestoreducethestraighteningrollerprintingofautomobileplate
[3].Scitechinformation,2012():217.)[]温艳,杨鹏.冷轧带钢矫直机支撑辊辊印的产生机理及措施[]//2008年全国轧钢生产技术会议文集.大连:中国金属学会,2008:.(WENYan,YANGPeng.Mechanismandmeasuresofthesupportrollerprintingofcoldrolledstripstraightener
[4]//roceedingsof2008NationalSteelRollingProductionTechnologyConference.Dalian:TheChineseSocietyforMetals,2008:.)
[5]韩精华.自动化网络控制技术在冶金工业中的应用
[6].中国冶金，2005,15(12):25.(HANJinghua.Applicationofautomaticnetworkcontroltechnologyinmetallurgicalindustry[].Chinametallurgy,2005,15(12):25.)
作者：王占斌
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