卷取機夾送輥纏鋼及活門穿鋼分析與解決方案

針對本鋼熱連軋廠2 300mm機組卷取機多次發生薄帶鋼纏繞在上夾送輥上以及帶鋼從活門穿出的設備事故，通過對幾次事故的數據整理，對現場實際情況的觀察、分析，總結出了事故發生的規律，并制定了解決方案。

本鋼熱連軋廠2 300mm機組是一條具有國際先進水平的熱軋帶鋼生產線，軋制線工藝和機械設備由德國西馬克德馬格公司（SMSD）負責設計，其產品特點為高強度、高精度、高質量。

此條生產線共設置3臺卷取機，卷取機被設計為帶液壓踏步控制的三助卷輥式卷取機。其中，1#卷取機與2#卷取機結構完全一樣，3#機較1#、2#機有所強化，能夠卷取一些高強度帶鋼。1#、2#卷取機設計卷取帶鋼厚度為1.2mm～25.4mm，3#卷取機設計卷取帶鋼厚度為3.0mm～25.4mm。自2008年年末投產以來，1#、2#卷取機相繼出現多次薄帶鋼（≤2.5mm）纏繞上夾送輥及活門穿鋼事故，給設備及生產造成了極其不利的影響。

設備介紹及事故描述

圖1為2 300mm機組卷取機夾送輥及導板裝置示意圖。

卷取機上夾送輥直徑設計為900mm，堆焊層厚度15mm，使用范圍880～900；下夾送輥直徑設計為500mm，堆焊層厚度20mm，使用范圍470～500。上、下夾送輥中心設計偏移量為200mm（見圖2），這樣會引導帶鋼沿著上、下夾送輥中心連線的垂線方向順利進入卷取機。帶鋼走向如圖所示。

正常卷鋼時：活門抬起，與上夾送輥間留有較小間隙，上導板落下，活門、上導板與上、下夾送輥及下夾送輥后兩塊導板間形成一個通道，如圖所示，帶鋼經過上、下夾送輥的夾送，沿此通道運行從活門及上導板下方進入卷取機進行卷取。

上夾送輥纏鋼：帶鋼經過上、下夾送輥夾送后，沿著上夾送輥圓周方向運行，穿過活門與上夾送輥間的縫隙，在上夾送輥輥身上纏繞多圈。

活門穿鋼：帶鋼經過上、下夾送輥夾送后，穿過活門與上夾送輥間的縫隙，造成卡鋼，不能正常進入卷取機。

因為活門穿鋼與上夾送輥纏鋼事故類似，且產生原因相同，所以在此一并分析。

歷次事故情況

1#卷取機上夾送輥纏鋼20110808

1）事發經過：2011年8月8日04：30，1#卷取機卷取Q235B/1.8mm*1 250mm帶鋼時，帶鋼纏繞在上夾送輥上約6圈，停機處理130分鐘，產生廢品兩塊。

2）現場測量：（1）帶鋼頭部呈刀刃狀，最薄處0.67mm。（2）帶鋼頭部測量2m長度，寬度約1 280mm。（3）夾送輥輥縫設置為0時：上、下輥兩側各約600mm長度接觸，中間約1 100mm長度輥縫為0.6mm；活門與上輥傳動側約200mm接觸，操作側縫隙約0.15mm，中間縫隙約0.5mm。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2011年6月15日，上輥φ890.24，下輥φ480.03。

2#卷取機上夾送輥纏鋼20111203

1）事發經過：2011年12月3日03：20，2#卷取機卷取DC53D+Z/2.5*1380帶鋼時，帶鋼纏繞在上夾送輥上約8圈，停機處理155分鐘，產生廢品2塊。

2）現場測量：（1）帶鋼頭部呈刀刃狀，最薄處約0.75mm。（2）夾送輥輥縫設置為2.5時，活門與上輥間隙約為3.2mm。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2011年12月1日，在機運行不到兩天，上輥φ898.51，下輥φ475.68。

2#卷取機活門穿鋼20120206

1）事發經過：2012年2月6日06：20，2#卷取機卷取SPHC/1.83*1520，活門穿鋼，停機處理50分鐘，產生廢品兩塊。

2）現場測量：上、下夾送輥輥縫設置為1.8時，活門與上夾送輥間隙在0.2～0.3之間。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2011年12月1日，上輥φ898.51，下輥φ475.68。

1#卷取機活門穿鋼20120418

1）事發經過：2012年4月18日14：20，1#卷取機卷取Q235B/1.48*1500mm帶鋼時，活門穿鋼。停機處理40分鐘。

2）現場測量：輥縫設置為0時，活門與上夾送輥間隙約1.0mm。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2012年4月17日，上機僅一天，上輥φ895.06，下輥φ492.63。

2#卷取機上夾送輥纏鋼20121212

1）事發經過：2012年12月12日11：25，2#卷取機卷取Q235B/1.5*1500帶鋼時，帶鋼纏繞在上夾送輥上約20圈，導致設備損傷，單獨更換上夾送輥。1#機單機生產，軋制節奏慢，時間累計155分鐘。

2）現場測量：對下機上夾送輥直徑進行測量：中間897.08，兩端897.53。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2012年11月13日，上輥φ897.72，下輥φ478.59。

2#卷取機活門穿鋼20130111

1）事發經過：2013年1月11日17：58，2#卷取機卷取DQ2J/2.5*1240帶鋼時，活門穿鋼，停機處理20分鐘，產生中板1塊，冷卷1塊。

2）現場測量：輥縫設置為0時，活門與上夾送輥間隙小于0.5。輥縫設置為2.5時，活門與上輥間隙小于1.8。

3）數據查詢：此套夾送輥上機時間為2012年11月13日，其中上輥于2012年12月12日因纏鋼更換，在機上輥φ894.94，下輥φ478.59。

數據對比endprint

如表1、表2所示。

分析總結

1）由上文可知活門與上夾送輥間隙對纏鋼的產生并非主要影響因素，如果間隙調整過小，還會造成“啃輥”。且通過上文可知薄板頭部要比目標厚度薄很多，即使活門間隙小于帶鋼厚度，也不能絕對小于帶鋼頭部厚度。（注：此處的“啃輥”指活門與上夾送輥輥面接觸、摩擦造成輥面損傷。2012年2月6日，1#機活門間隙調整過小造成“啃輥”，臨時更換上夾送輥。）

2）通過表1對夾送輥上機時間及事故發生時間的對比，可知纏鋼及穿鋼的產生與夾送輥在使用中的磨損無必然關系。

3） DC53D+Z、SPHC與Q235B等鋼種含碳量較低，硬度小，粘度大，帶鋼頭部撞擊上夾送輥并經過擠壓有粘在上夾送輥上的可能，且薄板更易變形，粘在輥面上后，會隨輥卷起。

4）根據工藝要求，軋制1.8mm及以下帶鋼，夾送輥咬鋼時，無冷卻水。帶鋼與夾送輥之間無水阻隔，容易粘連，且薄板速度快、質量輕、張力小，增大了纏在夾送輥上的可能性。另外，卷取1.8以上厚度的帶鋼，咬鋼時擦拭器的投入，減少了夾送輥輥面的水量，薄板也可能粘在夾送輥上。

5）通過表2可以發現：

（1）在上輥max/下輥min狀態時咬入角最大，為16.94o。在上輥min/下輥max狀態時咬入角最小，為16.33o。

（2）發生纏鋼或穿鋼事故時，咬入角都大于理論設計值（16.59o），易于帶鋼向下彎曲進入正常通道，但相應增加了咬入難度，帶鋼更易沖擊上輥。

6）2012年12月12日發生的上夾送輥纏鋼事故，發現上夾送輥輥面有明顯的擦拭器摩擦痕跡，對帶鋼粘在輥上應該起到了一定的輔助作用。

7）夾送輥輥面堆焊材質的選擇：之前發現，有些夾送輥在使用過程中輥面會產生一層褐色類似水銹的物質，能夠有效避免輥面產生粘鋼情況，也就意味著能夠避免帶鋼粘在上夾送輥上造成纏鋼或穿鋼。

解決方案

1）上、下夾送輥輥徑合理搭配，盡可能避免較大輥徑上夾送輥與較小輥徑下夾送輥搭配，且盡量使咬入角在16.33o～16.59o之間。

2）如1）實施中遇到困難，可適當調整下夾送輥輥標高，以及通過墊片調整下夾送輥與上夾送輥的偏移量，來保證咬入角。

3）活門與上夾送輥間隙在設備允許的條件下盡可能調小，或改進設備實現間隙為0。

4）降低擦拭器風壓，避免輥面異常磨損。

5）調整夾送輥冷卻水及擦拭器的投入時機，保證帶鋼與夾送輥接觸瞬間有足夠的水量。

6）對夾送輥輥面硬度及堆焊材質的進一步研究，選擇合適的堆焊材質，能夠避免夾送輥纏鋼及活門穿鋼的發生。

結論

通過對歷次事故的分析，總結出了一定的規律，并提出了解決方案。經過資料搜集，發現很多熱軋帶鋼廠礦，存在同樣問題，但是原因不盡相同。希望通過此文，能給設計廠家在此類問題上一些指導意見。同時，給同類廠礦的類似故障分析及設備改進，提供一些技術參照。

參考文獻

[1]付志剛，孫文彬，王景林，等.帶鋼纏夾送輥事故分析與改進措施[J].軋鋼，2006，23（4）：55-57.

[2]萬飛.夾送輥接觸應力分析計算[J].重型機械科技，2001（z1）：39-43.

[3]張相福.熱軋夾送輥專用堆焊材料的研制與應用[J].現代焊接，2011（8）：43-44.

（作者簡介：侯偉光，本鋼熱連軋廠。）endprint