消除平整機(jī)組擦拭器除塵系統(tǒng)火險隱患的措施

王 勇，吳 寧，劉海平，樊永強(qiáng)，任 晟，董海俠

(寧波寶新不銹鋼有限公司，浙江 寧波 315800)

0 前言

寧波寶新公司1#平整機(jī)組是于1999年從日本三菱公司引進(jìn)的成套設(shè)備，投產(chǎn)以來由于擦拭器運(yùn)行不穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生拋光網(wǎng)褶皺或脫落的情況，導(dǎo)致軋輥打磨不均、帶鋼表面著色壓入、拋光網(wǎng)消耗居高不下，甚至于2013年擦拭器除塵系統(tǒng)發(fā)生火險等問題，影響了機(jī)組產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，同時帶來較大的火險安全風(fēng)險；嚴(yán)重影響公司經(jīng)營。因此提高平整機(jī)組擦拭器運(yùn)行穩(wěn)定性，消除擦拭器除塵系統(tǒng)火險隱患成了當(dāng)務(wù)之急。

1 平整機(jī)工藝目的及存在的問題

冷軋不銹鋼板帶的平整(調(diào)質(zhì)軋制)。平整工序是冷軋不銹鋼板帶精整的第一道工序，也是冷軋的最后一道工序。平整不以減小板帶厚度為目的，而是改善板帶力學(xué)性能，消除鐵素體不銹鋼的屈服平臺，如果不消除，在深加工中會產(chǎn)生滑移皺紋，甚至開裂，保證產(chǎn)品的成形加工性；同時修正板形，得到滿足平直度要求的鋼板；還要根據(jù)用戶的使用要求，改善帶鋼表面光潔度，加工光面或麻面板，并改善表面質(zhì)量。帶鋼在深加工時要求具有一定的機(jī)械性能，而平整機(jī)的主要目的就是通過一定的延伸率，來調(diào)節(jié)帶鋼的機(jī)械性能。對奧氏體、馬氏體不銹鋼，僅略微調(diào)整其抗拉強(qiáng)度。其他的如提高2B、研磨品表面光潔度，提高BA產(chǎn)品的解像度，降低鐵素體不銹鋼的白朦程度等。

平整機(jī)組的工藝布置如圖1所示，為保障軋輥表面在持續(xù)軋制過程中保持良好的輥面，擦拭器作為機(jī)組核心清潔裝置，其使用效果直接影響帶鋼質(zhì)量。由于擦拭器在實(shí)際運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)擦拭頭振動、拋光網(wǎng)褶皺和脫落等現(xiàn)象，使擦拭器運(yùn)行的穩(wěn)定性下降。嚴(yán)重時導(dǎo)致了火險事故的發(fā)生，給生產(chǎn)帶來較大的影響。

圖1 平整機(jī)組工藝布置圖

2 擦拭器的結(jié)構(gòu)與作用

2.1 擦拭器結(jié)構(gòu)

如圖2所示，輥?zhàn)硬潦闷鞯谋倔w、擦拭頭、吸塵設(shè)備及管道等三部分。輥?zhàn)硬潦闷鞯谋倔w指除擦拭頭以外在擦拭器導(dǎo)柱(線軌)上的移動部件，另包括導(dǎo)柱(線軌)及固定座、氣缸及連接頭、擦拭器擺動的驅(qū)動液壓馬達(dá)裝置及固定座。擦拭頭指在擦拭器線性滑軌上做直線運(yùn)動的所有部件的總稱。吸塵設(shè)備及管道包括吸塵風(fēng)機(jī)、連接管道、除塵過濾系統(tǒng)。平整機(jī)輥?zhàn)硬潦闷鞯目刂葡到y(tǒng)由氣動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，液壓系統(tǒng)控制本體設(shè)備做往復(fù)擺動動作(液壓馬達(dá)(液壓缸)配備節(jié)流閥，可調(diào)轉(zhuǎn)動(移動)速度從而調(diào)節(jié)擦拭器擺動速度)，氣動系統(tǒng)控制擦拭頭伸出和縮回(氣缸控制，系統(tǒng)配備減壓閥，通過調(diào)節(jié)壓力可以控制擦拭頭擦拭過程中的壓緊力)。

圖2 擦拭器結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 擦拭器作用

(1)清除輥面異物及雜質(zhì)；

(2)將輥面細(xì)小顆粒雜物通過吸塵設(shè)備吸走；

(3)對輥面進(jìn)行拋光。

3 擦拭器除塵系統(tǒng)火險原因分析

構(gòu)成燃燒的三要素：可燃物、助燃物和點(diǎn)火源。根據(jù)消除其中一個條件，燃燒便會終止的思路進(jìn)行分析。針對本機(jī)組2013年7月發(fā)生火險的位置，以及現(xiàn)場擦拭器除塵系統(tǒng)工藝設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況展開調(diào)查分析。火險事故點(diǎn)位置如圖1所示。

(1)可燃物調(diào)查。由于平整工藝決定，軋輥打磨產(chǎn)生的粉塵混合物必然會存在于除塵系統(tǒng)過濾網(wǎng)處，雖定期清理或更換過濾網(wǎng)，但只要機(jī)組開機(jī)軋制就會產(chǎn)生粉塵，是不可完全消除的。

(2)助燃物調(diào)查。根據(jù)擦拭器除塵系統(tǒng)的工作原理和軋制工藝，除塵系統(tǒng)管道和過濾器處在機(jī)組運(yùn)行的過程中始終會有空氣存在，是不可完全消除的。除塵系統(tǒng)過濾器如圖3所示。

圖3 除塵系統(tǒng)過濾器

(3)點(diǎn)火源調(diào)查。根據(jù)1SPM“7.28”火險事故分析會會議紀(jì)要及除塵風(fēng)機(jī)工作原理，對造成火險的原因分析：上擦拭器第三層被燒的橡膠顆粒火星，吸入了除塵風(fēng)機(jī)過濾器，過濾網(wǎng)及粉塵被高溫橡膠顆粒火星引燃，是導(dǎo)致火險事故發(fā)生的直接原因。因此將產(chǎn)生火星的來源進(jìn)行消除作為解決本次課題的重要調(diào)查任務(wù)。

(4)產(chǎn)生火星的原因調(diào)查。根據(jù)擦拭器的工作原理，擦拭器橡膠底板產(chǎn)生橡膠顆粒火星的條件必須是擦拭器橡膠底板與高速旋轉(zhuǎn)的軋輥接觸摩擦才能導(dǎo)致，根據(jù)擦拭器的結(jié)構(gòu)原理，實(shí)際軋制過程中軋輥接觸的是拋光網(wǎng)和拋光棉，只有當(dāng)拋光網(wǎng)和拋光棉完全脫離擦拭器本體的情況下，橡膠底板才可能與軋輥輥面接觸。按照分析和現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)查，擦拭器除塵系統(tǒng)火險的根本原因?yàn)椋翰潦闷鲯伖饩W(wǎng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了脫落，擦拭器橡膠底板與高速旋轉(zhuǎn)的軋輥接觸摩擦，產(chǎn)生了橡膠顆粒火星。因此，要消除擦拭器除塵系統(tǒng)火險隱患，必須解決擦拭器拋光網(wǎng)容易產(chǎn)生褶皺和脫落的問題。

4 擦拭器拋光網(wǎng)褶皺或脫落的原因分析

如圖4所示，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)過程中實(shí)際情況，通過人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面來分析造成擦拭器拋光網(wǎng)褶皺和脫落的原因。

圖4 原因分析魚翅圖

4.1 人員方面

主要從操作人員技能偏差，拋光網(wǎng)的安裝不到位，可能會導(dǎo)致擦拭器拋光網(wǎng)產(chǎn)生褶皺和脫落的情況。2015年8月將同類型機(jī)組的1SPM與2SPM操作人員實(shí)行了崗位輪換，并跟蹤記錄更換的原因、頻次如圖5所示，統(tǒng)計顯示褶皺或脫落更換的頻次未發(fā)生根本好轉(zhuǎn)。因此，操作人員技能偏差不是導(dǎo)致擦拭器拋光網(wǎng)產(chǎn)生褶皺和脫落的主要原因。

圖5 拋光網(wǎng)更換統(tǒng)計對比圖

4.2 原材料方面

2015年6月將不同批號的拋光網(wǎng)分別調(diào)換安裝于同類型的1SPM、2SPM使用后分別統(tǒng)計跟蹤；統(tǒng)計結(jié)果如圖6所示， 2SPM未發(fā)現(xiàn)褶皺或脫落的情況,1SPM有較高比例的褶皺或脫落情況。所以拋光網(wǎng)質(zhì)量缺陷不是導(dǎo)致擦拭器拋光網(wǎng)產(chǎn)生褶皺和脫落的主要原因。

圖6 拋光網(wǎng)更換統(tǒng)計對比圖

4.3 擦拭器工藝控制

對同類型機(jī)組1SPM和2SPM的擦拭器工藝控制程序進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)1SPM和2SPM的擦拭器工藝控制程序完全相近。說明擦拭器工藝控制方式不是導(dǎo)致擦拭器拋光網(wǎng)產(chǎn)生褶皺和脫落的主要原因。

4.4 擦拭器拋光網(wǎng)工作環(huán)境

對機(jī)組1SPM和2SPM的擦拭器吸塵風(fēng)機(jī)負(fù)壓進(jìn)行對比， 1SPM吸塵風(fēng)機(jī)負(fù)壓表值大于2SPM吸塵風(fēng)機(jī)負(fù)壓表值，結(jié)合現(xiàn)場拋光網(wǎng)的安裝結(jié)構(gòu)形式，負(fù)壓越高吸附力越大，拋光網(wǎng)更不易脫落。因此，吸塵風(fēng)機(jī)負(fù)壓低不是導(dǎo)致擦拭器拋光網(wǎng)產(chǎn)生褶皺和脫落的主要原因。

4.5 擦拭器結(jié)構(gòu)

查看1SPM擦拭器拋光網(wǎng)的固定方式，發(fā)現(xiàn)擦拭器拋光網(wǎng)固定方式采用整根壓條依靠彈簧壓緊的方式對拋光網(wǎng)進(jìn)行固定，原設(shè)計拋光網(wǎng)壓條在擦拭器長度方向有6個帶彈簧的螺栓固定，在擦拭器退回時依靠機(jī)架固定頂桿壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)壓條打開，實(shí)際使用過程中由于彈簧力的不一致，以及螺栓松動與調(diào)整頂桿距離不一致的影響，導(dǎo)致壓條變形彎曲，造成壓條與拋光網(wǎng)之間沿擦拭器長度方向存在間隙，拋光網(wǎng)在實(shí)際軋制過程中容易產(chǎn)生褶皺、甚至脫落的情況，如圖7所示。

圖7 拋光網(wǎng)壓條變形示意圖

該結(jié)構(gòu)設(shè)計拋光網(wǎng)的更換是在擦拭器退回狀態(tài)下依靠機(jī)架固定頂桿壓縮彈簧，拋光網(wǎng)壓條打開，實(shí)現(xiàn)鋼網(wǎng)更換的，然而在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，當(dāng)鋼卷需要停機(jī)檢查帶鋼表面質(zhì)量時，擦拭器此時必須退回(因此時平整輥已停止轉(zhuǎn)動，擦拭器不能繼續(xù)打磨，否則將造成局部打磨痕跡)。拋光網(wǎng)壓條處于打開狀態(tài)，拋光棉的彈性膨脹，加上該壓條接觸面積小，拋光網(wǎng)可能處于脫開壓條的狀態(tài)，當(dāng)再次啟動軋制時，擦拭器自動伸出緊貼平整輥表面過程中，拋光網(wǎng)容易局部或整體脫落，造成拋光網(wǎng)褶皺或完全脫落。

5 改進(jìn)措施

根據(jù)原機(jī)組的現(xiàn)有空間，重新改進(jìn)設(shè)計新的擦拭器，以解決拋光網(wǎng)褶皺或完全脫落引發(fā)火險的風(fēng)險。

(1)針對壓緊彈簧力不一致，導(dǎo)致拋光網(wǎng)壓條容易變形的情況，在滿足原結(jié)構(gòu)安裝空間的前提下，采用分段拋光網(wǎng)壓條結(jié)構(gòu)，以提高壓條剛性，防止因受力不均產(chǎn)生變形，同時采用迷你型氣缸鎖緊壓條的方式，實(shí)現(xiàn)壓緊可靠。如圖8所示。

圖8 擦拭器結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖

(2)針對壓條接觸面積小，導(dǎo)致拋光網(wǎng)容易脫離壓條的情況。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和增大壓條與拋光網(wǎng)的接觸面積，同時對壓條壓緊氣缸的控制信號進(jìn)行連鎖控制優(yōu)化。并通過操作臺實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程按鈕控制，增加拋光網(wǎng)壓條鎖緊連鎖條件，非拋光網(wǎng)更換條件，拋光網(wǎng)始終處于壓緊狀態(tài)，從而避免異常操作或質(zhì)量檢查，擦拭器處于退回狀態(tài)時，拋光網(wǎng)脫落造成褶皺或完全脫落引發(fā)火險的風(fēng)險。如圖9所示。

圖9 擦拭器結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖

6 改進(jìn)效果

對改造前、后的擦拭器拋光網(wǎng)更換記錄進(jìn)行三個月連續(xù)跟蹤數(shù)據(jù)對比如圖10所示，改造后未出現(xiàn)因拋光網(wǎng)褶皺或脫落的情況，從而消除了1SPM擦拭器除塵系統(tǒng)火險隱患。通過此次擦拭器的改造，拋光網(wǎng)的年消耗量下降30%。根據(jù)公司財務(wù)經(jīng)濟(jì)效益評審組審核最終效益為88 000元/年。 同時也解決了一號平整機(jī)組原擦拭器(拋光平整輥輥面)在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)拋光網(wǎng)褶皺和橡膠墊脫落現(xiàn)象，消除了輥面色差和帶鋼壓入的質(zhì)量隱患。該結(jié)構(gòu)設(shè)計已由公司在2016年成功申請一項(xiàng)實(shí)用新型專利(一種防止拋光網(wǎng)褶皺或脫落的新型擦拭器，專利編號為: ZL 2016 2 0566349.6)。該結(jié)構(gòu)形式已成功推廣應(yīng)用到公司3SPM機(jī)組擦拭器。

圖10 擦拭器改進(jìn)前后效果對比圖

7 結(jié)論

針對生產(chǎn)過程中擦拭器除塵系統(tǒng)發(fā)生火險事故的問題，提出將擦拭器結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)原機(jī)組的現(xiàn)有空間，重新設(shè)計新的擦拭器，采用分段拋光網(wǎng)壓條結(jié)構(gòu)，迷你型氣缸鎖緊的方式，并通過操作臺實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程按鈕控制，增加拋光網(wǎng)壓條鎖緊連鎖條件，非拋光網(wǎng)更換條件，拋光網(wǎng)始終處于壓緊狀態(tài)，從而避免異常操作或質(zhì)量檢查，擦拭器處于退回狀態(tài)時，拋光網(wǎng)脫落造成褶皺或完全脫落引發(fā)火險的風(fēng)險。改進(jìn)后，擦拭器的穩(wěn)定性得到了提高，消除了火險隱患；并提升了機(jī)組生產(chǎn)質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本。