板坯庫管理與質(zhì)量控制研究與實(shí)踐

劉春霆

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鋼作業(yè)部，河北 唐山 063200）

1 庫區(qū)管理

目前國內(nèi)板坯庫常見布局為兩種，一種為多跨式[1,2]，可以有足夠的空間進(jìn)行管理；另一種為緊湊式，依靠低數(shù)量鑄機(jī)下線和高直裝率上線保證生產(chǎn)穩(wěn)定，首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司（以下簡稱京唐）板坯庫為四跨緊湊型布置，既是煉鋼的成品跨，也是熱軋的原料庫，在此狹小的空間范圍內(nèi)，進(jìn)行著4臺鑄機(jī)的下線，板坯的備料、質(zhì)檢、回退，板坯的在線機(jī)清，廢坯加工等工作，并且為兩條熱軋產(chǎn)線上料，給生產(chǎn)組織帶來非常大的挑戰(zhàn)，每條生產(chǎn)線熱軋的軋制節(jié)奏為36塊/h，板坯庫的上料速度僅能達(dá)到28塊/h，無法滿足熱軋需求形成待料，讓板坯庫成為產(chǎn)能發(fā)揮的瓶頸。因此需要對庫內(nèi)物流進(jìn)行優(yōu)化，保障上述工作平穩(wěn)有序的進(jìn)行。

1.1 原因分析

板坯庫數(shù)據(jù)見表1。班組平均上料速度對比見下頁圖1。

通過表1可以看出，地面系統(tǒng)設(shè)備情況能夠滿足36塊/h的上料節(jié)奏。因此導(dǎo)致上料慢的主要原因集中在天車的運(yùn)轉(zhuǎn)效率與人員操作水平上。

表1 板坯庫數(shù)據(jù)

從圖1可以看出四個(gè)班的操作上料水平相當(dāng)，均值控制在29～30塊/h之間，因此人的操作水平較為一致，不作為主要因素考慮?？梢缘贸鎏燔囘\(yùn)轉(zhuǎn)效率是影響的主要因素。

圖1 班組平均上料速度對比

1.2 解決方法

1.2.1 采用TRIZ創(chuàng)新原理分析

TRIZ分析過程見下頁圖2。

圖2 TRIZ分析過程

分割原理將矛盾雙方分離，其中空間分離和條件分離可以運(yùn)用到板坯庫功能分區(qū)實(shí)戰(zhàn)中。板坯庫的功能主要包括：下線、質(zhì)檢、備料、回退、機(jī)清、上料、保溫，因此需要針對不同區(qū)域的特點(diǎn)對庫區(qū)進(jìn)行分割，目的在于解決天車交叉重復(fù)作業(yè)帶來的生產(chǎn)效率低問題。預(yù)先作用原理的第二種情況是預(yù)先安置物體，使其在必要時(shí)能立即在最方便的位置發(fā)揮作用，在本文中天車與板坯之間存在則預(yù)先作用，當(dāng)板坯發(fā)生移動(dòng)時(shí)推薦其最佳的位置，便于后續(xù)的倒運(yùn)與上料。分割原理與預(yù)先作用原理引發(fā)了功能分區(qū)與垛位推薦，通過這兩種方法可以有效避免因天車效率低導(dǎo)致的上料慢問題[3，4]。

1.2.2 功能分區(qū)

根據(jù)板坯的不同屬性確定其物質(zhì)流向，優(yōu)化過程中的交叉作業(yè)情況（見下頁圖3）。

圖3 板坯流向

結(jié)合表1的數(shù)據(jù)，通過物理空間距離運(yùn)算對庫區(qū)進(jìn)行功能化分割。主要原則如下：

1）備料區(qū)滿足單臺天車按照40 m/min的速度運(yùn)能能夠?qū)崿F(xiàn)36塊/小時(shí)的供料節(jié)奏。

2）待查區(qū)緊鄰輥道，方便板坯的及時(shí)下線。

3）合格區(qū)緊鄰過跨車，方便過跨倒運(yùn)。

4）待機(jī)清區(qū)緊鄰下線輥道，方便下線。

5）回退區(qū)緊鄰回退輥道，便于回退下線。

6）設(shè)置臨時(shí)存放區(qū)，用于庫存達(dá)到上限后增加庫容。

1.2.3 PES系統(tǒng)改造

功能分區(qū)完畢后需要對PES系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)由人工管理到智能化控制的轉(zhuǎn)變，這樣才能簡化下線、倒垛、上料流程步驟，達(dá)到天車效率提升的目的。

1.2.3.1 下線規(guī)則

1）火焰清理板坯下線。火焰清理板坯下線根據(jù)板坯攜帶待機(jī)清信息分區(qū)域碼放，自動(dòng)推薦垛位，待機(jī)清頭坯碼放區(qū)、FD級別板坯碼放區(qū)域（空垛位優(yōu)先垛位，提醒壓保溫罩）其他待機(jī)清碼放區(qū)域。

2）待查坯下線。待查坯下線推薦待查坯碼放區(qū)域下線，要求根據(jù)時(shí)間順序與鋼種斷面進(jìn)行碼放。

3）調(diào)寬過度坯下線。調(diào)寬過度坯產(chǎn)出后預(yù)約特定天車進(jìn)行下線，推薦過度坯專用垛位。

4）合格坯下線。合格坯根據(jù)同規(guī)格、同爐次、同合同碼放，優(yōu)先推薦空垛位，如果即將上料可碼放備料區(qū)內(nèi)，如未安排上料序列則碼放至備料區(qū)外。

下線總規(guī)則首先避免寬壓窄，長壓短。寬度偏差要小于50 mm，長度偏差要小于1 m。

1.2.3.2 上料規(guī)則

1）計(jì)劃封鎖。計(jì)劃完成備料時(shí)可以觸發(fā)封鎖指令，對于封鎖后計(jì)劃內(nèi)板坯占用垛位不再推薦板坯下線或倒垛碼放。

2）系統(tǒng)監(jiān)控上料執(zhí)行。系統(tǒng)能夠根據(jù)輥期上料情況監(jiān)控庫內(nèi)剩余板坯明細(xì)，能夠自動(dòng)觸發(fā)提醒天車上料指令，當(dāng)板坯到達(dá)卸板臺輥道時(shí)間間隔＞3 min時(shí)則待上料板坯顯示紅色。

3）上料輥期能夠進(jìn)行多次優(yōu)化。在輥期下達(dá)后首先需要對輥期內(nèi)的板坯進(jìn)行篩選優(yōu)化，然后進(jìn)行備料，當(dāng)達(dá)到備料區(qū)后需要再次進(jìn)行優(yōu)化確定上料順序。

2 庫區(qū)質(zhì)量管理

2.1 問題分析

2016年12月至2018年8月，發(fā)生過多次因垛板臺與翻鋼機(jī)導(dǎo)致的板坯表面劃傷，造成近千噸的熱軋規(guī)律邊部翹皮缺陷。

2.2 產(chǎn)生原因

板坯在下線、倒運(yùn)、翻鋼過程中會與設(shè)備或板坯之間發(fā)生接觸，當(dāng)接觸力大于板坯表面形變力時(shí)就會在接觸面上形成創(chuàng)傷，當(dāng)創(chuàng)傷深度達(dá)到3 mm以上，且表面呈現(xiàn)翻卷狀就有一定概率造成軋制缺陷。

板坯庫設(shè)備造成板坯缺陷分為三種：劃傷、硌傷、粘連焊點(diǎn)。造成劃傷的設(shè)備有很多，例如垛板臺、卸板臺、天車、翻鋼機(jī)。

2.2.1 垛（卸）板臺劃傷

跺（卸）板臺劃傷見下頁圖4，劃傷垂直于拉坯方向，深度1～2 mm，部分劃傷尾部有明顯起皮，原因：跺（卸）板臺升降臺位置不合理，與導(dǎo)輥距離大，推坯過程中板坯角度大造成；跺（卸）板臺不平，推鋼過程中坯子歪；板坯彎，兩塊板坯接觸面小。

圖4 垛板臺劃傷板坯表面形貌

2.2.2 翻鋼機(jī)劃傷

翻鋼機(jī)劃傷主要發(fā)生在板坯下表面（見下頁圖5），板坯在翻鋼臂由于受到重力作用產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，同時(shí)受鋼臂由于翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)原因在垂直狀態(tài)下放置在受鋼臂西側(cè)，受鋼臂回落時(shí)，板坯被擋塊擋住無法正常下滑，在受鋼臂回落到水平位置前，板坯突然下落，擋板將板坯劃傷，產(chǎn)生角部硌傷。

圖5 翻鋼機(jī)劃傷板坯表面形貌

2.2.3 推鋼爪硌傷

根據(jù)位置不同，硌傷分為上角硌傷和下角硌傷（見圖6）。上角硌傷原因?yàn)橥其撨^程中，推鋼爪與板坯發(fā)生橫向相對位移，發(fā)生位移的原因：跺板臺升降臺歪；推鋼爪歪。

圖6 推鋼抓硌傷板坯表面形貌

2.3 預(yù)防措施

根據(jù)劃傷與硌傷產(chǎn)生的原因及部位如圖7所示，板坯庫采取設(shè)備改造以及設(shè)備精度精準(zhǔn)控制等改造方式。

圖7 下線過程示意圖

2.3.1 垛（卸）板臺精度控制

原始數(shù)據(jù)：過渡輪較輥面高40 mm，提升機(jī)升降行程146 mm。為了將提升機(jī)盡量藏于輥道內(nèi)，避免變形板坯剮蹭提升梁導(dǎo)致提升梁倒、歪等異常發(fā)生，減少硌傷、劃傷板坯產(chǎn)生，以輥道上表面為基礎(chǔ)制定功能精度要求：過渡輪高于輥面10 mm±1 mm；提升機(jī)最高位高于輥面15 mm±1 mm，升降臺比過渡輪低5±1 mm。

2.3.2 推鋼機(jī)改造

在推鋼過程由于板坯抖動(dòng)，推鋼爪下沿與板坯邊角部發(fā)生硬性剮蹭，導(dǎo)致板坯邊角部產(chǎn)生硌傷。在研究硌傷產(chǎn)生機(jī)理后板坯庫提出推鋼爪改造方案。在推鋼爪下沿增加圓形鐵餅墊片，推鋼過程中墊片接觸板坯側(cè)面中部，能夠避免邊角部硌傷。

2.3.3 翻鋼機(jī)改造

原始翻鋼機(jī)翻鋼臂無導(dǎo)輪，板坯在翻鋼臂上由于受到重力作用產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，同時(shí)受鋼臂由于翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)原因在垂直狀態(tài)下放置在受鋼臂側(cè)，受鋼臂回落時(shí)，板坯被擋塊擋住無法正常下滑，在受鋼臂回落到水平位置前，板坯突然下落，擋板將板坯劃傷，產(chǎn)生角部硌傷。

通過在受鋼壁上增加導(dǎo)輪（如圖8）的方式可以防止上訴現(xiàn)象發(fā)生，板坯在回落時(shí)能夠及時(shí)的下滑，減少擋板劃傷與硌傷現(xiàn)象。

圖8 翻鋼機(jī)改造

3 火焰清理質(zhì)量控制

3.1 問題分析

2019年1月份以前火焰清理后板坯表面存在大量的缺陷，包括：熔渣、熔鋼、凸棱、凹坑、漏清等，上述缺陷需要人工進(jìn)行檢驗(yàn)通過打磨和人工清理才能去除，如去除不干凈就會導(dǎo)致后續(xù)軋制問題。

3.2 產(chǎn)生原因

3.2.1 漏清

漏清產(chǎn)生原因：本體機(jī)動(dòng)作精度差；燒嘴狀態(tài)差；燃?xì)饨樽訝顟B(tài)較差；氧燃?xì)忾y門狀態(tài)差。

3.2.2 熔渣熔渣產(chǎn)生原因：燒嘴堵塞；除磷噴嘴堵塞；焦油影響；參數(shù)設(shè)定影響。

3.2.3 凸棱凸棱產(chǎn)生原因：燒嘴安裝精度差，燒嘴間隙；燒嘴堵塞；燒嘴底座格柵損壞。

3.3 預(yù)防措施

1）燒嘴安裝精度管理。燒嘴安裝時(shí)要嚴(yán)格遵循燒嘴安裝精度要求，兩燒嘴間距必須控制在0.6 mm以內(nèi)，兩燒嘴層錯(cuò)位高度小于0.5 mm。安裝必須進(jìn)行測量，如發(fā)現(xiàn)安裝精度不夠要立即進(jìn)行調(diào)整或更換燒嘴或添加銅片避免間隙過大導(dǎo)致質(zhì)量問題。

2）燃?xì)饨樽痈鼡Q。用天然氣替代燃?xì)庾鳛槿細(xì)鈁5]，能夠大幅度減少焦油對燒嘴狀態(tài)的影響，提高表面光潔度，減少燒嘴酸洗次數(shù)，節(jié)約成本。

3）清理參數(shù)設(shè)定。機(jī)清工藝參數(shù)的設(shè)定不合理也會導(dǎo)致漏清，例如清理時(shí)低壓燃?xì)膺^大會消耗狹縫氧氣，導(dǎo)致清理時(shí)氧氣不足而漏清。對于清理參數(shù)而言每一種均有其設(shè)定范圍，壓力超出設(shè)定范圍就會導(dǎo)致漏清或清理質(zhì)量變差。

4 結(jié)論

通過PES系統(tǒng)改造、垛位優(yōu)化功能開發(fā)、板坯庫功能分區(qū)管理手段提升，板坯庫日上料塊數(shù)顯著提高，2020年8月份雙產(chǎn)線上料塊數(shù)能夠穩(wěn)定在1400塊/d。

板坯庫垛卸板臺與翻鋼機(jī)改造后再未發(fā)生因此導(dǎo)致的質(zhì)量事故，板坯庫內(nèi)流轉(zhuǎn)過程質(zhì)量得到了保障。

火焰清理通過過程控制與改善后清理質(zhì)量顯著提升，漏清率由2018年的10%下降至2.5%。清理質(zhì)量的提升能夠有效的減少FD級別汽車外板帶出品發(fā)生率，從而提高產(chǎn)品效益。