柳鋼2032 mm熱連軋卸卷打滑原因分析及防控

蔣小宇，龐劍爽，朱繼賢，黃 棱

(廣西柳州鋼鐵集團有限公司熱軋板帶廠，廣西 柳州 545002)

柳鋼2032 mm熱連軋生產線卷取機組為2臺具有AJC功能的擺臂式地下卷取機，主要設備包括：卷取機入口輥道、卷取機前側導板、夾送輥、卷取機、帶鋼攔截裝置、卸卷小車、打捆機等。卷取機基本時序控制點包括：F1咬鋼信號發出、夾輥前熱檢檢得、帶鋼頭部進入夾送輥、帶鋼頭部卷取、精軋末機架拋鋼信號發出、夾輥前熱檢信號檢失、鋼卷定尾完成、卸卷小車卸卷、卸卷完成打捆。卷取機組基本控制時序如圖1所示。

圖1 卷取機組基本控制時序圖

卷取機組在實際的生產過程中存在卸卷打滑現象，具體表現為鋼卷的內圈或外圈在卸卷小車橫移出卷筒時不跟隨小車一起運動[1]。這會造成鋼卷內圈劃傷或外卷松圈,直接影響實物卷型，嚴重時對步進梁或托盤小車運輸造成影響，出現堵鋼、甚至翻鋼，降低生產節奏，影響生產效率。在卸卷過程中出現打滑的直接原因是鋼卷內圈與卷筒間隙過小、存在相互干涉，也受到卷筒漲徑不穩定、卸卷小車狀態異常、帶鋼軋制時板型不穩定、帶鋼頭部溫度過低以及控制參數調節不合理等綜合因素的影響。由此可見，熱軋鋼卷出現卸卷打滑現象是多種因素共同作用的結果，因此對卷取機組卸卷穩定性提升的研究，從卸卷設備狀態、卸卷控制原理出發，探索卸卷打滑的產生機理，并對卸卷打滑制定有效的防控措施，在實際的卷取生產中顯得尤為重要。

1 卸卷過程控制原理

卷取機組的卸卷過程是通過卸卷小車進行的，當帶鋼卷取3～5圈完成踏步后No.1、No.2、No.3助卷輥打開，此時卸卷小車從下降位置高速上升到待機位置，等待位高度由系統設定。當卷取即將完成時，No.1、No.3助卷輥壓緊帶鋼尾端，助卷輥位置由計算得出，帶鋼尾端在指定位置自動停止。具體原理是根據PLC計算得到的鋼卷卷徑數值，估算卸卷小車上升接觸鋼卷的高度，以及從待機位置上升到觸鋼位置所需要的時間，通過觸鋼時間乘以帶鋼線速度即可得到卸卷小車上升觸鋼啟動時帶鋼尾部位置。卸卷小車從待機位置低速上升，托住鋼卷并達到設定壓力后自動停止，并轉換為位置控制，同時No.1、No.3助卷輥打開到最大位置，卷筒停止轉動并縮徑，活動外支撐打開極限開關發出信號，卸卷小車向打捆位置橫移，前進到打捆機位置時，卸卷小車升降缸退回到下降位置發出信號，卸卷后卷筒直徑再擴大到待卷直徑，3個助卷輥閉合，活動外支撐閉合至待卷位置，卸卷小車返回到卷取機內準備下一次卸卷。卸卷過程控制流程如圖2所示。

圖2 卸卷過程控制流程圖

2 卸卷打滑原因分析

產生卸卷打滑的直接原因是鋼卷內圈與卷筒間隙過小、存在相互干涉[1]，也受到卷筒漲徑不穩定、設備功能異常導致的卸卷小車狀態不穩定、精軋來料板型不穩定導致的卷形松圈、帶鋼頭部溫度過低以及控制參數調節不合理等綜合因素的影響。出現卸卷打滑時需要人工手動卸卷，由于人工手動卸卷產生的誤差影響，小車向上頂的高度不合適，會導致鋼卷內圈輕微劃傷，甚至出現內圈塔型、外圈松卷等實物卷型缺陷，如圖3所示。

圖3 卸卷打滑卷型缺陷

2.1 卷筒漲徑不穩定

卷筒漲徑過小是導致卸卷打滑的原因之一。2#卷取機卷筒目標漲徑在742 mm～752 mm、3#卷取機目標漲徑在748 mm～754 mm，當2#卷筒漲徑≤742 mm或3#卷筒漲徑≤748 mm時，在卷筒縮徑后，卷筒與鋼卷內圈會出現間隙過小的現象，導致相互干涉，極大的增加了卸卷打滑的產生概率。卷筒與成型板間隙過小、卷筒干油管堵塞、干油分配器損壞以及卷筒冷卻不充分都會直接影響卷筒，導致卷筒漲徑不穩定，進而出現卸卷打滑。

2.2 卸卷小車狀態不穩定

2.2.1 卸卷小車水平不穩定

理想狀態下，在卸卷過程中，卸卷小車托卷輥需要與鋼卷下弧面平行接觸，整個卸卷過程均勻受力，平穩卸卷。但當卸卷小車水平度較差或卸卷小車的橫移軌道不平時，卸卷小車對鋼卷施加的壓力分布不均勻，出現局部壓力過大，嚴重時會出現卸卷小車橫移方向晃動，使鋼卷內圈與卷筒不平行，擠壓卷筒，在卸卷時鋼卷與卷筒之間的摩擦力大于卸卷小車與鋼卷之間的摩擦力，卸卷小車與鋼卷之間產生相對滑動。

2.2.2 卸卷小車壓力不穩定

卸卷小車壓力波動會導致在卸卷過程中小車在垂直方向上產生位移，從本質上分析，是卸卷小車的接卷高度不平衡造成卸卷打滑。在正常卸卷狀態下，卸卷小車壓力和卸卷小車高度保持穩定地向打捆位置橫移，前進到打捆機位置時，卸卷小車升降缸退回到下降位置發出信號卸卷完成。但當卸卷壓力不合適或產生波動時，卸卷小車高度也隨即產生變化，造成小車高度不一致，直接導致鋼卷擠壓卷筒產生摩擦制約鋼卷運動，此時鋼卷不再跟隨小車同步橫移，從而產生卸卷打滑。

2.3 軋制帶鋼板型不穩定

帶鋼的板型控制是通過調整板凸度和平直度來實現的。板凸度是指板材的橫截面形狀，具體表現為楔形、中心凸度、局部高點；平直度是指在延伸方向有凹凸不平起伏的程度，具體表現為波浪度、翹曲度和橫向厚差[2]。當帶鋼楔形較差時，在帶鋼卷取后，多層楔形累積后會使鋼卷兩側存在較大的厚度差；當中心凸度較大時，帶鋼多層累積后會使鋼卷中間相對兩側存在較大厚度差。鋼卷的厚度差會導致卸卷小車與鋼卷下弧面只能局部接觸，摩擦力不足，最終導致卸卷打滑。

2.4 軋后實物卷型不穩定

軋后實物卷型缺陷也是造成卸卷打滑的主要因素之一。當軋后實物卷型出現松卷或鋼卷呈面包狀、碗狀時，鋼卷實際的卷徑大于理論計算卷徑，會引起卸卷小車接觸鋼卷時的高度降低，直接導致卷筒縮徑后的鋼卷重心下移，造成鋼卷內圈與卷筒的上表面接觸，卸卷小車在橫移卸卷時多數會出現嚴重的卸卷打滑現象，導致鋼卷內圈出現嚴重抽芯，外松鋼卷會出現外圈嚴重錯層[2]。

2.5 帶鋼頭部溫度過低不穩定

帶鋼頭部溫度不穩定對卸卷的影響，主要表現在帶鋼頭部溫度過低時造成卷筒漲徑偏小，引起的卸卷打滑。當帶鋼頭部溫度過低時，硬度相對較高，此時卷筒在執行二次擴張時，在漲縮缸施加相同壓力情況下，卷筒擴張阻力較大，漲徑過小，同樣導致了卷筒縮徑后鋼卷與卷筒間隙過小，卸卷時鋼卷刮蹭卷筒導致卸卷困難。

2.6 卷取控制參數調整不穩定

控制參數的調節在一定程度上也會影響帶鋼卸卷。當助卷輥壓力補償過大、踏步圈數較多時，會導致助卷輥對卷筒的壓力較大，造成卷筒漲徑偏小；當卷筒二擴設定距離較大時，帶鋼卷的圈數過多，此時卷筒才進行二擴也會導致卷筒漲徑偏小。

3 卸卷打滑防控措施

3.1 維護設備狀態穩定

(1)保持卷筒正常漲縮徑穩定

加強對卷筒漲徑情況的監控，保證在卷筒工作中干油輸送正常，冷卻充分，同時利用檢修對卷筒進行維護，更換損壞的干油分配器，疏通堵塞的卷筒冷卻水噴嘴，從而保證卷筒的使用性能。

(2)保持設備功能精度穩定

利用每次檢修對成型板與卷筒間隙進行測量，當成型板與卷筒間隙過小時及時進行調整，這樣能夠較好地防止在卷筒漲徑時由于成型板擠壓卷筒導致漲徑過小現象的發生。此外，當出現較為頻繁的卸卷打滑現象時，需考慮是否為卷筒水平或者卸卷小車水平存在偏差，需對其進行精確測量，避免由于水平度較差導致持續出現卸卷打滑的情況。

(3)保持液壓設備穩定

影響鋼卷卸卷的液壓系統是卷筒漲縮缸壓力系統和卸卷小車壓力系統。卷筒漲縮缸壓力不穩定影響卷筒漲徑，卸卷小車壓力會導致鋼卷卸卷過程小車高度發生變化，通過觀察壓力曲線，檢測液壓閥臺壓力，及時更換磨損嚴重的部件，能夠有效的減少卸卷打滑現象。

3.2 調整帶鋼板型穩定

(1)提高精軋來料溫度均勻性

來料溫度均勻性會影響帶鋼的板型。各品規的不合理過渡、冷熱坯混裝等問題，均在很大程度上造成加熱溫度不均。提高加熱爐腔壓力的控制穩定性、板坯在爐保溫時間，避免出現板坯局部加熱不均勻的情況，保證出鋼時的溫度均勻性。同時加大爐后、粗除磷及精除磷系統運行監控，定期進行除磷效果的評估試驗，確保上下排除磷水集管距軋件上下表高度控制在合理的范圍內，根據各工序溫度控制要求優化除鱗制度，避免因除鱗造成軋件溫度不均勻。

(2)保持精軋機組設備穩定

帶鋼的板型最終體現在精軋機組。通過定期測量精軋機組設備精度，檢查機組除磷水、冷卻水使用情況，及時更換磨損嚴重的切水板，制定合理的壓下分配制度，此外在不影響帶鋼性能的情況下，適當提高帶鋼頭部卷取溫度，能夠有效的改善帶鋼板型，提高卷筒漲徑，從而間接避免由于板型導致卸卷困難的情況出現。

3.3 合理調控卷取控制參數

通過對助卷輥壓力補償、踏步圈數、卷筒二擴設定距離、卷取張力進行適當調節，在保證卷取時鋼卷不出現失張打滑的情況下，使卷筒漲徑相對增大，從而使卷筒在縮徑后與鋼卷內圈間隙增大，避免卸卷打滑。

4 卸卷打滑處理操作

當出現卸卷打滑時，可按照以下操作進行調整。先按下操作面板的“卸卷保持”，現場確認鋼卷內圈碰擦的痕跡，以判斷鋼卷在卸卷過程中是與卷筒的上表面還是下表面碰擦，再按下操作面板的“終漲”后，按下卸卷小車操作面板的“下降”。此時根據實際現場確認情況進行“前進”或“后退”操作，卸卷小車調整到合適位置后，按下操作面板的“上升”，接觸鋼卷后，按下操作面板的“縮徑”，最后按下操作面板的“卸卷啟動”，由此可調整初始時由于卸卷小車接卷高度偏差導致的卸卷打滑。

5 結語

鋼卷出現卸卷打滑現象是多種因素共同作用產生的，各種因素相互影響疊加，提高了卸卷打滑出現的概率。在實際生產過程中，通過維護芯軸使用狀態保持液壓設備穩定性、調整卸卷小車水平及接卷壓力、調整精軋板型、提高精軋來料溫度均勻性等，保證卷筒在卷取過程中能夠正常漲徑，為卸卷提供足夠的間隙，同時合理調控卷取控制參數，保證卸卷過程中卸卷小車不刮蹭芯軸，水平運動完成卸卷，便能極大減少卸卷打滑的產生。

柳鋼2032 mm熱連軋通過開展卷取機組卸卷打滑改善攻關，優化卸卷控制機制，對設備功能及工藝性能進行穩定性調整，目前得到了良好的控制，卸卷打滑的發生概率大幅度減少，由日均1～2卷降低到月均3～5卷。同時，通過總結卸卷打滑處理操作，能有針對性地處理異常，有效縮短了故障處理時間，提高了軋后實物質量。