高速線材減定徑堆鋼原因分析及對策

韓書棟， 胡 楠， 劉 義

（酒泉鋼鐵集團有限責任公司， 甘肅 嘉峪關 735100）

酒泉鋼鐵集團有限責任公司（以下簡稱酒鋼）高速線材生產線配置由第五代摩根減定徑機組（兩個可互換模塊）組成，該機組是由4 架45°交替布置的懸臂式軋機組成。該機組由1 臺3 200 kW 交流同步電機驅動齒輪箱進行傳動1 臺減徑機組和1 臺定徑機組，減徑機組最大軋制力為330 kN，定徑機組最大軋制力為130 kN。減定徑機組設計最大軋制線速度為120 m/s,目前實際使用最大線速度為112 m/s[1]。近年來，隨著多規格多鋼種開發，市場各規格品種鋼盤條需求均出現增加，產線換規格、換鋼種的頻次均出現明顯上升，但在軋制Φ6.5 mm 和Φ5.5 mm 小規格鋼種時，減定徑堆鋼故障頻發，據統計2019 年—2020年減定徑機組平均每月堆鋼8 次，每次影響時間約40 min。減定徑堆鋼故障嚴重影響生產安全穩定順行，嚴重制約成材率、作業率的提高。為解決減定徑堆鋼瓶頸問題，本文對減定徑堆鋼故障產生原因進行分析并制定相應措施，措施執行后，減定徑機組堆鋼故障次數得到了明顯減少。

1 減定徑堆鋼原因分析

針對減定徑堆鋼故障問題，主要通過統計2020年酒鋼高速線材減定徑高速區域堆鋼原因，主要將減定徑堆鋼故障分析為以下幾個原因：

1）高速區軋制線偏移。

2）軋制過程料型尺寸參數波動。

3）緊固件備件松動。

4）軋件在受阻狀態下易拱鋼堆鋼。

5）崗位人員操作技能水平低。

6）軋制控制程序存在缺陷。

2 減定徑堆鋼問題解決

2.1 高速區軋制線偏移問題解決

由于精軋機后和減定徑后回溫段導槽磨損和導槽更換時未能準確安裝導槽會造成減定徑高速區軋制線中心線會產生偏移，水梁變形和導槽磨損會導致軋件頭部異常撞擊，軋件頭部波動會撞擊導槽造成堆鋼故障，軋制線偏移對軋件穩定運行的影響程度較大。

通過設計軋制線校中樣棒，使用高耐磨不銹鋼材質，按照軋制通道尺寸設計，端部采用錐形結構。在換規格或日檢期間，通過圖中將樣棒放置在導槽內，通過使用游標卡尺測量樣棒兩端錐形中心距離，當錐形中心距離≤0.2 mm 時符合標準要求（見圖1）。

圖1 導槽軋制線對中樣棒示意圖

2.2 軋制過程料型尺寸參數波動問題解決

原始Morgan 減定徑軋制程序中沒有盤螺軋制的設計，但由于目前市場開發，根據圓鋼軋制程序進行改造。以Φ8.0 mm 規格盤螺為例，是依據Φ7.5 mm 的軋制程序、料型尺寸和孔型參數優化設計而來。對于充肋盤螺來說，受橫肋縱肋影響，Φ7.5 mm 光圓27 架孔型面積偏小，27 架出口料型斷面尺寸不足，表現在軋機內部軋件張力不平衡，軋件抖動嚴重，以及軋后盤螺橫肋高度富余量不夠，縱肋高度值偏小。

針對此問題通過測算27 架孔型出口軋件斷面面積49.28 mm2，寬展系數為0.68，寬展系數位于經驗寬展系數0.6～0.9 下限。為提高改善27～28 架軋機之間張力，提高導衛扶鋼穩定性，將寬展系數增加至經驗寬展系數極限0.9。為提高27 架出口軋件托槽能力和提高8.0 mm 盤螺成品縱肋和橫肋高度，將27 架孔型優化為雙半徑橢圓結構（見下頁圖2）。由于成品料型需要過充滿沖縱肋，采用雙半徑橢圓結構可以避免橢圓軋件邊部未充滿，增加橢圓孔型槽口寬度，提升軋件寬展余量，提高了軋件在減定徑27～28 架之間穩定性。

圖2 Φ8.0 mm 規格盤螺成品前機架改造后孔型示意圖

2.3 緊固件備件松動失效問題解決

原精軋機、減定徑機組入口滾動導衛、出口滑動導衛均使用8.8 級GB/T 6170—2000 型六角螺母，采用雙螺母緊固。緊固螺母經軋機軋制過程中長時間振動會發生松動，導致軋機出入口導衛松動后導致堆鋼故障的發生。

通過使用8.8 級DIN6334 型六角長螺母，增加螺母長度可以有效增加螺母載荷量和減少螺母滑扣或整體失效（見圖3）。

圖3 8.8 級DIN6334 型六角長螺母示意圖

2.4 軋件在受阻狀態下易拱鋼堆鋼問題解決

Morgan 減定徑廢品箱是設置在減定徑機組后方的一個堆鋼事故廢鋼容鋼裝置，其原理是，當軋件頭部出減定后在減定徑與吐絲機之間出現運行受阻問題時，為避免軋件在減定徑軋機內堆鋼造成輥環或軋機受損，需要將減定徑至吐絲機軋制通道內無法容納的多余的廢鋼收集至廢品箱內。高速線材在精軋至吐絲機之間的堆鋼絕大部分都是在減定徑廢品箱內。通過跟蹤觀察發現，在軋制通道無明顯受阻問題或軋件輕微受阻時廢品箱極易堆鋼，且從堆鋼過程分析是廢品箱內第二段剖分板與廢品箱出口第一個干導槽之間間距過大導致軋件尤其是Φ6.5 mm 及以下小規格軋件頭部在導槽內運行過程中出現輕微受阻時，按照最小阻力定律，軋件極易在剖分板與后方干導槽之間拱起后在軋件頭部高速慣性作用下拉斷堆鋼。

技術人員討論認為，軋件頭部在導槽內高速運行過程中存在抖動問題，軋件頭部與導槽內壁存在頻繁撞擊摩擦受阻現象，即每支軋件頭部運行過程中或多或少均存在受阻問題。對此，可以對廢品箱剖分板與后方干導槽之間的間隙進行優化，降低軋件在廢品箱剖分板與干導槽之間拱鋼打結的概率，同時進一步強化減定徑成品機架出口導衛上下塊配合緊固性。即雙雙強化但依然保證軋件優先在廢品箱剖分板內拱起，經如此改造后，軋件頭部在減定徑與吐絲機之間輕微受阻狀態下依然能夠順利進入吐絲機，避免了絕大部分無法判斷出準確原因的堆鋼問題。

2.5 崗位操作人員操作技能水平低問題解決

針對崗位人員操作技能水平不足的問題，通過制定《堆鋼故障防范措施》、《各規格鋼種軋制參數》、《減定徑防堆鋼故障管控措施》、《導衛管理實施細則》作業指導書，針對故障原因進行現場培訓和理論教育，強化崗位人員細節管控，規范崗位人員操作步驟，有效提升了崗位人員操作技能水平和減少了堆鋼故障的發生。

2.6 軋制控制程序存在缺陷問題解決

在軋制大規格產品時，出鋼節奏較快，主控室操作人員手動干預步進梁動作后，軋制節奏會變快，主控室崗位人員無法判斷軋件間間隙時間，間隙時間若小于水閥站3WB 延時關斷時間，3WB 冷卻水閥不關斷，會導致吐絲機彎管處堆鋼故障。

通過在控制程序中編輯4 號熱檢鋼尾/鋼頭計時器（見圖4），將軋件間隙時間計時并顯示在WinCC畫面上，當軋件間隙時間小于要求值時，WinCC 畫面有報警彈窗出現，主控室主控室操作人員及時啟動1號剪、2 號剪切頭，將軋件間隙拉開，避免節奏過快軋件竄水堆鋼。當粗軋1 號架和6 號架軋機都運行，粗軋處于遠程模式，主控室操作人員選擇連續要鋼時，當軋件尾部脫離4 號熱檢時置位計時器，下一根軋件頭部來時復位計時器，并將計時時間傳送至數據塊DB1843 內，WinCC 畫面編輯I/O 域，鏈接數據塊DB1843 的4 號熱檢鋼尾/鋼頭計時器時間值；當計時時間小于預設值時，觸發WinCC 主畫面上隱藏的報警彈窗，及時提醒主控室主控室操作人員啟動1 號剪、2 號剪切頭，將軋件間隙拉開，避免節奏過快軋件竄水堆鋼。

圖4 熱檢鋼尾/鋼頭計時器效果畫面

3 結語

采取上述措施后，減定徑區域堆鋼故障明顯減少，減定徑機組運行平穩。2021 年減定徑區域累計堆鋼14 次，同比2020 年減少減少73 次，堆鋼故障率同比降低76.04%。2021 年減定徑區域累計堆鋼造成誤軋時間12.63 h，較2020 年的65 h 降低52.77 h。減定徑堆鋼故障得到了有效控制和解決，為酒鋼高速線材產量提升創造了有利條件。