提升高速線材成材率的應(yīng)用實(shí)踐

0 引言

目前，廣西鋼鐵熱軋總廠高速線材成品尺寸存在通條尺寸不均勻性的現(xiàn)象，在工業(yè)線材產(chǎn)品交付客戶(hù)的使用過(guò)程中出現(xiàn)了加工（如拉拔、冷鐓、軋制等）中容易出現(xiàn)斷線、模具磨損加劇、設(shè)備頻繁停機(jī)等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，公差超差、表面缺陷或機(jī)械性能不達(dá)標(biāo)，等一系列的問(wèn)題。若客戶(hù)因線材問(wèn)題導(dǎo)致終端產(chǎn)品（如汽車(chē)零部件、精密器械）出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，可能引發(fā)退貨、索賠或品牌信譽(yù)損失。

1評(píng)估當(dāng)前生產(chǎn)線的瓶頸及問(wèn)題

1.1觀察生產(chǎn)線運(yùn)作過(guò)程，找出影響效率和質(zhì)量的環(huán)節(jié)

集中傳動(dòng)是早期精軋機(jī)采用的傳動(dòng)方式，將各軋輥安裝在一根軸上，由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是存在著調(diào)整不便、精度低等缺點(diǎn)。由于各軋輥在傳動(dòng)過(guò)程中互相干擾，調(diào)整操作不易進(jìn)行，導(dǎo)致線材的尺寸精度難以保證，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)用材線材精確尺寸的要求。高速線材模塊軋機(jī)的出現(xiàn)巔覆了傳統(tǒng)集中傳動(dòng)的調(diào)整方式，采用了先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)和優(yōu)秀的調(diào)整方法，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)線材尺寸的精確控制，提高了生產(chǎn)效率和品質(zhì)。高速線材模塊軋機(jī)的軋輥分別安裝在各自的電機(jī)上，通過(guò)控制程序單獨(dú)調(diào)整各軋輥的速度和力度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線材尺寸的精確調(diào)整。獨(dú)立調(diào)整操作方便，對(duì)線材的精度控制有很大提升。廣西鋼鐵熱軋總廠高速線材生產(chǎn)線高速區(qū)由國(guó)產(chǎn)8組模塊軋機(jī)機(jī)組組成，每組模塊由2組軋機(jī)組成，其中精軋機(jī)為 2+2+2+2 的組成模式，減定徑機(jī)為 1+1+2 的組成模式。在2022年3月軋制 8mm 及以上規(guī)格圓鋼的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，成品尾部倒數(shù)第30圈出現(xiàn)單圈出耳的成品表面質(zhì)量缺陷，缺陷修剪后不同規(guī)格的產(chǎn)品成材率損失 1.43%～7.02% ，給企業(yè)造成了極大的影響。在2023年的生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)成品寬度方向通條尺寸不均勻的情況，對(duì)于工業(yè)用材的通條尺寸精度埋下了一定隱患。

造成該類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因是模塊軋機(jī)的調(diào)整方法無(wú)法繼續(xù)沿用集中傳動(dòng)軋機(jī)的調(diào)整方法，即集中傳動(dòng)軋機(jī)依賴(lài)首末機(jī)架壓下量調(diào)整，中間機(jī)架軋件高度與寬度失控，孔型磨損后張力釋放引發(fā)自由軋制。軋輥磨損未實(shí)時(shí)補(bǔ)償，金屬秒流量不均導(dǎo)致頭尾尺寸偏差。另外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備缺乏模塊化獨(dú)立調(diào)整與自動(dòng)化反饋機(jī)制，人工干預(yù)效率低。

1.2收集數(shù)據(jù)與關(guān)鍵指標(biāo)，包括產(chǎn)量、質(zhì)量和停機(jī)時(shí)間等

2022年3月至2023年2月，高速線材生產(chǎn)線由于尾部30圈出耳，導(dǎo)致修剪不及時(shí)，共計(jì)影響有效作業(yè)率 3.2% ，產(chǎn)量損失1.8萬(wàn)噸。成品修剪崗位職工工作量增加5倍，職工滿意度和工藝技術(shù)公信力大大下降。經(jīng)過(guò)在網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)，均未查到與模塊軋機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)

2根據(jù)瓶頸和問(wèn)題，確定改善的目標(biāo)和關(guān)鍵成功指標(biāo)

高線生產(chǎn)的成材率作為高線重要生產(chǎn)指標(biāo)中的最權(quán)威指標(biāo)，直接標(biāo)志該產(chǎn)線是否滿足企業(yè)盈利的需要，也直接關(guān)系到企業(yè)形象。自尾部30圈出耳的質(zhì)量隱患出現(xiàn)，技術(shù)人員對(duì)影響成材率指標(biāo)進(jìn)行了分析及核算。產(chǎn)品成材率在不同規(guī)格下的損失最低為 1.43% （如表1），按2022年年產(chǎn)量?30 萬(wàn)噸計(jì)算，共計(jì)最少4300噸修剪丟廢，按照產(chǎn)品3600元/噸價(jià)格及廢鋼回收價(jià)2500元/噸計(jì)算，合計(jì)最低損失473萬(wàn)元以上，對(duì)企業(yè)造成了極其巨大的損失。若能將此項(xiàng)問(wèn)題解決，高線尾部修剪影響成材率可大大降低。

表1產(chǎn)品成材率

3設(shè)計(jì)調(diào)整方案研究

優(yōu)化生產(chǎn)流程：根據(jù)當(dāng)前瓶頸和問(wèn)題，設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，如重新安排工序、減少等待時(shí)間、優(yōu)化設(shè)備布局等集中傳動(dòng)的軋機(jī)調(diào)整方法遵循老款摩根軋機(jī)的成品調(diào)整方式，即只精軋機(jī)首軋機(jī)和末軋機(jī)的壓下量得到需要的成品高度和寬度。該調(diào)整方法簡(jiǎn)單易懂，但無(wú)法控制中間機(jī)架的軋件高度和寬度，隨著軋輥孔型的磨損，軋件的對(duì)角尺寸會(huì)不斷變大，最終在末機(jī)架出現(xiàn)張力釋放，形成自由軋制，最終造成成品頭尾寬度方向出耳，造成修剪圈數(shù)過(guò)多，形成成品浪費(fèi)。

高速線材模塊軋機(jī)采用現(xiàn)代化的數(shù)控技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制各個(gè)軋輥的運(yùn)行速度和力度，確保各軋輥之間的同步性，從而優(yōu)化線材的精度。即以每臺(tái)軋機(jī)力矩反饋?zhàn)鳛檎{(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，在孔型磨損后測(cè)算出孔型磨損深度，從而有針對(duì)性地對(duì)軋輥壓下量進(jìn)行調(diào)整，降低軋件的前滑和后滑值，保證各軋輥孔型處的金屬秒流量相等。高速線材模塊軋機(jī)具有自動(dòng)調(diào)整功能，通過(guò)采集傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而大量減少了人工操作，提高了生產(chǎn)線效率和精度。自動(dòng)調(diào)整的功能，能夠提高生產(chǎn)效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)線材尺寸的高精度調(diào)節(jié)。高速線材模塊軋機(jī)具有追溯技術(shù)，可跟蹤線材的出廠批次、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)人員等信息。可追溯性的引入，為線材管理和品質(zhì)控制提供了技術(shù)支持。數(shù)控技術(shù)相對(duì)集中傳動(dòng)而言，能夠更好地保證線材的精度控制。

4調(diào)整方案應(yīng)用

相對(duì)于集中傳動(dòng)的軋機(jī)調(diào)整方法，對(duì)于模塊軋機(jī)而言并不能滿足實(shí)際生產(chǎn)調(diào)整需要。對(duì)于模塊軋機(jī)，必須嚴(yán)格遵循秒流量相等原則。秒流量相等原則在模塊軋機(jī)使用過(guò)程中具體的操作與集中傳動(dòng)不同，其區(qū)別在于集中傳動(dòng)只需要調(diào)整精軋機(jī)組進(jìn)出口的秒流量，而模塊軋機(jī)則需要控制各機(jī)架之間的秒流量，在軋輥孔型磨損后，對(duì)輥縫進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整。具體的做法通過(guò)研究和討論得出一套實(shí)際可行的控制方法，具體方法如下：

將產(chǎn)線各飛剪前一機(jī)架出口軋件尺寸高度和寬度作為區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，務(wù)必保持區(qū)域與區(qū)域之間秒流量相等。對(duì)于熱連軋來(lái)說(shuō)，各機(jī)架間的秒流量差是影響軋件尺寸的重要因素，將秒流量差消除在各個(gè)區(qū)域的分界線，是保證下游工序的核心要求，即上游為下游服務(wù)，下游是上游的客戶(hù)。

將精軋機(jī)和減定徑機(jī)組作為敏感機(jī)架，其入口軋件尺寸必須通過(guò)調(diào)整延伸率（軋機(jī)軋輥線速度）保證其不圓度，避免軋件咬入后偏轉(zhuǎn)。模塊軋機(jī)配套的滾動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)對(duì)于軋件具有引導(dǎo)和扶持作用，在生產(chǎn)過(guò)程中由于軋件的尺寸變化導(dǎo)致進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)無(wú)法正常扶持住軋件導(dǎo)致咬人后偏轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致圓孔出來(lái)的軋件尺寸出現(xiàn)波動(dòng)。

根據(jù)軋輥軋制量和磨損深度得出每磨損0.1mm 的軋制量1500噸左右。將孔型磨損帶來(lái)的壓下量變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)磨損量對(duì)壓下量進(jìn)行調(diào)整，保證出口秒流量恒定。生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格記錄輥環(huán)軋制量，根據(jù)軋制量調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)輥縫與實(shí)際輥縫的差異，嚴(yán)格控制軋輥出口秒流量守恒。

在主控程序中設(shè)置力矩（電流）預(yù)警值，當(dāng)軋制力矩（電流）小于標(biāo)準(zhǔn)值范圍，則由主控臺(tái)操作工向現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整工發(fā)出輥縫調(diào)整指令，由調(diào)整工對(duì)相應(yīng)機(jī)架進(jìn)行輥縫調(diào)整操作。

在實(shí)施過(guò)程中總結(jié)出具體的參數(shù)，對(duì)相應(yīng)工藝文件進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)制定出《輥縫調(diào)整記錄表》等一系列規(guī)章制度，用于培訓(xùn)和教育員工，確保團(tuán)隊(duì)理解并順利實(shí)施調(diào)整方案。同時(shí)由技術(shù)人員監(jiān)測(cè)和記錄實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵指標(biāo)，用于發(fā)現(xiàn)日后出現(xiàn)的問(wèn)題和改進(jìn)措施。

5 定期評(píng)估和改進(jìn)

根據(jù)實(shí)施后對(duì)調(diào)整方案進(jìn)行評(píng)估，檢查預(yù)期的目標(biāo)和指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，成材率指標(biāo)并沒(méi)有按照預(yù)期設(shè)想達(dá)到目標(biāo)值。隨即進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)。持續(xù)關(guān)注生產(chǎn)線運(yùn)作情況后，發(fā)現(xiàn)通過(guò)方案的實(shí)施極其容易造成成品頭部和尾部由于自由軋制造成的頭尾失張出現(xiàn)耳子，從而造成剪廢降低成材率指標(biāo)。

技術(shù)人員通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)整，根據(jù)模塊軋機(jī)工藝布局重新細(xì)化參數(shù)方法，將成品設(shè)置為6個(gè)區(qū)域進(jìn)行尺寸調(diào)整：頭部1-2圈、頸部3-5圈、中間（連軋狀態(tài)）尾部40-50圈、尾部30-40圈、尾部1-2圈。分別通過(guò)動(dòng)態(tài)降速補(bǔ)償、活套起套高度、力矩、活套落套補(bǔ)償、精軋拋鋼和減定徑尾部降速進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)模塊軋機(jī)減定徑為單獨(dú)傳動(dòng)的模式增加主控系統(tǒng)WINCC中單獨(dú)升降速的可調(diào)整功能，從而實(shí)現(xiàn)成品尺寸通條均勻性提升。成材率指標(biāo)大幅上升達(dá)到預(yù)期值。后續(xù)實(shí)施該調(diào)整方法后解決問(wèn)題，確保持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。

6結(jié)語(yǔ)

從本文內(nèi)容可以看出，高速線材多模塊軋機(jī)顛覆了傳統(tǒng)集中傳動(dòng)的調(diào)整方式，通過(guò)引入獨(dú)立調(diào)整、數(shù)控技術(shù)、自動(dòng)調(diào)整和可追溯性等創(chuàng)新調(diào)整方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)線材尺寸的精確控制，使得高速線材模塊軋機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)用材中的應(yīng)用更加廣泛。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高速線材模塊軋機(jī)調(diào)整方式也將會(huì)更加智能化和自動(dòng)化，為現(xiàn)代工業(yè)用材的生產(chǎn)提供更好的支持。

產(chǎn)線動(dòng)態(tài)

安賽樂(lè)米塔爾暫停德國(guó)直接還原鐵－電弧爐投資

從安賽樂(lè)米塔爾（ArcelorMittal）新聞稿獲悉，該公司德國(guó)分部宣布停止在不來(lái)梅（Bremen）和艾森許滕施塔特（Eisenhuttenstadt）工廠建設(shè)電弧爐煉鋼設(shè)備——這些項(xiàng)目曾作為“鋼鐵4未來(lái)”（Steel4Future）戰(zhàn)略的一部分對(duì)外公布。這一決定源于不利的經(jīng)濟(jì)環(huán)境、融資不確定性、歐洲能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程滯后，以及鋼鐵需求疲軟、進(jìn)口量高企和電價(jià)上漲等多重因素。

在這項(xiàng)25億歐元的項(xiàng)目中，安賽樂(lè)來(lái)塔爾德國(guó)原本計(jì)劃為兩座工廠各配備一座電弧爐，并關(guān)停每座工廠的一座高爐。此外，不來(lái)梅工廠還計(jì)劃配套直接還原鐵（DRI）裝置，該裝置將使用綠色氫氣作為還原劑。

2024年11月，這家鋼鐵企業(yè)曾表示，由于政策、能源市場(chǎng)及整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境持續(xù)存在不確定性，其無(wú)法推進(jìn)歐洲新型DRI-EAF設(shè)施的最終投資決策。盡管有政府補(bǔ)貼可用，該公司最終仍選擇放棄該項(xiàng)目。消息稱(chēng)：“根據(jù)與德國(guó)聯(lián)邦政府達(dá)成的協(xié)議，13億歐元財(cái)政援助要求DRI-EAF項(xiàng)目須于2025年6月前啟動(dòng)建設(shè)。鑒于市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)及低碳煉鋼的經(jīng)濟(jì)性，安賽樂(lè)米塔爾德國(guó)不得不正式通知政府，無(wú)法推進(jìn)這些投資。”

與此同時(shí)，有報(bào)道稱(chēng)，按照該公司在歐洲分階段推進(jìn)脫碳的規(guī)劃，不來(lái)梅和艾森許滕施塔特的下一步工作將聚焦于電弧爐建設(shè)的詳細(xì)規(guī)劃，以便在這些基地具備基于電弧爐生產(chǎn)的強(qiáng)勁商業(yè)條件時(shí)能夠迅速啟動(dòng)。