平整機(jī)組鋼卷挫傷控制優(yōu)化與改進(jìn)研究

陳軍+侯中仕+楊建芳

[摘 要]邯鋼2250平整分卷機(jī)組在進(jìn)行薄規(guī)格低碳軟鋼和其他優(yōu)質(zhì)鋼規(guī)格的平整、分卷、返修等作業(yè)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生挫傷缺陷的質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)，建立了能夠有效控制挫傷缺陷的操作參數(shù)和方法。將理論分析和具體實(shí)踐相結(jié)合總結(jié)出能夠有效消除或者改善挫傷缺陷的最佳操作方法，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，并在生產(chǎn)中固化，使挫傷缺陷得到有效控制。

[關(guān)鍵詞]挫傷 平整機(jī) 控制優(yōu)化 改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：V213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）10-0006-01

1、前言

目前，鋼鐵業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，用戶對(duì)板帶材的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，為達(dá)到更高的板形質(zhì)量，部分熱軋后的板帶材須經(jīng)過(guò)平整工序，才能更好的滿足用戶的要求。而對(duì)于一些薄規(guī)格板帶生產(chǎn)而言，在平整工序過(guò)程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生挫傷缺陷。

1.1 邯鋼平整機(jī)概述及平整的作用

邯鋼邯寶2250熱軋廠建設(shè)的平整線采用意大利達(dá)涅利技術(shù)，國(guó)內(nèi)設(shè)備陜壓制造，整個(gè)機(jī)組總長(zhǎng)約50米，年產(chǎn)量80萬(wàn)噸，生產(chǎn)規(guī)格為厚1.2-12.7mm，寬800-2130mm的熱軋鋼卷。平整生產(chǎn)線是熱軋生產(chǎn)線的后續(xù)精整加工作業(yè)線。帶鋼經(jīng)過(guò)開(kāi)卷、矯直、平整、分卷、重卷后，將顯著改善帶鋼板形、平直度和鋼卷塔形，消除局部的厚度超差，降低帶材的屈服極限，并提高帶材的深沖性能和機(jī)械性能。

1.2 課題來(lái)源、意義及研究?jī)?nèi)容

2250熱軋平整分卷機(jī)組從2010年投產(chǎn)以來(lái)，在生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常在帶鋼尾部100米左右發(fā)現(xiàn)挫傷，該缺陷集中在板面中部，上下表面都有，中間嚴(yán)重，向兩邊逐漸減輕。由于2013年年底以前鋼鐵需求旺盛，產(chǎn)品處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此該類(lèi)缺陷對(duì)于絕大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)都可以接受。進(jìn)入2014年以來(lái)挫傷缺陷封鎖量逐漸增多。針對(duì)如此嚴(yán)峻的質(zhì)量形式，選擇降低精整卷挫傷作為研究課題。

本課題的意義：經(jīng)過(guò)熱軋卷取成卷的鋼板，在冷卻后必然會(huì)在鋼卷的層間形成間隙，因此對(duì)于鋼卷來(lái)說(shuō)，只要上機(jī)開(kāi)卷就有產(chǎn)生挫傷的可能性。所以研究如何降低精整卷挫傷，對(duì)于提高鋼卷表面質(zhì)量具有普遍意義。

1.3 挫傷的定義及產(chǎn)生挫傷缺陷的機(jī)理

挫傷原本是一種醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)，是指由鈍性物體直接作用于畜體軟組織而發(fā)生的非開(kāi)放性損傷。多指由于重物擠壓等作用于人體而引起的閉合性損傷，損傷癥狀以外力直接作用部位為主，多引起該處皮下組織、肌肉、肌腱等損傷。類(lèi)似地，對(duì)于鋼卷來(lái)說(shuō)挫傷就是指在開(kāi)卷張力與卷取張力的共同作用下，在鋼卷層與層之間存在間隙的地方發(fā)生相對(duì)移動(dòng)而產(chǎn)生的損傷，為了形象說(shuō)明此種缺陷我們把它稱(chēng)為挫傷缺陷。該種缺陷存在于帶鋼尾部上下表面，多集中于帶鋼中部。為了弄清挫傷缺陷產(chǎn)生的機(jī)理，我們對(duì)一批薄規(guī)格低碳軟剛進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，結(jié)果產(chǎn)生機(jī)理為：開(kāi)卷時(shí)，開(kāi)卷張力T不變，由于鋼卷內(nèi)圈松卷，層與層之間存在間隙，摩擦力為零，因此該部分在張力水平分量的作用下會(huì)發(fā)生移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中由于板面凹凸不平而產(chǎn)生挫傷缺陷。微觀上，由于板面存在凸度，既中間相對(duì)較厚，兩邊相對(duì)較薄，因此板帶之間的中間部分緊密接觸，當(dāng)距離達(dá)到了分子間相互吸引的距離時(shí)，板帶中間就粘在一起，在開(kāi)卷的過(guò)程中，由于強(qiáng)度不均，那些強(qiáng)度較低的部分就被拉掉，產(chǎn)生挫傷缺陷。

2、平整挫傷缺陷產(chǎn)生的原因分析

2.1 工藝方面

入口鋼卷小車(chē)將準(zhǔn)備站處切完頭的鋼卷運(yùn)往開(kāi)卷機(jī)，并借助于對(duì)中光柵和小車(chē)上的位置傳感器自動(dòng)完成鋼卷的寬度和高度對(duì)中。鋼卷被送到開(kāi)卷機(jī)芯軸上后，支撐臂關(guān)閉，開(kāi)卷機(jī)芯軸橫移入支撐臂，該種橫向移動(dòng)還用于帶鋼中心的調(diào)整。此時(shí)開(kāi)卷機(jī)芯軸擴(kuò)張使鋼卷固定在卷筒上，壓緊輥擺出壓住帶卷外圈，鋼卷小車(chē)下降并退出。此過(guò)程中，開(kāi)卷機(jī)芯軸膨脹不能保證消除內(nèi)圈存在的所有間隙，只能充滿靠近芯軸的2～5圈，而現(xiàn)場(chǎng)的跟蹤發(fā)現(xiàn)靠近卷筒的2～5圈沒(méi)有挫傷缺陷，因此沒(méi)有充分發(fā)揮芯軸擴(kuò)張的作用是產(chǎn)生挫傷缺陷的主要原因之一。

2.2 設(shè)備方面

2250平整機(jī)組的張力設(shè)定首先通過(guò)L2自動(dòng)化控制系統(tǒng)輸入與當(dāng)前鋼種規(guī)格相匹配的張力值，然后穿帶，當(dāng)帶鋼頭部在卷取機(jī)上卷取1～3圈后，直接將預(yù)設(shè)定的張力全部投入。這種張力投入方式很容易產(chǎn)生挫傷缺陷。

2.3 原料方面

來(lái)料內(nèi)圈松卷錯(cuò)層是產(chǎn)生挫傷缺陷的根本原因。因?yàn)樗删?，?dāng)張力投入瞬間，層與層之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)挫動(dòng)，由于互相接觸的兩個(gè)表面粗糙不平，就會(huì)產(chǎn)生挫傷，并且隨著速度逐漸增加，挫傷缺陷的程度逐漸加重。

2.4 挫傷缺陷的測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)積累的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)測(cè)量挫傷缺陷是否產(chǎn)生的方法。對(duì)入口步進(jìn)梁上的鋼卷進(jìn)行畫(huà)線，以根據(jù)線的變形情況觀察鋼卷層與層之間是否發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，并且通過(guò)畫(huà)線的偏移程度可以預(yù)測(cè)鋼卷的挫傷程度。

應(yīng)用所建立的控制方法，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行跟蹤，可以得出以下結(jié)論：

（1）鋼卷被入口鋼卷小車(chē)運(yùn)送到開(kāi)卷機(jī)后，要手動(dòng)操作開(kāi)卷機(jī)卷筒漲開(kāi)與正轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行，直到卷筒帶動(dòng)鋼卷外圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)停止，并且要重復(fù)操作3～5次，已達(dá)到將鋼卷內(nèi)圈一層層卷緊的目的。

（2）開(kāi)卷張力與卷取張力要呈階梯式逐漸投入，避免瞬間投入與鋼卷規(guī)格相匹配大張力造成鋼卷挫傷。

（3）對(duì)于通過(guò)畫(huà)線測(cè)量到有挫傷缺陷產(chǎn)生的鋼卷，要及時(shí)降低平整速度，這樣能夠降低產(chǎn)生挫傷缺陷的重量。

（4）在整個(gè)平整作業(yè)過(guò)程中，一定要保證全程張力切分，避免開(kāi)卷張力與卷取張力同時(shí)作用在剛卷上產(chǎn)生挫傷缺陷。

3、結(jié)束語(yǔ)

為解決2250平整機(jī)組存在的挫傷缺陷問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)生缺陷的原因分析和與相關(guān)產(chǎn)線的交流顯得尤其重要。從人、機(jī)器、原料、方法和測(cè)量等方面對(duì)產(chǎn)生挫傷缺陷的原因進(jìn)行全面具體分析，并以原因分析為基礎(chǔ)，結(jié)合自身平整機(jī)組的特點(diǎn)制定出能夠消除或者改善平整機(jī)挫傷缺陷的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)成功后立即形成操作法，該操作法已應(yīng)用于平整機(jī)挫傷缺陷控制的實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，取得良好的效果，挫傷缺陷的平均月封鎖率已由原來(lái)的0.43%降到現(xiàn)在的0.05%以?xún)?nèi)。論文的主要研究成果如下：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，從操作方法和來(lái)料鋼卷對(duì)產(chǎn)生挫傷缺陷的原因進(jìn)行全面分析。通過(guò)試驗(yàn)，針對(duì)平整來(lái)料的卷形情況，從消除挫傷缺陷的角度出發(fā)，提出了挫傷缺陷控制的一般原則以及平整機(jī)張力和平整速度與挫傷缺陷嚴(yán)重程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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