淺析冷軋機(jī)組4#與5#軋機(jī)之間斷帶原因及控制措施

徐建生，王國(guó)義，王公平，馬長(zhǎng)宏

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

章針對(duì)八鋼冷軋1420軋機(jī)4#、5#軋機(jī)之間斷帶頻繁的原因進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。

在冷連軋生產(chǎn)中,斷帶是一種常見(jiàn)的生產(chǎn)事故,發(fā)生斷帶事故后會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)組停機(jī),機(jī)架間堆鋼，處理困難，嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)率。斷帶事故嚴(yán)重時(shí),還會(huì)造成軋輥粘鋼甚至爆輥事故,增加軋輥消耗。文

2 八鋼冷軋機(jī)組設(shè)備及工藝簡(jiǎn)介

八鋼1420冷軋軋機(jī)架布置見(jiàn)圖1。

圖1 八鋼1420冷軋機(jī)組機(jī)架布置圖

1#～4#軋機(jī)為四輥軋機(jī)，設(shè)有正負(fù)彎輥裝置，以進(jìn)一步控制帶鋼板形。采用雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)，以增加1#機(jī)架前張力。在5個(gè)機(jī)架間設(shè)置了4架張力儀，以實(shí)現(xiàn)恒張力下的穩(wěn)態(tài)軋制，機(jī)架間總張力是通過(guò)張力儀測(cè)出總張力T=F/cosα;F為總張力的垂直分量，即張力儀直接測(cè)出來(lái)的值；單位張力t=T/(h×b)，h為帶鋼厚度；b為帶鋼寬度）。

1#～4#軋機(jī)下支撐輥下方設(shè)有斜楔裝置以調(diào)整軋制線標(biāo)高。5#軋機(jī)為六輥，5#軋機(jī)軋制線標(biāo)高靠在下支撐輥增減不同厚度的墊塊來(lái)調(diào)整，但只有在更換支撐輥時(shí)才調(diào)整墊塊高度。軋制線變動(dòng)量為+5.25～-27.25mm，并要求工作輥和中間輥直徑變化引起軋制線變化為+4～-26 mm，因此1#～4#軋機(jī)的軋制線與5#軋機(jī)的軋制線存在一定偏差，如圖2所示。軋制規(guī)程規(guī)定張力設(shè)定原則1#～4#單位張力依次增大，總張力依次減小，生產(chǎn)過(guò)程中單位張力一般不超過(guò)0.5b。

圖2 F5與F4軋制線偏差示意圖

3 冷軋機(jī)組4#、5#之間斷帶原因分析

圖3為 2016年1～8月冷軋機(jī)組4#、5#之間斷斷帶原因分類統(tǒng)計(jì)。

圖3 2016年1～8月1420軋機(jī)4#、5#之間斷帶原因統(tǒng)計(jì)圖

從圖3可以清楚地看到，因原料缺陷原因、造成斷帶34次，占總斷帶次數(shù)的48.5%,因軋制控制及酸洗控制占了斷帶原因的51.43%。

3.1 原料缺陷

熱軋卷缺陷無(wú)法肉眼識(shí)別，經(jīng)過(guò)冷軋軋制后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在缺陷，造成斷帶的發(fā)生。

（1）熱軋卷存在凹坑、夾雜、孔洞等缺陷，這些缺陷會(huì)隨著帶鋼減薄而逐漸暴露出來(lái)，4#、5#之間單位張力最大，張力在缺陷位置集中時(shí)，易在4#、5#之間斷帶。

（2）來(lái)料凸度或楔形超標(biāo)時(shí)，易造成帶鋼板形不良，張力集中，4#、5#之間易發(fā)生斷帶。

（3）氧化鐵皮壓入缺陷無(wú)法通過(guò)酸洗清洗干凈，冷軋時(shí)氧化鐵皮黑點(diǎn)擴(kuò)展延伸呈黑色條狀，最終在帶鋼表面形成凹坑，凹坑部位的拉應(yīng)力及附加延伸超過(guò)軋件的強(qiáng)度及延伸率時(shí)，易在4#、5#之間發(fā)生斷帶。帶鋼斷帶的部位會(huì)出現(xiàn)孔洞且孔洞周圍的板面會(huì)帶有油黑色氧化鐵。

3.2 酸洗控制問(wèn)題

（1）在酸洗過(guò)程中，酸液溫度及濃度控制不當(dāng)、酸液化驗(yàn)指標(biāo)存在誤差、未按照5m3/h的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換酸，帶鋼會(huì)存在嚴(yán)重的欠酸洗、過(guò)酸洗缺陷導(dǎo)致帶鋼表面產(chǎn)生小孔，降低帶鋼塑性。在冷軋過(guò)程中，塑性低的部位易開(kāi)裂，易在4#、5#之間斷帶。

（2）酸洗后產(chǎn)生邊損缺陷(也叫啃邊缺陷)。產(chǎn)生原因有：圓盤剪剪刃使用時(shí)間長(zhǎng)、剪刃側(cè)間隙大、剪刃磨損不均、剪刃上有缺口等。有此缺陷的帶鋼會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致邊裂，在冷軋過(guò)程中隨著厚度逐漸減薄，加工硬化加劇，變形抗力增加，鋼材的塑性和韌性下降，在大張力的作用下，帶鋼有裂邊的部位應(yīng)力逐漸增大，帶鋼在4#、5#之間撕裂而發(fā)生斷帶。

（3）酸洗卷存在溢出邊。酸洗后的鋼卷存在錯(cuò)邊、溢出邊、塔形缺陷時(shí)，帶鋼中心線會(huì)瞬間偏離軋機(jī)中心線，帶鋼單邊張力集中，易在4#、5#之間斷帶；開(kāi)卷過(guò)程中，開(kāi)卷機(jī)對(duì)中夾盤易與帶鋼發(fā)生點(diǎn)動(dòng)摩擦接觸，溢出邊處會(huì)產(chǎn)生輕微裂口，隨著帶鋼逐漸變薄，帶鋼邊部裂口逐漸擴(kuò)大，易在4#、5#之間斷帶。

3.3 軋機(jī)控制問(wèn)題

（1）開(kāi)卷機(jī)對(duì)中精度低。開(kāi)卷機(jī)對(duì)中精度要求為±5mm，如精度低于此值，帶鋼單邊張力集中，易在 4#、5#之間斷帶。

（2）軋制程序設(shè)定不合適。在軋制規(guī)程設(shè)定不合理，變形量分配不當(dāng)，變形量全部集中到1#～4#軋機(jī)，加工硬化全部在 1#～4#軋機(jī)完成，易在 4#、5#之間斷帶；在設(shè)定程序時(shí)，輥縫設(shè)定值大于11mm時(shí)，帶鋼4#、5#之間的張力在啟車瞬間大于帶鋼的抗拉強(qiáng)度，易在4#、5#之間斷帶。一級(jí)程序中，實(shí)際輥縫與設(shè)定輥縫偏差大于0.1mm時(shí)，易在4#、5#之間斷帶。

（3）帶鋼板形差。冷軋1#～4#軋機(jī)軋輥凸度為30μm，為了防止1#軋機(jī)發(fā)生跑偏斷帶事故，1#軋機(jī)采用150kN以上正彎輥力。如1#軋機(jī)出口出現(xiàn)帶鋼中浪缺陷，2#～4#軋機(jī)為了消除中浪采用-50～-200kN負(fù)彎輥力，導(dǎo)致帶鋼出現(xiàn)復(fù)合浪形缺陷，板形差，張力集中單邊時(shí)易在4#、5#之間發(fā)生斷帶；各軋機(jī)彎輥力設(shè)置不合理或各軋機(jī)工作輥凸度設(shè)置不當(dāng)，帶鋼存在中浪缺陷時(shí)，張力集中在帶鋼邊部，在4#、5#之間發(fā)生斷帶。

（4）斜楔漂移嚴(yán)重。斜楔漂移標(biāo)準(zhǔn)量為+2～-5mm。根據(jù)總張力T=F/cosα、t=T/(h×b)原理，當(dāng)偏移量大于2mm時(shí)，會(huì)導(dǎo)致張力儀測(cè)出的 值偏小，而cosα是系統(tǒng)設(shè)定的定值，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)總張力偏小，自動(dòng)調(diào)整總張力至目標(biāo)值，這樣總張力實(shí)際值大于設(shè)定的目標(biāo)值，最終導(dǎo)致單位張力偏大，當(dāng)單位張力大于0.5時(shí)，易在 4#、5#之間斷帶；反之當(dāng)偏移量小于-5mm時(shí)，會(huì)F導(dǎo)致 值偏大，總張力實(shí)際值小于于設(shè)定的目標(biāo)值，在4#、5#單位張力小于3#～4#單位張力時(shí)，易在4#、5#之間斷帶。

（5）帶鋼在入口雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)開(kāi)卷張力的作用下，中部呈現(xiàn)凸起，兩邊下凹狀態(tài)，如軋機(jī)入口轉(zhuǎn)向輥高度太低，帶鋼邊部易與入口夾送輥下輥發(fā)生斷續(xù)摩擦接觸，造成帶鋼邊部輕微裂口，隨著帶鋼逐漸減薄，在4#、5#之間斷帶。

（6）乳化液的濃度低于2.0%、皂化值小于80%、溫度低于45℃，乳化液噴射角度不在55～65°范圍內(nèi)乳化液噴嘴發(fā)生堵塞，當(dāng)乳化液有效濃度低于1.5%時(shí)，會(huì)造成帶鋼與軋輥之間潤(rùn)滑不良，尤其是邊部會(huì)因潤(rùn)滑不良產(chǎn)生邊裂，在4#、5#之間發(fā)生斷帶。

4 解決辦法及預(yù)防的措施

4.1 缺陷預(yù)防措施

熱軋卷孔洞、夾雜等缺陷是肉眼無(wú)法識(shí)別的，只有在軋制過(guò)程中才會(huì)暴露出來(lái)，因此要在前道工序提高質(zhì)量。

查看熱軋卷，當(dāng)熱軋卷外形尺寸和表面質(zhì)量有問(wèn)題時(shí)必須及時(shí)處置。

4.2 酸洗控制

（1）酸洗機(jī)組嚴(yán)格執(zhí)行5m3/h的換酸制度，新酸濃度為（18±1）%；嚴(yán)格控制 1#～4#酸罐溫度、濃度，1#～4#酸罐的溫度控制分別為70～75℃、68～73℃、63～68℃、58～63℃?？?HCl濃度控制在 190～220g/l。酸液化驗(yàn)時(shí)，取樣點(diǎn)為1#酸罐，化驗(yàn)頻次不低于2次/8小時(shí)；化驗(yàn)使用的試劑NaOH須定期做反標(biāo)定。

（2）圓盤剪操作工嚴(yán)格按照工藝要求調(diào)整圓盤剪側(cè)間隙及重疊量。利用鋼卷分段的間隙檢查切邊質(zhì)量，鋼卷下線后由出口打包工再次檢查切邊質(zhì)量。根據(jù)不同鋼種切邊的噸位更換剪刀，焊縫處必須卷卷剪月牙以免損傷圓盤剪剪刃，以杜絕啃邊缺陷。

（3）酸洗機(jī)組定期對(duì)CPC、EPC對(duì)中系統(tǒng)標(biāo)定維護(hù)不低于2次/月，熱軋卷浪形超標(biāo)缺陷卷須進(jìn)行平整、矯直處理，防止因浪形干擾卷取機(jī)EPC測(cè)量精度，避免發(fā)生溢出邊缺陷。

4.3 軋機(jī)中控制

4.3.1提高開(kāi)卷機(jī)對(duì)中精度

提高開(kāi)卷機(jī)對(duì)中精度，對(duì)中精度控制在±5mm之內(nèi)：定期對(duì)開(kāi)卷機(jī)橫移卡扣的地腳螺栓進(jìn)行緊固；定期對(duì)開(kāi)卷機(jī)位移傳感器的測(cè)桿、非接觸磁鐵進(jìn)行保養(yǎng)；定期對(duì)開(kāi)卷機(jī)對(duì)中精心標(biāo)定。

4.3.2合理設(shè)定軋制程序

（1）在設(shè)定程序時(shí)，主要應(yīng)控制1#和5#軋機(jī)的變形量，1#軋機(jī)主要應(yīng)消除帶鋼厚度偏差；根據(jù)成品帶鋼的厚度變化設(shè)定5#軋機(jī)的變形率，著重考慮5#軋機(jī)主電機(jī)載荷和帶鋼加工硬化程度。其次調(diào)整2#～4#主電機(jī)輸出功率使其相近。

（2）根據(jù)成品帶鋼的厚度變化制定軋機(jī)的壓下分配制度：當(dāng)成品帶鋼厚度大于1.0mm時(shí)，將5#軋機(jī)變形率控制在3%～5%，其目的是防止5#軋機(jī)主電機(jī)過(guò)載；當(dāng)成品帶鋼厚度小于1.0mm，而大于0.6mm時(shí)，將5#軋機(jī)變形率控制在4%～6%，最大程度發(fā)揮軋機(jī)的生產(chǎn)能力；當(dāng)成品帶鋼厚度小于0.6mm時(shí)，將5#軋機(jī)變形率控制在4%～8%。

對(duì)2級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，完善2級(jí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型自適應(yīng)程序的功能。

適當(dāng)減小各機(jī)架間的張力，4#、5#之間單位張力不超過(guò)200N/mm2。

4.3.3 優(yōu)化軋輥凸度、合理設(shè)置彎輥力

1#～4#軋機(jī)工作輥凸度全部由原來(lái)的30μm降低至0μm，即平輥。彎輥力設(shè)置原則：確保各軋機(jī)出口板形平直或微邊浪，尤其是4#軋機(jī)出口板形，不得存在中間浪。

4.3.4 減少或杜絕斜楔漂移

在1#～4#軋機(jī)斜楔處增加斜楔漂移鎖定裝置，如見(jiàn)圖4。斜楔漂移控制在+2～-5mm。

圖4 斜楔鎖定裝置

4.3.5 適當(dāng)增加軋機(jī)入口轉(zhuǎn)向輥高度

在軋機(jī)入口轉(zhuǎn)向輥軸承座下墊墊片，以增加轉(zhuǎn)向輥高度，避免帶鋼邊部與入口下夾送輥斷續(xù)摩擦接觸。

4.3.6 控制乳化液的參數(shù) 定期維護(hù)乳化液噴嘴

減少乳化液系統(tǒng)跑冒滴漏，以減少乳化液異常消耗，將乳化液總油濃度控制在2.5%～3.0%；雜油含量超過(guò)25%時(shí)，須進(jìn)行撇除雜油工作，使皂化值達(dá)到90%以上。根據(jù)乳化液化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)乳化液進(jìn)行維護(hù)，根據(jù)鐵粉含量控制磁棒過(guò)濾器開(kāi)啟時(shí)間；利用換輥時(shí)間對(duì)乳化液噴嘴堵塞情況進(jìn)行檢查，每月對(duì)噴嘴角度進(jìn)行測(cè)量調(diào)整1次，確保其角度為55～65°。

5 結(jié)束語(yǔ)

冷連軋的生產(chǎn)中，通過(guò)提高設(shè)備功能精度，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程管控，各崗位精心操作、相互協(xié)作。一系列措施實(shí)施后，2017年，八鋼冷軋機(jī)組產(chǎn)量較2016年1～8月增加 4.5萬(wàn) t，但 4#、5#之間的斷帶次數(shù)由2016年1～8月平均9次/月，降為2017年平均3次/月，同時(shí)有效作業(yè)率由87.3%提高到92.4%，提高了5.1%，為企業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了效益。

[1] 劉奉家.五機(jī)架冷連軋厚度控制原理與應(yīng)用研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2004：17～18．