熱鍍鋅線退火爐內(nèi)帶鋼斷帶原因淺析

供稿|趙亮，黃建國 / ZHAO Liang, HUANG Jian-guo

內(nèi)容導讀

熱鍍鋅線連續(xù)退火爐中帶鋼斷帶不僅嚴重影響機組穩(wěn)定性，還會損壞設(shè)備，增加機組運行成本。文章為找到本鋼浦項熱鍍鋅機組發(fā)生的退火爐內(nèi)斷帶的原因，針對退火爐爐輥的凸度變化、糾偏單元能力、帶鋼板形及規(guī)格等4個方面的影響因素進行了分析，得出斷帶事故的基本原因為：帶鋼發(fā)生規(guī)格變化時，致使爐輥的凸度發(fā)生變化，帶鋼不能緊緊地與爐輥輥面接觸而發(fā)生跑偏，進而發(fā)生帶鋼斷帶；連續(xù)退火爐的單輥糾偏能力小，帶鋼跑偏嚴重，造成帶鋼與爐壁發(fā)生刮碰，導致機組斷帶。提出了加大原料卷板形檢查力度、加強對生產(chǎn)計劃的排產(chǎn)管理力度、加強對操作人員的操作管理等改進措施，為鍍鋅生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了參考。

在鍍鋅線穩(wěn)定生產(chǎn)時最不愿意見到的突發(fā)情況是帶鋼在連續(xù)退火爐中斷帶。這種情況不僅嚴重影響機組穩(wěn)定性，更為嚴重的是還會損壞設(shè)備，增加機組運行成本。雖然說爐內(nèi)斷帶是突發(fā)情況，但是這種突發(fā)情況是可以找到原因從而可以避免的，因此為了實現(xiàn)高速、高效、高質(zhì)量的連續(xù)退火生產(chǎn)，降低爐內(nèi)帶鋼斷帶幾率成為亟需解決的問題。

根據(jù)2014年到2016年本鋼浦項1號熱鍍鋅機組的爐內(nèi)斷帶情況統(tǒng)計來看，爐內(nèi)斷帶的事故有兩個特點：帶鋼為厚規(guī)格，斷帶多發(fā)生在規(guī)格變換的時候；從現(xiàn)場斷帶情況來觀察，基本是在1#糾偏輥位置跑偏，帶鋼掛到、刮到爐子內(nèi)壁，造成機組斷帶事故(現(xiàn)場情況見圖1)。

斷帶原因分析

爐輥的輥凸度變化

一般立式退火爐爐輥形狀設(shè)計為略帶有正凸度的雙錐形，隨著爐內(nèi)各段爐溫的不同，各爐輥的原始凸度也有所差別[1]。對應于爐內(nèi)不同位置的爐輥應當有一個最佳值，一般來說，立式退火爐加熱段的爐輥都采用梯型輥的設(shè)計方式。在生產(chǎn)中，隨著爐內(nèi)溫度的變化、帶鋼與爐輥的溫差及張力作用不同會使原始輥型發(fā)生變化，原始輥凸度會與受溫度影響的輥形凸度疊加產(chǎn)生實際輥凸度。爐輥凸度與帶鋼熱瓢曲及跑偏的關(guān)系見圖2。當帶鋼溫度低于爐輥溫度時，實際的輥凸度為二者的反向疊加，產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象就是跑偏[2]；當帶鋼溫度高于爐輥溫度時，實際輥凸度為二者凸度的正向疊加，產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象就是帶鋼的熱瓢曲。

圖1 斷帶現(xiàn)場情況

圖2 爐輥凸度與帶鋼熱瓢曲及跑偏的關(guān)系

退火爐糾偏單元能力的影響

糾偏單元按照糾偏輥的數(shù)量分為單輥糾偏和雙輥糾偏。單輥糾偏原理是利用帶鋼在糾偏輥上螺旋偏移作用進行糾偏。雙輥糾偏原理是靠輥組的左右擺動進行糾偏。這兩種糾偏方式在立式退火爐上都是很常見的糾偏方式，根據(jù)退火爐工藝設(shè)計的實際情況分配不同類型的糾偏方式到退火爐相應的位置，以保證生產(chǎn)運行過程中帶鋼不會發(fā)生跑偏。通常情況下，在退火爐的入口附近安裝的是單輥糾偏，即前文所說的爐內(nèi)1#糾偏輥。在退火爐中段或末端安裝的是雙輥糾偏。雖然單輥糾偏和雙輥糾偏都能起到糾偏作用，但是從糾偏的能力上來看，單輥糾偏的能力遠遠比不上雙輥糾偏。從斷帶事故的情況來看，就是由于帶鋼的跑偏情況遠大于單輥糾偏的能力，糾偏裝置已經(jīng)起不到糾偏的作用，帶鋼才會掛到爐壁，引起斷帶事故發(fā)生。這也就證實了所有斷帶事故中斷帶位置全部集中在爐內(nèi)1#糾偏輥處的現(xiàn)象。

帶鋼板形的影響

理論上帶鋼的板形是平直的，但是在實際軋制過程中，軋機設(shè)備控制精度或生產(chǎn)控制精度出現(xiàn)偏差會導致在軋制過程中橫斷面上出現(xiàn)壓下率不同的情況，造成帶鋼在橫斷面上的延伸不一致的現(xiàn)象，宏觀表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是浪形缺陷。根據(jù)位置不同浪形缺陷分為中間浪、單邊浪、雙邊浪、肋浪等。在熱鍍鋅線連續(xù)生產(chǎn)時，對其影響最大的浪形缺陷是單邊浪板形缺陷。單邊浪缺陷是有浪的一側(cè)的帶鋼延伸明顯大于中間和另一邊所導致的，進入退火爐內(nèi)，在熱應力及爐內(nèi)張力作用下，這種缺陷會被無限的放大。這時，帶鋼運行位置就會偏離爐內(nèi)的中線，向沒有浪形的一側(cè)偏移，如果偏移超出爐內(nèi)糾偏單元的能力的話，帶鋼就會與爐壁發(fā)生刮碰，造成帶鋼斷帶。對斷帶事故中的帶鋼板形進行了統(tǒng)計(見表1)，發(fā)現(xiàn)斷帶事故中，帶鋼的板形均處于良好狀態(tài)，沒有出現(xiàn)單邊浪的情況，由此可知，這幾次斷帶的主因并不是由板形不良而引起的。

表1 爐內(nèi)斷帶時帶鋼板形情況匯總

帶鋼規(guī)格的影響

在統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，斷帶事故全部發(fā)生在鋼種規(guī)格發(fā)生變化的情況下，即帶鋼的橫截面積發(fā)生了變化。經(jīng)分析認為，帶鋼橫截面積發(fā)生變化引起帶鋼與爐輥之間的熱傳導發(fā)生變化造成了斷帶事故。爐輥的溫度主要受爐內(nèi)環(huán)境溫度(氣體傳熱)及帶鋼溫度(帶鋼接觸傳熱)的影響，由于傳熱方式不同，其影響效果也有很大區(qū)別，帶鋼與爐輥表面的傳熱值αs比爐氣傳熱值αj大很多。根據(jù)熱傳導模型對氣體傳導到帶鋼與爐輥接觸面的調(diào)查，當αs比αj大時，帶鋼與爐輥接觸時帶走的熱量遠大于爐輥靠爐氣保持輥凸度的熱量，導致爐輥與帶鋼接觸面的輥凸度消失，接觸面變?yōu)槠矫妗＿@造成了帶鋼在張力作用下，不能緊緊包裹在爐輥上，帶鋼就會在輥面上發(fā)生左右擺動，從而在爐內(nèi)跑偏。

解決方案

通過對4個方面的影響因素進行分析，得出本鋼浦項1號熱鍍鋅機組發(fā)生斷帶事故的基本原因：生產(chǎn)過程中，帶鋼發(fā)生規(guī)格變化時，由于前后鋼帶的橫截面積發(fā)生了較大的變化，帶鋼與爐輥接觸時帶走的熱量遠大于爐輥靠爐氣保持輥形的熱量，將爐輥的凸度降低，帶鋼不能緊緊地與爐輥輥面接觸而發(fā)生跑偏現(xiàn)象，進而發(fā)生帶鋼斷帶；連續(xù)退火爐的1#糾偏為單輥糾偏，糾偏能力小，雖然糾偏輥起了糾偏作用，但是由于帶鋼跑偏嚴重，無法將帶鋼糾正回中間位置，所以造成帶鋼與爐壁發(fā)生刮碰，導致機組斷帶。

改進措施為：(1)加大原料卷板形檢查力度，避免不符合外觀要求的原料卷上機；(2)加強對生產(chǎn)計劃排產(chǎn)的管理力度，尤其是對厚規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃進行嚴格管理，避免出現(xiàn)前后鋼卷規(guī)格變化大的情況，降低因帶鋼橫截面積變化大引起爐內(nèi)溫度波動大情況的出現(xiàn)；(3)加強對操作人員的操作管理，制訂相關(guān)的操作制度來規(guī)范操作人員的操作過程，對帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時的操作進行規(guī)范管理。從2017年改進措施實施之后，本鋼浦項1號熱鍍鋅機組僅發(fā)生了一次退火爐內(nèi)斷帶情況。

結(jié)束語

通過原因分析，基本上解決了困擾本鋼浦項1號鍍鋅線立式退火爐內(nèi)帶鋼斷帶的問題，但這也僅僅是爐內(nèi)斷帶的簡單分析，更深層次的原因還需要在以后的生產(chǎn)過程中對出現(xiàn)的斷帶原因進行更加深入的分析和研究。只有不斷地進行探索，才能找出真正可行的措施來保證生產(chǎn)線穩(wěn)定地運行，為公司創(chuàng)造出更多的效益。