軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性

汲康康，劉辰嬌，張 瑞

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

軋鋼機(jī)械設(shè)備是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)鋼材需要用到的一個(gè)重要生產(chǎn)設(shè)備，其主要是利用軋輥向熔煉后的鋼坯施加壓力改變鋼坯的形狀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼材的軋制。而設(shè)備冷床是用于金屬原料熔煉的設(shè)備，鋼錠、鋼坯的生產(chǎn)首先是要利用設(shè)備冷床對(duì)金屬原料進(jìn)行熔煉，然后在設(shè)備冷床中再對(duì)其進(jìn)行冷卻定性，最后通過(guò)軋鋼機(jī)械設(shè)備軋制，本質(zhì)上冷床屬于軋鋼機(jī)械設(shè)備的一部分，是鋼鐵生產(chǎn)工藝中必須應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備。近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，而鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其在其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也發(fā)揮著重要的帶動(dòng)作用，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001 年國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到了1648.35 億元，鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到了9.45 億噸，其產(chǎn)量占到了世界鋼產(chǎn)量的34.15%；2003 年國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鋼材總產(chǎn)量又達(dá)到了一個(gè)高峰，粗鋼總產(chǎn)量達(dá)到了13.45 億噸，占全世界粗鋼產(chǎn)量的45.64%[1]。但是從2005 年開始，國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量開始走向了下坡路，粗鋼產(chǎn)量逐年下降，并且鋼的質(zhì)量也不是很高，由于生產(chǎn)成本較高，企業(yè)盈利較少，國(guó)民鋼鐵企業(yè)虧損比較嚴(yán)重，65%的國(guó)民鋼鐵企業(yè)宣告破產(chǎn)，雖然政府為了扶持國(guó)民經(jīng)濟(jì)采取了一系列的鋼鐵企業(yè)優(yōu)惠政策和產(chǎn)業(yè)調(diào)控政策，但是也沒有取得預(yù)期的成效。之所以出現(xiàn)這種狀況，相關(guān)研究人員表明主要原因是因?yàn)殇撹F行業(yè)對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)注程度較低，對(duì)設(shè)備管理和維修意識(shí)較差，導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備故障頻發(fā)，而企業(yè)采取的應(yīng)對(duì)措施只是對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行更換，或者高薪聘請(qǐng)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行維修，這樣不僅嚴(yán)重影響到了生產(chǎn)效率，還導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)設(shè)備維修成本提高，并且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品大部分質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)沒有從根本上認(rèn)識(shí)到軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性，為此提出軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性研究。

1 軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要性

軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行能夠有效保證原材料的利用率，鋼材在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)過(guò)多過(guò)少造成一定的原料損失，原料的損失主要分為設(shè)備軋制過(guò)程的損失和設(shè)備后續(xù)加工過(guò)程的損失，如果軋鋼機(jī)械設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備參數(shù)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生改變，就會(huì)導(dǎo)致物料在軋制過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的浪費(fèi)，軋制是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的，設(shè)備參數(shù)不穩(wěn)定會(huì)使軋鋼機(jī)械設(shè)備軋具溫度過(guò)低或者過(guò)高，當(dāng)軋具溫度過(guò)低時(shí)會(huì)使軋具對(duì)鋼坯軋制不成功，導(dǎo)致軋鋼機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)出一批殘次品，該部分產(chǎn)品因不符合生產(chǎn)要求，只能將其作為廢料丟棄；當(dāng)軋鋼機(jī)械設(shè)備軋具溫度過(guò)高時(shí)，在對(duì)鋼坯軋制過(guò)程中會(huì)有一部分原料因溫度過(guò)高而揮發(fā)掉，對(duì)原料造成一定的浪費(fèi)[2]。在對(duì)產(chǎn)品后期加工過(guò)程中，如果軋鋼機(jī)械設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，設(shè)備對(duì)鋼材的加工不能一次完成，本來(lái)一次完成的加工任務(wù)需要軋鋼機(jī)械設(shè)備反復(fù)對(duì)鋼材進(jìn)行加工，反復(fù)加工將會(huì)在浪費(fèi)掉大量的金屬原料，因此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行可以有效保證鋼材原料的利用率。

2 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性

2.1 決定熔煉過(guò)程中鋼錠化學(xué)成分含量是否達(dá)標(biāo)

設(shè)備冷床是金屬原料熔煉工藝中一個(gè)重要的機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行是否穩(wěn)定將決定鋼材熔煉過(guò)程中鋼錠化學(xué)成分含量是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，《鋼鐵企業(yè)鋼錠生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定》中明確規(guī)定，設(shè)備冷床熔煉技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的鋼錠中銅化學(xué)元素含量要在0.045wt.%～0.075wt.%之間；硫?qū)儆谟卸居泻瘜W(xué)元素，其含量要嚴(yán)格控制在0.001wt.%以下；碳化學(xué)元素決定了鋼錠的硬度金屬性能，其含量要控制在0.001～0.015 之間；其余鐵、錳、鋅等化學(xué)元素含量最少為0.045wt.%，如果鋼錠化學(xué)元素含量不符合以上標(biāo)準(zhǔn)即視為不合格產(chǎn)品[3]。為了驗(yàn)證軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)鋼錠化學(xué)成分含量達(dá)標(biāo)具有重要作用，此次分別記錄了五種設(shè)備冷床不同運(yùn)行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量，其中只有運(yùn)行狀態(tài)需要1 為冷床穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備冷床總功率為750kW，拉錠速度始終在3.5mm/min。其它四種均為冷床不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，分別為設(shè)備冷床總功率過(guò)大、冷床總功率過(guò)小、冷床拉錠速度過(guò)大、冷床拉錠速度過(guò)小，下表為軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運(yùn)行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量表。

表1 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運(yùn)行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量表（wt.%）

從上表可以看出，五種軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床運(yùn)行狀態(tài)，只有在冷床穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，鋼錠化學(xué)成分含量符合標(biāo)準(zhǔn)，從整體的生產(chǎn)質(zhì)量上分析，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下生產(chǎn)的鋼錠，化學(xué)成分波動(dòng)范圍較小，鋼錠化學(xué)純度較高，質(zhì)量較好。而當(dāng)軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)使金屬原料熔煉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短，拉錠速度不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致鋼錠化學(xué)成分含量不能達(dá)到預(yù)期值，因此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)熔煉過(guò)程中鋼錠化學(xué)成分含量是否達(dá)標(biāo)具有重要作用。

2.2 減少鋼坯表層缺陷

軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床在對(duì)鋼坯熔煉生產(chǎn)過(guò)程中，如果其運(yùn)行狀態(tài)不夠穩(wěn)定，會(huì)使設(shè)備冷床熔煉工藝參數(shù)發(fā)生改變，從而影響到鋼坯表面質(zhì)量。鋼坯表面質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境以及設(shè)備狀態(tài)要求較高，如果出現(xiàn)操作鋼坯表層容易出現(xiàn)孔洞、裂紋、折層、冷凝掛以及冷隔等缺陷，其中孔洞多出現(xiàn)在鋼坯內(nèi)部，形狀以針孔狀和圓孔狀居多，其形成時(shí)間主要在設(shè)備冷床對(duì)鋼坯切頭和銑面過(guò)程中，如果鋼錠表層出現(xiàn)孔洞缺陷，如果孔洞較淺可以通過(guò)打磨處理，如果孔洞較大且較深，則需要利用鋸床直接將帶有孔洞的部分切除，這樣會(huì)造成極大的浪費(fèi)；裂紋是鋼坯表層出現(xiàn)長(zhǎng)度較短、裂口較細(xì)、深度較深的裂縫，其主要形成時(shí)間也是在設(shè)備冷床對(duì)鋼坯切頭和銑面過(guò)程中，由于裂紋深度較深，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了鋼坯的整體結(jié)構(gòu)，所以大部分出現(xiàn)裂紋的鋼坯需要重新回爐熔煉；折層主要出現(xiàn)在鋼坯的側(cè)面，其表現(xiàn)為多條或者單條溝狀縱向凹槽；冷凝掛缺陷主要表現(xiàn)為鋼坯表層疊狀的冷凝條；冷隔缺陷是在設(shè)備冷床在對(duì)鋼坯表面磨銑后形成的。

從以上分析可以看出，鋼錠表層缺陷的形成時(shí)間主要是在設(shè)備冷床對(duì)鋼坯切頭和銑面過(guò)程中，為了更好的分析軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)減少鋼坯表層缺陷重要性，分別選取了五種冷床對(duì)鋼坯切頭和銑面過(guò)程中不同運(yùn)行狀態(tài)，其中運(yùn)行狀態(tài)序號(hào)1 為設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，剩余四種為設(shè)備冷床不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，隨機(jī)抽取設(shè)備冷床生產(chǎn)完成的鋼錠，對(duì)其表層的缺陷數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)如下表所示。

表2 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運(yùn)行狀態(tài)下鋼坯表層缺陷統(tǒng)計(jì)

從上表可以看出，當(dāng)設(shè)備冷床處于穩(wěn)定狀態(tài)下生產(chǎn)的鋼錠表層缺陷較少，鋼錠的宏觀形貌較好，下圖為設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行下生產(chǎn)的鋼坯。

圖1 冷床穩(wěn)定運(yùn)行下生產(chǎn)的鋼坯

而當(dāng)設(shè)備冷床處于不穩(wěn)定狀態(tài)下，生產(chǎn)的鋼錠表層缺陷較多，表面質(zhì)量較差，這是因?yàn)橛捎谠O(shè)備冷床運(yùn)行不夠穩(wěn)定，功率過(guò)大或者過(guò)低，會(huì)使冷床對(duì)鋼錠澆筑溫度不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致鋼錠表層出現(xiàn)缺陷，下圖為冷床不穩(wěn)定運(yùn)行下生產(chǎn)的鋼坯。

圖2 冷床不穩(wěn)定運(yùn)行下生產(chǎn)的鋼坯

由此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行有助于減少鋼錠表層缺陷生產(chǎn)，以此完成了對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性分析。

3 軋鋼設(shè)備故障診斷方式

3.1 故障特征數(shù)據(jù)采集

在收集方式上，一般情況下會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集工作，且其也會(huì)根據(jù)收集方式的不同，而其也會(huì)根據(jù)收集方式的不同而分為手動(dòng)以及自動(dòng)式兩種。其中，自動(dòng)式信號(hào)采集方式更加適合應(yīng)用在具有轉(zhuǎn)速／鍵相的主軸中，能夠有效的避免在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中出現(xiàn)失真的問題，進(jìn)而獲得更為準(zhǔn)確的頻率收集結(jié)果；而手動(dòng)信號(hào)采集方式則更加適合應(yīng)用于沒有安裝鍵相／轉(zhuǎn)速主軸的設(shè)備。當(dāng)我們將相關(guān)數(shù)據(jù)采集完畢之后，則能夠通過(guò)相關(guān)信號(hào)分析技術(shù)的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行細(xì)致、全面的分析，以此獲得我們所需要的故障頻率。

3.2 設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用

振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)是一種對(duì)設(shè)備振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析，并最終對(duì)設(shè)備故障情況進(jìn)行分析與判定的一種方式，其具有著數(shù)據(jù)分析的廣泛性、多維性以及實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，可以說(shuō)是對(duì)軋鋼設(shè)備故障進(jìn)行判斷的一種首選技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們也可以通過(guò)機(jī)械設(shè)備所具有的頻率情況以針對(duì)性的方式對(duì)其選取適合的傳感器類型與測(cè)量參數(shù)。另外，為了使我們對(duì)設(shè)備的檢測(cè)工作能夠具有更為準(zhǔn)確、全面的特征，也需要能夠?qū)φ駝?dòng)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)、科學(xué)的選擇，并保證其能夠全面的對(duì)設(shè)備振動(dòng)所具有的易損點(diǎn)以及敏感點(diǎn)進(jìn)行反映，以此獲得更為有效的測(cè)量信號(hào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)現(xiàn)今工業(yè)發(fā)展的背景下，機(jī)械設(shè)備的制造對(duì)于整個(gè)工業(yè)發(fā)展具有著重要的意義，而要想獲得機(jī)械制造工作的良好開展，就需要我們能夠保證軋鋼設(shè)備的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。此次研究完成了對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重要性分析，得出了相應(yīng)的分析理論，對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)提高對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運(yùn)行的重視程度具有重要作用。