爐卷軋線卷取爐卷筒的維護(hù)與管理

徐鋒

摘? 要：卷取爐是爐卷軋線生產(chǎn)過程中必不可少的重要設(shè)備，卷軋工藝是該生產(chǎn)線的核心技術(shù)，用卷軋的方式生產(chǎn)鋼板，可大幅度提高單重，多倍尺軋制，減少單張鋼板軋制的切頭尾損失，提高綜合成材率和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并且可容易和大量地生產(chǎn)薄而寬的鋼板。高質(zhì)量的薄板，首先就要保證軋鋼機械設(shè)備能夠正常工作與運轉(zhuǎn)，所以對卷筒的日常維護(hù)與管理尤為關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：爐卷軋線? 卷筒? 維護(hù)? 管理

中圖分類號：TG333.2+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0107-03

Abstract： Coiling furnace is an essential and important equipment in the production process of Steckel rolling line， and rolling process is the core technology of the production line. The production of steel plate by means of rolling can greatly increase the single weight and multiple size rolling， reduce the loss of cutting head and tail of single plate rolling， improve the comprehensive yield and production efficiency， reduce the production cost， and easily and massively produce thin and wide steel plates 。 High quality sheet， first of all， to ensure that the rolling machinery and equipment can work normally， so the daily maintenance and management of the drum is particularly critical.

Key Words： Steckel rolling line; Reel; Maintenance;Management

通過對卷取爐卷筒的維護(hù)管理方面等進(jìn)行優(yōu)化，可以有效的提升設(shè)備性能，進(jìn)而對卷軋生產(chǎn)的質(zhì)量與穩(wěn)定性有著更好保障，這些都是目前中厚板企業(yè)發(fā)展過程中不容忽視的內(nèi)容。

1? 爐卷軋線設(shè)備及工藝概況

1.1 爐卷軋線設(shè)備概述

爐卷軋機生產(chǎn)線是一套技術(shù)裝備現(xiàn)代化的中厚板生產(chǎn)線，布置在中等厚度寬板坯連鑄機的下游，與轉(zhuǎn)爐和連鑄機組成一條短流程生產(chǎn)線，它在生產(chǎn)效率以及質(zhì)量上都有較好的表現(xiàn)，主要設(shè)備包括加熱爐、爐卷軋機、卷取爐、飛剪、層流/加速冷卻裝置、地下卷取機、熱矯直機、冷床、圓盤剪、定尺剪、冷矯直機、超聲波探傷等。采用卷軋和單張板軋制生產(chǎn)工藝，卷軋工藝主要用于生產(chǎn)≤20mm厚的鋼板和鋼卷，單張板軋制工藝生產(chǎn)>20mm的鋼板。如果實際生產(chǎn)中對于鋼板強度以及韌性具有更高的要求，例如用于管線鋼、船板等的鋼材材料，就要對生產(chǎn)線進(jìn)一步優(yōu)化，加強對制冷系統(tǒng)以及軋制過程的管理與控制，通過調(diào)節(jié)主要設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)來有效對整個過程加以把控，從而得到高質(zhì)量的板材產(chǎn)品。

本工程是一套寬爐卷軋機生產(chǎn)線，是將熱軋帶鋼生產(chǎn)線和中厚板生產(chǎn)線的工藝與設(shè)備結(jié)合在一起，其工藝設(shè)備的復(fù)雜性超過熱帶軋機和中厚板軋機，考慮到目前國內(nèi)設(shè)計和制造的水平及經(jīng)驗，本工程采取國外技術(shù)總負(fù)責(zé)，國內(nèi)外合作設(shè)計，引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備和部件，大部分設(shè)備國內(nèi)分交制造的方式，國外制造設(shè)備約占設(shè)備總重量的8%左右。該生產(chǎn)線核心技術(shù)為卷軋工藝，在大批量生產(chǎn)鋼板材料過程中，尤其是生產(chǎn)要求為厚度較薄、寬度較寬時，以往利用單張鋼板軋制技術(shù)存在的實際問題就是需要將材料的頭部以及尾部進(jìn)行剪切修整，這樣就導(dǎo)致材料的浪費量相對較大，使生產(chǎn)成本在一定程度上提升。如果使用卷軋工藝就能很好的避免切頭尾的損失，提高原料的利用率。同時在生產(chǎn)效率上也能夠較好的提高，利用較短的時間獲得更多單重較大的鋼卷，有效地降低了生產(chǎn)成本。

本工程爐卷軋機生產(chǎn)線采用了成熟、可靠、先進(jìn)、實用的技術(shù)及設(shè)備，如液壓厚度自動控制技術(shù)、板型控制技術(shù)、液壓寬度控制技術(shù)、控制軋制和加速冷卻技術(shù)、高效全液壓矯直設(shè)備、高精度剪切設(shè)備、全線現(xiàn)代化的三級計算機控制系統(tǒng)等。這些基礎(chǔ)條件使該車間成為一條自動化水平高、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低、生產(chǎn)指標(biāo)先進(jìn)的現(xiàn)代化中厚板車間，具有較強的市場競爭能力。

1.2 爐卷軋線的卷軋工藝特點

本工程中使用的卷軋工藝主要包括粗軋與精軋兩個環(huán)節(jié)，最終可以生產(chǎn)得到厚度小于20mm的鋼卷或鋼板[3-5]。

在粗軋過程中，首先軋機機前的附屬立輥需要對板坯進(jìn)行側(cè)壓調(diào)寬，同時對帶坯進(jìn)行自動寬度控制（AWC、SSC），保證產(chǎn)品的寬度公差。板坯的厚度在軋制過程中逐漸減小，當(dāng)帶坯厚度軋制到小于25mm時，軋制過程將會進(jìn)入精軋階段。在精軋過程中，帶坯首先需要由軋機出口側(cè)的飛剪切去頭尾，這一過程的主要目的是為了方便帶坯順利穿入卷取爐卷筒。然后帶坯在出口側(cè)卷取爐下通過，進(jìn)入爐卷軋機中進(jìn)行精軋階段第一道次軋制，帶坯頭部出軋機后由入口側(cè)夾送輥送到入口側(cè)卷取爐內(nèi)卷取。在帶坯頭部咬入卷取爐卷筒鉗口前，卷筒鉗口處于受料位置，當(dāng)帶坯咬入卷筒鉗口并在卷筒上卷取1～2圈后，卷筒與軋機一起加速到軋制速度進(jìn)行軋制。當(dāng)帶坯尾部通過軋機輥縫進(jìn)入入口側(cè)夾送輥之前，軋機制動，并且輥縫自動預(yù)設(shè)定到下一道次輥縫值，為下一道次軋制作好準(zhǔn)備，當(dāng)帶坯再次進(jìn)行可逆軋制時，出口側(cè)夾送輥將帶坯送入出口側(cè)卷取爐中卷取。帶坯在爐卷軋機上按上述過程經(jīng)2～12精軋道次的可逆往復(fù)軋制，將帶坯軋成所要求的最終成品厚度。在生產(chǎn)過程中需要對溫度進(jìn)行合理有效的控制，這是對生產(chǎn)質(zhì)量起到影響作用的關(guān)鍵因素。卷取爐內(nèi)的爐溫采用計算機控制在850～1100℃，同時卷筒表面溫度需要控制在800～950℃左右，從而滿足保溫帶坯的生產(chǎn)要求。

2? 卷筒維護(hù)管理的要求

2.1 卷筒主要技術(shù)規(guī)格

該卷筒用于爐卷軋線卷取爐內(nèi)，其傳動參數(shù)及工藝參數(shù)如下：

卷筒外徑：1900mm

卷筒輥身長度：5430mm

心軸處的公稱扭距：1500kNm

心軸處的最大峰值扭距：3000kNm

卷筒最高溫度：1000℃

卷筒運行溫度：950℃

該卷筒材質(zhì)為GX40NiCrSi35-26，其主要化學(xué)成分如表1所示。

2.2 維護(hù)要求

對于設(shè)備來說正常的運行也會對其帶來一定損耗，所以定期開展檢查與修復(fù)工作至關(guān)重要[1]。爐卷軋線中的卷取爐卷筒就是較易出現(xiàn)問題的設(shè)備之一，為了保證生產(chǎn)工作順利的進(jìn)行，需要對卷筒進(jìn)行全面的修復(fù)[2]。首先最基本的要求就是確保修復(fù)后卷筒能夠平穩(wěn)安全的運行，穿帶順暢且無異常振動跡象;其次由于新品使用標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，鑄造件需要在溫度條件為950℃下運行;最后經(jīng)過修復(fù)過程后，得到的卷筒需要保質(zhì)期14個月內(nèi)高質(zhì)量安全運行，使用過程中表面不能出現(xiàn)明顯劃痕以及毛刺等現(xiàn)象。在整個保修期內(nèi)需要有專業(yè)的技術(shù)人員定期進(jìn)行現(xiàn)場卷筒運行情況的檢查，保證設(shè)備維護(hù)工作的積極開展。

3? 卷筒維護(hù)管理的具體內(nèi)容

3.1 卷筒組件的拆卸

整個修復(fù)工作須按照規(guī)定流程逐一開展，首先就是對卷筒各組件的拆卸。拆卸過程中需要對各零部件的基本狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，以防止后期各組件不能正常運行而產(chǎn)生的設(shè)備問題。其中軸承是關(guān)鍵備件，所以拆卸后根據(jù)其基本狀態(tài)合理判斷是否進(jìn)行更換。其他卷筒相關(guān)部件如有損壞情況的發(fā)生，則需要修復(fù)技術(shù)廠家負(fù)責(zé)修復(fù)該缺陷。

3.2 修復(fù)前檢查

經(jīng)過長時間的使用，由于空氣環(huán)境中氧化作用的存在，卷筒表面會形成一層氧化皮。利用特殊的化學(xué)方法將氧化皮去除，使卷筒真正的外表面暴露出來，便于開展探傷工作。對整個卷筒的狀況進(jìn)行仔細(xì)全面的檢查，從而確定整個修復(fù)工作的具體任務(wù)，同時根據(jù)實際需要提前準(zhǔn)備相應(yīng)工具以及材料。

3.3 裂紋修復(fù)及焊后處理

卷筒在使用過程中常產(chǎn)生裂紋的具體部位包括輥身、槽口等，經(jīng)過嚴(yán)格的檢查后確認(rèn)出現(xiàn)裂紋的具體位置。根據(jù)裂紋的大小選擇合適的工藝方法來對其進(jìn)行填補，其中焊接是工藝方法中的核心內(nèi)容[6]。卷筒母體材料改性及焊前預(yù)處理整體鑄造輥體材料由于致密性差、韌性低、脆性大，進(jìn)行大斷面焊接時如果沒有進(jìn)行有效的母體材料改性和預(yù)處理，極易在施焊過程中出現(xiàn)進(jìn)一步的失穩(wěn)斷裂擴展，給修復(fù)工程帶來極大困難。卷筒斷裂部位的破口加工將采用低熱量輸入的全磨削加工，雖然加工位置不利及工作量巨大，但這是確保母體無熱損傷的唯一辦法。焊前對坡口處母體材料進(jìn)行改性處理十分必要，通過改性處理可大幅度提高母體材料的可焊性從而從根本上改善焊接的工程質(zhì)量。同時在焊接后也要對整體的修復(fù)情況進(jìn)一步檢查，以保證卷筒中的裂紋徹底消除[7]。對于槽口來說在修復(fù)好裂紋后需要對其尺寸進(jìn)行恢復(fù)，以保證尺寸大小與實際生產(chǎn)運行要求相適應(yīng)。在一些特殊的位置例如槽口唇邊及徑向筋板需要增強在高溫條件下的耐磨性，這樣才能延長其使用壽命。

3.4 卷筒表面結(jié)瘤清理

卷取爐爐內(nèi)溫度控制在950℃左右，當(dāng)卷軋時卷軋料進(jìn)入卷取爐內(nèi)圍繞卷筒筒身表面進(jìn)行卷取保溫，卷軋料頭部大約長8米與卷筒表面接觸，因卷筒表面在高溫狀態(tài)下易生成氧化鐵皮的結(jié)瘤，造成鋼板表面與其接觸面產(chǎn)生許多小凹坑、壓痕、劃傷、麻點等缺陷，因而產(chǎn)生10%～12%卷軋料正常的脫合同量，降低了卷軋鋼板的成材率。

卷筒輥身表面結(jié)瘤產(chǎn)生的原因，是在鋼板表面的氧化鐵皮經(jīng)累積、疊加、碾壓后粘附在卷筒表面上而形成的。對卷筒表面的結(jié)瘤物分析，結(jié)瘤是通過氧化鐵皮層層黏附而形成的堆結(jié)物，對氧化鐵皮進(jìn)行成分分析后發(fā)現(xiàn)主要成分為FeO，占比90%以上，其FeO破壞強度為0.4Mpa，而爐溫下降FeO因與外界空氣中的氧氣不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成Fe2O3破壞強度為10Mpa和Fe3O4破壞強度為40Mpa。因而高溫狀態(tài)下清理卷筒表面氧化鐵皮的結(jié)瘤所需破壞力比低溫要小的多，效果會更佳。

由于卷筒表面結(jié)瘤是卷軋過程中不斷產(chǎn)生的，卷取爐在950℃高溫狀態(tài)下人無法進(jìn)入爐內(nèi)處理，必須停爐人工修磨一般需要3d以上時間，生產(chǎn)節(jié)奏被打斷、能源消耗大、鋼板成材率低、后續(xù)精整成本高等不利因素，此固有的弊病已成為擁有爐卷軋機生產(chǎn)線廠家的生產(chǎn)和質(zhì)量瓶頸。根據(jù)卷筒輥身表面結(jié)瘤產(chǎn)生的原因設(shè)計開發(fā)出了一種能在高溫狀態(tài)下保持一定的切削強度并耐高溫至1000℃鋼絲刷板，安裝在卷軋升降導(dǎo)引板頂端上，使用時將升降導(dǎo)引板上升至卷軋等待位，此時卷取爐爐內(nèi)溫度為950℃，耐高溫鋼絲刷板與卷筒表面接觸，鋼絲刷板與水平面成25°～35°夾角，卷筒轉(zhuǎn)動方向由上至下經(jīng)過毛刷面，將結(jié)在卷筒表面氧化鐵皮的結(jié)瘤進(jìn)行一定切削力鏟除的清除方法。

3.5 卷筒組件安裝

將卷筒中各部位以及組件全部修復(fù)完成以后，需要將其按照正確的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行安裝。這一過程尤其需要注意不同組件的安裝順序，一旦安裝錯誤則很容易造成卷筒的運行存在安全隱患。安裝后需要對卷筒再次進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，以確保各組件不存在缺失以及位置的準(zhǔn)確性。

4? 結(jié)語

爐卷軋線生產(chǎn)過程中設(shè)備的正常運行對于鋼材的質(zhì)量與生產(chǎn)效率起到直接的影響，所以對于軋鋼生產(chǎn)來說優(yōu)化設(shè)備是一項重要的工作。卷取爐中卷筒修復(fù)工作的開展十分關(guān)鍵，并定期對卷筒的運行狀態(tài)進(jìn)行檢查，根據(jù)其實際生產(chǎn)中的表現(xiàn)來準(zhǔn)確評估。由此可見，卷筒的維護(hù)管理工作的有效性對于卷軋產(chǎn)品的質(zhì)量控制具有重大意義，這是生產(chǎn)高附加值鋼板的重要基礎(chǔ)。

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