高速線材吐絲機(jī)吐絲管空間曲線研究及吐絲質(zhì)量改進(jìn)

張海飛

（河鋼宣鋼二鋼軋廠線材作業(yè)一區(qū)，河北 張家口 075100）

1 研究吐絲管曲線的意義及現(xiàn)階段產(chǎn)線存在的問題

在吐絲機(jī)的工作過程中，除了速度匹配關(guān)系外，諸如不圓對(duì)準(zhǔn)，側(cè)擺對(duì)準(zhǔn)，吐絲管使用壽命短，甩尾和打尾的問題很可能會(huì)發(fā)生，與吐絲管曲線有著最直接的關(guān)系。只有合理的安排吐絲管空間曲線才能有效的解決上述問題。

圖1 高速線材上甩尾

圖2 折斷的尾巴的形狀

（1）甩尾。當(dāng)當(dāng)鋼絲的尾部經(jīng)過吐絲機(jī)時(shí)容易出現(xiàn)線圈混亂，線圈不圓，尺寸不均和排列不均的情況。隨著軋制速度的增加，甩尾的幅度變得更加嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)打尾現(xiàn)象。甩尾情況如圖1所示，折斷尾巴的情況如圖2所示。打斷尾時(shí)經(jīng)常被射出，影響距離很遠(yuǎn)，容易引起安全隱患，這也是現(xiàn)場(chǎng)重要的安全隱患之一。

（2）吐絲機(jī)吐絲后，如果吐絲過程中出現(xiàn)問題，會(huì)出現(xiàn)不良形狀或圓圈不達(dá)標(biāo)，如圖3所示，吐絲出現(xiàn)故障后會(huì)導(dǎo)致堆鋼、卡鋼、鏈條斷裂等故障，影響軋鋼生產(chǎn)。

（3）左右旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)環(huán)左右擺動(dòng)。在某種程度上，它增加了卷材收集的難度，并嚴(yán)重影響了卷材包裝的質(zhì)量。

（4）吐絲管的使用壽命短。高速線材的主要軋制產(chǎn)品為Φ6.5光面圓鋼，Φ8光面圓鋼。當(dāng)吐絲機(jī)在高速（速度＞85m/s）運(yùn)行時(shí)，吐絲管的平均使用壽命約為8000t～10，000t鋼，而本單位高速線材廠吐絲機(jī)吐絲管平均壽命約為4kt～5kt鋼。在生產(chǎn)過程中頻繁更換管子不僅增加了生產(chǎn)成本，而且降低了生產(chǎn)效率。

2 影響吐絲管曲線特性的主要因素及質(zhì)量改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和測(cè)試結(jié)果，在保證生產(chǎn)穩(wěn)定的前提下，在現(xiàn)有設(shè)備條件下，對(duì)吐絲機(jī)進(jìn)行合理的改造，可有效提高吐絲質(zhì)量。改造的主要措施有：

2.1 延長(zhǎng)吐絲管的直段和固定段的長(zhǎng)度

通過研究和實(shí)驗(yàn)，可以精準(zhǔn)的鎖定吐絲管存在的問題。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，在不改變吐絲管基本空間曲線的情況下，改變吐絲管的長(zhǎng)度，將吐絲管的直線段和出口形段適當(dāng)加長(zhǎng)，延長(zhǎng)吐絲管的直線長(zhǎng)度，可有效穩(wěn)定高速線材的入射角，可更精準(zhǔn)的將其引入吐絲管中，并減少吐絲過程中金屬絲的不穩(wěn)定狀態(tài)。此外，吐絲管的磨損位置移至出口；出口整形段的適當(dāng)延伸可起到圓度的作用，確保線材在剝離吐絲管后的圈形穩(wěn)定，提升吐絲效果。如圖4所示。

圖3 延長(zhǎng)后的吐絲管模型

2.2 改善吐絲管的煨制工藝

吐絲管煨制工藝是需要人工進(jìn)行的，由于人為因素（例如工人的經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任感不同），煨制旋轉(zhuǎn)管的質(zhì)量會(huì)有所差異。為了有效保證吐絲管質(zhì)量，需要職工嚴(yán)格按照煨制工藝和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

煨管時(shí)的加熱溫度要嚴(yán)格控制在850℃～870℃之間。如果溫度達(dá)不到這個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致吐絲管收縮，影響吐絲質(zhì)量，如果溫度超過這一標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致吐絲管膨脹，同樣影響吐絲質(zhì)量。因此只有在標(biāo)準(zhǔn)溫度之間，才能保證吐絲管內(nèi)壁光滑。改造后，吐絲管基本上不再出現(xiàn)“竹節(jié)”或縮徑，從而改善了吐絲管內(nèi)壁的彎曲度，減少了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)吐絲管內(nèi)部的沖擊磨損，并提高了吐絲管壽命。

圖4 吐絲管外壁光滑程度示意圖

2.3 調(diào)整夾送輥位置和夾送方式

通過理論分析，甩尾的主要問題是由壓緊輥瞬時(shí)速度的突然變化引起的。因此，對(duì)壓緊輥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析和維修，發(fā)現(xiàn)壓緊輥的壓緊中心線與彎曲導(dǎo)管的中心線未對(duì)準(zhǔn)。出現(xiàn)這種情況的原因是，夾送輥同時(shí)被上下夾緊。隨著高速線材通過數(shù)量的增加，造成輥環(huán)磨損加重，極易導(dǎo)致中心線上的夾送輥和彎曲管偏移。

圖5 夾送輥現(xiàn)場(chǎng)圖片

實(shí)施改造時(shí)，改變壓緊輪的壓緊方式，將雙輥上下壓緊改為上壓輥，調(diào)整位置后下壓輥將固定，從而更好地保證了壓緊輪的位置中心線不變。在轉(zhuǎn)換過程中更換新的壓緊輥后，為了避免不必要的沖擊，壓緊輥的中心線與進(jìn)水管的中心線必須對(duì)齊。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明，更換夾送輥后，吐絲機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，即使通過小規(guī)格線材也不會(huì)出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象。隨著鋼通過量的增加，會(huì)造成夾送輥環(huán)磨損，但甩尾的程度基本上得到了控制，不會(huì)影響吐絲質(zhì)量。

圖6 改進(jìn)后的吐絲管前彎導(dǎo)管

2.4 改進(jìn)吐絲管前彎導(dǎo)管

彎曲的風(fēng)道是壓緊輥和吐絲機(jī)之間連續(xù)過渡的部分，如圖6所示。當(dāng)線材穿過彎曲的導(dǎo)管時(shí)，線材的速度會(huì)發(fā)生變化，并且速度容易波動(dòng)。根據(jù)吐絲機(jī)旋轉(zhuǎn)理論的分析，在彎曲導(dǎo)管的入口和出口處，如果彎曲導(dǎo)管的入口與壓緊輥的中心線對(duì)齊，并且出口和入口的曲率對(duì)齊吐絲管的直徑相同時(shí)，線材可以穩(wěn)定在彎曲的導(dǎo)管中。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了原始彎曲導(dǎo)管，發(fā)現(xiàn)原始彎曲導(dǎo)管的曲率不連續(xù)，入口未與壓緊輥的中心線完全對(duì)齊，彎曲導(dǎo)管本身的曲率太大，吐絲管出口和進(jìn)口的曲率不連續(xù)。改善夾送輥與吐絲管之間的原始彎曲管，可避免高速線材進(jìn)入吐絲管時(shí)對(duì)管壁的沖擊，使高速線材在彎曲管中平穩(wěn)過渡，并且減少了線材的振動(dòng)。

2.5 改善吐絲管安裝方法

繞線混亂的直接原因是吐絲盤輪速度的波動(dòng)。在吐絲機(jī)工作期間，當(dāng)旋轉(zhuǎn)卷線筒的振幅超過與安全蓋的間隙時(shí)，它將與安全蓋碰撞。碰撞后，繞線輪的旋轉(zhuǎn)速度降低，振幅也降低，而線速度保持不變，此時(shí)纏繞的線盤的直徑將變大。由于吐絲盤軸速度與線材速度之間有嚴(yán)格的電氣互鎖關(guān)系，當(dāng)降低吐絲盤速度時(shí)，控制系統(tǒng)將加速吐司機(jī)的主電機(jī)以保持匹配關(guān)系，并且振幅值將相應(yīng)增加，有許多因素會(huì)影響振幅。沖突的發(fā)生是非常隨機(jī)的，這是不定期的，有時(shí)會(huì)發(fā)生幾次，有時(shí)會(huì)非常頻繁地發(fā)生。即使在吐絲機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)，夾子也容易錯(cuò)位，這會(huì)影響吐絲的平衡。安裝后吐絲管不穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)平衡通常會(huì)超出極限。振動(dòng)值在30%～50%之間波動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡值為1.7mm/s。主要措施是：在吐絲管上安裝定位螺栓，在各個(gè)夾子上加墊片以避開運(yùn)行位置，并固定吐絲管；統(tǒng)一夾子的形式和材料，并按照?qǐng)D7所示的相同方法進(jìn)行安裝。改造后，吐絲機(jī)的動(dòng)平衡值為0.7mm/s，吐絲管安裝平穩(wěn)，無運(yùn)動(dòng)。

圖7 改善吐絲管安裝方式

2.6 吐絲機(jī)下增延遲托爪。

在吐絲機(jī)下焊接爪子，可以有效地實(shí)現(xiàn)線圈在輥臺(tái)上的均勻下落，避免了高溫線圈與輥臺(tái)的碰撞。通過分析線圈掉落的速度和力，優(yōu)化了支撐爪。新設(shè)計(jì)的支撐爪長(zhǎng)550mm，兩個(gè)支撐爪之間的距離為450mm，水平傾斜角度為40°，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明，優(yōu)化的爪可使線圈均勻，平坦地落在輥道上，避免將線圈直接扔到輥道上，從而使環(huán)變形。另外，兩個(gè)支撐爪之間的合理距離也可以在倒圓過程中起到一定作用，從而可以在一定程度上減少環(huán)的左右擺動(dòng)。新安裝的爪子與鋪設(shè)機(jī)的外保護(hù)罩一起工作，可以有效提高吐絲機(jī)的吐圈質(zhì)量。

3 總結(jié)

高速線材吐絲機(jī)經(jīng)過改造后，經(jīng)過在線運(yùn)行線材甩尾程度得到了顯著降低，不僅有效地解決了吐圈不圓和左右擺動(dòng)的問題，還延長(zhǎng)了吐絲機(jī)的使用壽命。同時(shí)，線材圈型等表面質(zhì)量得到了改善，表明吐絲機(jī)技術(shù)改造很成功，可以進(jìn)行有效推廣。