冷軋酸軋機(jī)組活套內(nèi)帶鋼跑偏的控制簡介

王明超

（河鋼股份唐鋼分公司，河北 唐山 063000）

重工業(yè)是一個(gè)國家工業(yè)體系的核心組成，是衡量國家是否現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。鋼材是重工業(yè)生產(chǎn)中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的材料，其質(zhì)量高低直接決定重工業(yè)整體產(chǎn)業(yè)水平。因此，冶金軋鋼生產(chǎn)能力與重工業(yè)建設(shè)成就息息相關(guān)，必須不斷提高并突破創(chuàng)新。在冶金軋鋼的生產(chǎn)實(shí)踐中，因多種原因產(chǎn)生的帶鋼跑偏是普遍存在的問題。實(shí)踐證明，采取針對性的措施控制帶鋼跑偏，既有助于提高產(chǎn)能，又能提升產(chǎn)品質(zhì)量。因此，深入研究帶鋼跑偏的控制問題，是冶金軋鋼專業(yè)生產(chǎn)從業(yè)人員的必修課。

1 帶鋼跑偏的定義和原理

（1）帶鋼跑偏的定義。冷軋酸軋機(jī)組在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，活套內(nèi)帶鋼出現(xiàn)偏向于輥?zhàn)右粋?cè)的現(xiàn)象，稱為“帶鋼跑偏”。

（2）帶鋼跑偏的原理。理想狀態(tài)下，帶鋼的運(yùn)行軌跡呈直線，由始至終與輥?zhàn)颖３?0°，按機(jī)械功計(jì)算公式：W=F×S×cosα，由于α呈90°并且F<靜摩擦力，根據(jù)公式計(jì)算的結(jié)果，輥?zhàn)訉т撟龅墓?，既未做功。表現(xiàn)出的物理狀態(tài)就是帶鋼運(yùn)動(dòng)軌跡始終與機(jī)組中心線重合。但現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中，受各種主、客觀因素的影響，帶鋼在運(yùn)行過程與輥?zhàn)硬⒉槐３执怪保痢?0°并且F>靜摩擦力，因此根據(jù)公式計(jì)算，W≠0，既：輥?zhàn)訉т撟龉?；也就是輥?zhàn)訉т摦a(chǎn)生一個(gè)沿輥?zhàn)虞S線（垂直于機(jī)組中心線）的作用力，正是該作用力，使帶鋼的運(yùn)動(dòng)軌跡逐漸偏離機(jī)組中心線，運(yùn)動(dòng)趨勢偏向與輥?zhàn)右粋?cè)，從而發(fā)生“帶鋼跑偏”的問題[1]。

2 帶鋼跑偏的危害

一是造成產(chǎn)量下滑。帶鋼跑偏一旦發(fā)生，生產(chǎn)方為進(jìn)行校正，不得不對生產(chǎn)線進(jìn)行降速甚至停車以進(jìn)行檢修，造成生產(chǎn)進(jìn)度停滯、生產(chǎn)秩序打亂、生產(chǎn)計(jì)劃落空，進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)。據(jù)隨機(jī)抽樣調(diào)研10家不同地域的軋鋼廠，如果工廠每月發(fā)生帶鋼跑偏的問題達(dá)到6次，月產(chǎn)量即下降5%；二是抬高生產(chǎn)成本。由于冷軋酸軋機(jī)組普遍構(gòu)造復(fù)雜、零部件型號(hào)數(shù)量眾多，拆卸裝配需要耗費(fèi)大量時(shí)間，致使大量人力、物力、財(cái)力等資源消耗在維修工作上，造成生產(chǎn)資源的無謂浪費(fèi)。據(jù)資料顯示，北京某軋鋼廠新引進(jìn)的冷軋機(jī)組投入運(yùn)行的前3個(gè)月，既發(fā)生帶鋼跑偏問題15次，共計(jì)動(dòng)用維修人員20人次、消耗維修成本12萬元，與運(yùn)行正常的機(jī)組比較，利潤率下降7.3個(gè)百分點(diǎn)；三是影響產(chǎn)品質(zhì)量。帶鋼跑偏會(huì)使機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生改變，致使生產(chǎn)精度出現(xiàn)較大誤差；同時(shí)，頻繁的維修作業(yè)又會(huì)使員工的生產(chǎn)積極性屢遭打擊，無法快速進(jìn)入最佳狀態(tài)，工作效率不高。通過對某廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)，與發(fā)生帶鋼跑偏問題最少的月份對比（發(fā)生問題1次），發(fā)生帶鋼跑偏問題最多的月份（發(fā)生問題8次），次品產(chǎn)生率高出3個(gè)百分點(diǎn)、客戶質(zhì)量投訴事件多出4.2倍；四是易發(fā)安全事故。帶鋼跑偏除損壞帶鋼外，還極易刮蹭機(jī)組主機(jī)件，造成設(shè)備損傷，埋下發(fā)生安全事故的隱患。據(jù)相關(guān)資料記載，東北某冶煉廠僅在9個(gè)月時(shí)間內(nèi)，就因?yàn)閹т撆芷珕栴}累計(jì)造成4次較大停機(jī)事故，導(dǎo)致2臺(tái)主設(shè)備損壞而不得不返廠維修；華北某軋鋼廠因帶鋼跑偏問題致使整個(gè)生產(chǎn)線陷入停滯，停機(jī)時(shí)長超30h，直接、間接經(jīng)濟(jì)損失共計(jì)180萬元，教訓(xùn)非常深刻。

3 帶鋼跑偏的具體原因分析

導(dǎo)致帶鋼跑偏的原因多種多樣，但追根溯源可歸納為兩類：一類由設(shè)備原因造成；一類由受力原因造成。根據(jù)大量生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)實(shí)作業(yè)中導(dǎo)致帶鋼跑偏的因素主要有以下五類。

（1）帶鋼板形因素。帶鋼的板形可分為浪形、塔形、鐮刀彎等，其中浪形對帶鋼跑偏的影響最大。在冷軋機(jī)組中，帶鋼浪形又可分為單側(cè)邊浪、雙側(cè)邊浪、中浪、單側(cè)1/4浪、雙側(cè)1/4浪等5種。對帶鋼進(jìn)行受力分析，如果帶鋼在輥?zhàn)由鲜芰ζ胶猓瑒tW=0，帶鋼不會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象；如果帶鋼在輥?zhàn)由鲜芰Σ黄胶?，則W≠0，則出現(xiàn)帶鋼跑偏問題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，相較于對稱板形，不對稱板形發(fā)生帶鋼跑偏的概率高2.7倍以上，是出現(xiàn)問題較為集中的型號(hào)。其中，尤以單側(cè)邊浪、單側(cè)1/4浪等板形的帶鋼發(fā)生跑偏的概率最大，且浪形的幅度決定了帶鋼的偏移量，浪形越大則帶鋼跑偏量越大。

（2）輥?zhàn)右蛩?。輥?zhàn)釉跈C(jī)組作業(yè)中，受單邊磨損、輥面磨損、表面粗糙不平、表面油污等影響，輥?zhàn)訉т摰淖饔昧Πl(fā)生變化，此時(shí)如果對帶鋼進(jìn)行受力分析，會(huì)發(fā)現(xiàn)原有的受力平衡狀態(tài)被打破，W≠0，既：輥?zhàn)訉т撟龉?，也就是輥?zhàn)訉т摦a(chǎn)生一個(gè)沿輥?zhàn)虞S線（垂直于機(jī)組中心線）的作用力，在該力的作用下，帶鋼向輥?zhàn)哟植诿娴姆较蜻M(jìn)行偏移，且偏移量大小由輥?zhàn)幽p指數(shù)決定，磨損指數(shù)越大則帶鋼偏移量越大[2]。

（3）其它機(jī)械設(shè)備因素。一是托輥、轉(zhuǎn)向輥、糾偏輥等輔助輥系磨損打滑。與輥?zhàn)幽p原理同樣，托輥對帶鋼的作用力發(fā)生改變，帶鋼的受力平衡狀態(tài)被打破，W≠0，既：托輥對帶鋼做功，也就是托輥對帶鋼產(chǎn)生一個(gè)沿輥?zhàn)虞S線（垂直于機(jī)組中心線）的作用力，在該力的作用下，帶鋼出現(xiàn)偏移；轉(zhuǎn)向輥長時(shí)間使用后表面摩擦系數(shù)降低，靜摩擦力下降，導(dǎo)致帶鋼易在輥面上打滑，出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象；類似于轉(zhuǎn)向輥光滑作用的同樣原理，糾偏輥在長期使用后表面也趨于光滑，摩擦系數(shù)降低，糾正帶鋼跑偏的能力逐漸下滑，無法對帶鋼偏移進(jìn)行及時(shí)校正；二是擺動(dòng)門錯(cuò)位。受立柱松動(dòng)、擺臂變形、拉桿行程變化、活套車擺臂開啟、導(dǎo)槽松動(dòng)變形等影響，導(dǎo)致擺動(dòng)門錯(cuò)位，進(jìn)而推舉托輥接觸帶鋼產(chǎn)生偏斜，出現(xiàn)帶鋼跑偏；三是活套車運(yùn)行軌跡偏離路軌中心。發(fā)生偏離的原因可歸納為活套車車輪和導(dǎo)軌兩大因素：首先是車輪因素。由于車輪、側(cè)導(dǎo)輪磨損，側(cè)導(dǎo)輪與軌道間隙不對稱等原因，致使活套車咬軌偏斜；其次是導(dǎo)軌要素。標(biāo)準(zhǔn)軌道的技術(shù)指標(biāo)主要包括：軌道平直度≦2mm，表面光滑不能凹凸不平；軌道接縫處平緩偏差≦2mm、兩側(cè)軌道平行度誤差≦2mm、兩側(cè)軌道相對標(biāo)高≦3mm。如果軌道安裝時(shí)未符合上述標(biāo)準(zhǔn)，或使用時(shí)受軌道磨損變形、基礎(chǔ)沉降、固定螺栓松動(dòng)等影響，車輛中心線與路軌中心線之間的誤差就會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)范圍。兩大因素任何一個(gè)作用或者共同作用，都會(huì)使活套車運(yùn)行軌跡偏離路軌中心線，導(dǎo)致帶鋼在活套跑偏。

（4）張力因素。機(jī)組活套在運(yùn)行時(shí)，受繩輪外圈襯墊與鋼絲繩伸縮摩擦的影響，活套卷揚(yáng)被磨損后直徑減小，造成卷揚(yáng)線速度與輸出值不一致，產(chǎn)生張力波動(dòng)。受其影響，輥?zhàn)雍蛶т撝g的摩擦力也發(fā)生變化，如果摩擦力減小到平衡臨界值時(shí)，發(fā)生帶鋼跑偏。張力與帶鋼的偏移量成反比，張力越小、帶鋼偏移量越大；反之，張力越大、帶鋼偏移量越小。

（5）糾偏系統(tǒng)因素。冷軋酸軋機(jī)組現(xiàn)行的糾偏系統(tǒng)主要由探測頭、傳感器、電控器、液壓控制站等組成，液壓系統(tǒng)由油箱、液壓泵、冷卻器、液位計(jì)、過濾器、溫度開關(guān)及壓力開關(guān)構(gòu)成。涉及的零部件較多，而外形磨損、油污、水漬、電壓波動(dòng)、中心定位等原因都會(huì)使零部件功能產(chǎn)生誤差。據(jù)測算，糾偏系統(tǒng)中一個(gè)普通單元產(chǎn)生的誤差，會(huì)被系統(tǒng)放大2-10倍，使系統(tǒng)糾偏能力降低甚至失效。

4 控制帶鋼跑偏的主要措施

業(yè)界人員在組織生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)一種機(jī)組自動(dòng)克服帶鋼跑偏的物理規(guī)律--“輥效應(yīng)”，既：板帶運(yùn)行過程中總是力圖保持和進(jìn)入輥?zhàn)虞S線夾角為90°。在生產(chǎn)實(shí)踐中，這種物理現(xiàn)象無時(shí)無刻不在進(jìn)行，默默無聞地進(jìn)行機(jī)組自我調(diào)節(jié)。利用“輥效應(yīng)”原理，相關(guān)科研、生產(chǎn)人員不斷研究探索相應(yīng)的控制措施，目前經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證比較有效的主要有以下5條。

4.1 調(diào)整受損輥組

對磨損、打滑的輥組及時(shí)調(diào)整，確保帶鋼受力平衡防止偏移。組織輥?zhàn)影惭b時(shí)，可使用條式水平儀、激光水準(zhǔn)儀等工具，輔助以掛鋼線方法進(jìn)行精度測量；用頂絲調(diào)整軸承座位置，并采取給軸承座加減墊片等辦法，保證輥?zhàn)铀蕉?、垂直度。?jù)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，輥組調(diào)整的警戒值為：磨損量<10mm；更換磨損輥組，安裝精度數(shù)值為：輥組水平度<0.2mm/m，垂直度<0.5mm/m，與軋制中心線偏差<1mm?？删唧w調(diào)整三處。

（1）調(diào)整地面托輥。以地面托輥兩根為一組，一根向出口方向調(diào)整一定角度，另一根向入口方向調(diào)整一定角度，確保帶鋼受力方向與機(jī)組中心線相重合，使帶鋼在力的作用下保持向中心移動(dòng)的趨勢，達(dá)到糾偏目的。

（2）調(diào)整轉(zhuǎn)向輥。一是帶鋼偏向操作側(cè)。將操作側(cè)的軸承座向帶鋼出口方向調(diào)整一定距離，或是將傳動(dòng)側(cè)的軸承座向帶鋼入口方向調(diào)整一定距離；二是帶鋼偏向傳動(dòng)側(cè)。將操作側(cè)的軸承座向帶鋼入口方向調(diào)整一定距離，或是將傳動(dòng)側(cè)的軸承座向帶鋼出口方向調(diào)整一定距離。

（3）調(diào)整轉(zhuǎn)向輥輥型曲線。在一般設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)向輥中部凸出2mm，在長期使用后，轉(zhuǎn)向輥凸出部位消失、摩擦系數(shù)下降并趨向光滑，出現(xiàn)帶鋼跑偏。為增加摩擦系數(shù)、延長轉(zhuǎn)向輥使用壽命，必須加大中部凸起度。經(jīng)試驗(yàn)證明，將轉(zhuǎn)向輥中部凸起度由2mm調(diào)整至5mm，可增大帶鋼張力，按照張力與偏移量成反比原理，有效減少帶鋼偏移量。

4.2 改進(jìn)擺動(dòng)門

面向帶鋼運(yùn)行方向，沿?cái)[動(dòng)門托輥中心線，調(diào)整擺動(dòng)門托輥3°。完畢后將托輥輥?zhàn)寐菟ü潭ê杆溃乐刮恢闷?。同時(shí)調(diào)節(jié)拉桿、轉(zhuǎn)臂，校正擺動(dòng)桿，使擺動(dòng)門撞輪中心線與弧形中心線保持對應(yīng)的位置尺寸，最終確保兩側(cè)擺動(dòng)門關(guān)閉時(shí)始終對齊。

4.3 定期檢查活套車和導(dǎo)軌

定期測量活套車運(yùn)行軌跡與路軌中心線的誤差，及時(shí)組織校正，確保運(yùn)行軌跡與中心線重合。經(jīng)測算，活套車車輪與導(dǎo)軌的調(diào)整數(shù)據(jù)為：活套車導(dǎo)軌，水平度誤差≦1mm、平行度誤差≦2mm；側(cè)導(dǎo)輪與導(dǎo)軌側(cè)隙為0.5mm～2mm。重點(diǎn)關(guān)注四處：一是定期檢查車輪。使用千分尺對活套車輪組檢查測量，測量時(shí)固定3點(diǎn)，每點(diǎn)輪徑相對差≦0.2mm。定時(shí)測量輪組淬硬層深度，具體標(biāo)準(zhǔn)為：車輪淬硬層深度3mm～5mm，側(cè)導(dǎo)輪淬硬層深度2mm～5mm。二是定期檢查軌道精度。每隔1m，采用掛拉線方法檢查平行情況，使用條式水平儀、板尺和激光水準(zhǔn)儀分別測量軌道水平度、標(biāo)高；根據(jù)測量數(shù)據(jù)，采用加減墊板的辦法調(diào)整軌道，墊板通過螺栓固定或焊接以緊貼軌道，防止分離；三是定期檢查運(yùn)行偏斜情況。經(jīng)測算，活套車運(yùn)行軌跡與軌道中心線的偏移誤差范圍為小于2mm。發(fā)現(xiàn)誤差超過標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，采取拆卸側(cè)導(dǎo)輪壓蓋、調(diào)松偏心輪、使用千斤頂移動(dòng)車體等辦法，將誤差調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確?；钐总囘\(yùn)行軌跡與軌道中心線符合誤差要求；四是定期檢查車體潤滑情況?；钐总嚨臓恳K在作業(yè)時(shí)，既會(huì)產(chǎn)生平面摩擦力，也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力。車體長期作業(yè)會(huì)使?fàn)恳K的軸承缺乏潤滑而受力突變，帶鋼在突變力的作用下偏移正常的移動(dòng)軌跡，出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。為避免受力突變，必須定期解開牽引繩和軸承，準(zhǔn)確測算其摩擦力變化情況，組織進(jìn)行潤滑維護(hù)保養(yǎng)，確保摩擦系數(shù)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，防止帶鋼跑偏。

4.4 定期檢測糾偏系統(tǒng)運(yùn)行情況

主要檢測以下四種情況：一是檢測糾偏輥整體外形尺寸、表面粗糙度是否符合誤差標(biāo)準(zhǔn)，凡超出標(biāo)準(zhǔn)范圍立即進(jìn)行更換；二是檢測探測頭光源是否有油污、雜物，并組織清理，避免影響糾偏精度；三是檢測糾偏中心點(diǎn)與軋制中心線的偏差，并及時(shí)標(biāo)定校正；四是檢測糾偏系統(tǒng)各零部件的性能參數(shù)和運(yùn)行情況，及時(shí)消除超標(biāo)準(zhǔn)的誤差。

4.5 優(yōu)化工藝參數(shù)

大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過對工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以在不損傷生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的前提下，盡量增大張力。按照張力與偏移量成反比原理，隨著張力增大、偏移量相應(yīng)減少，達(dá)到有效控制帶鋼跑偏的目的。下面以兩張表準(zhǔn)確標(biāo)定并列明工藝參數(shù)，供學(xué)習(xí)借鑒。

表1 活套單位張力設(shè)定參數(shù)

表2 活套鋼絲繩張力與長度匹配參數(shù)

5 結(jié)語

帶鋼跑偏是冷軋酸軋機(jī)組作業(yè)時(shí)常見問題之一，其發(fā)生原因多樣，產(chǎn)生多種負(fù)面效果。因此，從業(yè)人員在組織生產(chǎn)時(shí)，必須認(rèn)真查找導(dǎo)致帶鋼跑偏的風(fēng)險(xiǎn)隱患，科學(xué)制定并落實(shí)控制措施，以達(dá)到有效提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低安全事故率的目的，并為提升經(jīng)濟(jì)效益、打造民族品牌產(chǎn)品筑牢堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。