高速線材吐絲圈形的質(zhì)量控制

韓書(shū)棟， 劉 義， 胡 楠

（酒鋼集團(tuán)宏興股份公司煉軋廠， 甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

高速線材生產(chǎn)線生產(chǎn)的線材盤(pán)卷是將軋制成型的成品線材經(jīng)過(guò)吐絲機(jī)引導(dǎo)成圈后，層狀均勻平鋪到風(fēng)冷輥道上完成冷卻相變，再經(jīng)集卷筒收集成卷，運(yùn)輸至打包機(jī)后打包而成的盤(pán)卷。高速線材吐絲機(jī)吐出的線圈經(jīng)常不理想，即線圈呈橢圓形，或線圈偏大或偏小，在風(fēng)冷線上堆疊錯(cuò)亂、疏密不均等[1]，此類(lèi)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致線材質(zhì)量的通條穩(wěn)定性和盤(pán)卷外觀質(zhì)量較差，且尤其以小規(guī)格最為明顯。本文針對(duì)影響吐絲圈形的各類(lèi)因素及相應(yīng)的控制措施進(jìn)行了探討，并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，取得了較好效果。

1 吐絲機(jī)結(jié)構(gòu)

吐絲機(jī)是高速線材生產(chǎn)中將軋制的線材吐絲成卷以利收集的關(guān)鍵設(shè)備。其主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 吐絲機(jī)結(jié)構(gòu)

2 吐絲圈形不穩(wěn)定因素分析及解決措施

2.1 吐絲管煨管曲線

吐絲管是安裝在吐絲盤(pán)上對(duì)軋后線材引導(dǎo)成圈的導(dǎo)管，是一段呈空間錐形的螺旋曲線。吐絲管分為三段：直線段、變形段、成形段[2]。高速線材生產(chǎn)線所使用的吐絲管一般分為成品采購(gòu)或采購(gòu)專用無(wú)縫鋼管，在加熱爐加熱到一定溫度后取出，在吐絲管煨管機(jī)上煨制成吐絲管。吐絲管的加熱溫度、加熱時(shí)長(zhǎng)、煨管過(guò)程中的溫降程度、管卡子是否壓緊、煨管后拆下吐絲管時(shí)管壁殘余應(yīng)力釋放是否充足、吐絲管各段長(zhǎng)度是否標(biāo)準(zhǔn)、吐絲管出口部分曲線是否良好等因素決定了吐絲管各段曲率是否符合標(biāo)準(zhǔn)。曲率偏差會(huì)直接導(dǎo)致線材在偏差部位運(yùn)行時(shí)無(wú)法平滑過(guò)渡或出現(xiàn)集中受力的情況，也可能導(dǎo)致吐絲管入口直線段圍繞吐絲機(jī)直導(dǎo)管或軋制線出現(xiàn)偏心旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，從而使高速運(yùn)行的線材在此處出現(xiàn)多條運(yùn)行軌跡，線材運(yùn)行軌跡的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致吐絲圈形大小或形狀出現(xiàn)波動(dòng)。吐絲管示意圖如圖2 所示。

圖2 吐絲管示意圖

針對(duì)此種情況，可采取如下措施：將吐絲管的加熱溫度控制在1 030～1 080 ℃之間；加熱時(shí)長(zhǎng)控制在15～20 min，保證吐絲管溫度完全均勻化；取出吐絲管后必須立即放到煨管機(jī)上，并以最快速度開(kāi)始煨管，在此期間需多人分工配合，確定吐絲管入口段位置、煨管機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、管卡子按順序逐一快速壓緊吐絲管；保證吐絲管出口曲線的符合性；確定吐絲管各段及總長(zhǎng)符合標(biāo)準(zhǔn)；吐絲管必須再在煨管機(jī)上停留24 h 以上，以釋放殘余應(yīng)力，防止吐絲管拆下后發(fā)生自然變形。

2.2 吐絲管安裝因素

吐絲管通過(guò)采用U 形卡安裝到吐絲盤(pán)上，U 形卡是否變形、是否緊固到位以及吐絲管上變形段的定位塊是否設(shè)置合理，這都將直接關(guān)系到吐絲管在吐絲盤(pán)上的定位是否標(biāo)準(zhǔn)。因此，安裝吐絲管時(shí)必須對(duì)以上各位置的配合情況逐一進(jìn)行確認(rèn)。

2.3 吐絲管內(nèi)積灰

高溫軋件在吐絲管內(nèi)部運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的氧化鐵皮以及軋件與吐絲管之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成的磨損碎屑黏附在吐絲管內(nèi)壁上，在某一處堆積過(guò)厚便會(huì)造成軋件在此處運(yùn)行不暢，從而使運(yùn)行軌跡發(fā)生變化，引起吐絲圈形異常。

針對(duì)此種問(wèn)題，采取如下措施：要保證吐絲機(jī)入口處反向壓縮空氣能夠?qū)A送輥插件冷卻水和氧化鐵皮吹掃干凈，防止其進(jìn)入到吐絲管內(nèi)；使用0.3～0.4 MPa 的壓縮空氣，從吐絲管入口處正向吹掃吐絲管，在給吐絲管降溫的同時(shí)將吐絲管內(nèi)的冷卻水、雜物吹掃干凈。

2.4 吐絲盤(pán)振動(dòng)

吐絲盤(pán)與吐絲機(jī)空心軸之間采用面接觸配合，吐絲機(jī)空心軸軸承出現(xiàn)異常后，空心軸與吐絲盤(pán)配合的端面在與軸向垂直面上運(yùn)行的條件由二維變成震蕩三維運(yùn)行，造成吐絲管入口直線段圍繞吐絲機(jī)直導(dǎo)管或軋制線偏心旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致軋件在吐絲管內(nèi)部運(yùn)行軌跡不穩(wěn)定；此外，吐絲盤(pán)與空心軸配合面之間雜物清理不干凈還會(huì)導(dǎo)致安裝不正，這樣也會(huì)造成吐絲管直線段出現(xiàn)偏心旋轉(zhuǎn)。

針對(duì)此種現(xiàn)象，可采取如下措施：在更換吐絲盤(pán)時(shí)必須對(duì)吐絲盤(pán)和空心軸的配合面上的雜物進(jìn)行清理；在更換吐絲盤(pán)后，使吐絲盤(pán)進(jìn)行低速人工爬行，從吐絲機(jī)入口處觀察吐絲管直線段是否出現(xiàn)偏心運(yùn)動(dòng)，若吐絲盤(pán)與空心軸之間無(wú)配合問(wèn)題，則需對(duì)吐絲機(jī)軸承進(jìn)行檢查確認(rèn)。

2.5 吐絲機(jī)速度

通常針對(duì)不同規(guī)格的線材，吐絲機(jī)相對(duì)成品軋機(jī)會(huì)設(shè)置一定的正負(fù)超前量，超前量系數(shù)設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致吐絲圈形向左或向右偏移，形成橢圓圈形，該類(lèi)圈形落到風(fēng)冷輥道密集輥上時(shí)排列錯(cuò)雜不均，會(huì)影響成品通條質(zhì)量均勻性和成品包型外觀質(zhì)量。

針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，采取如下措施：將5.5～6.5 mm規(guī)格吐絲機(jī)系數(shù)控制在-1.5%～+1.5%；將7～10 mm規(guī)格系數(shù)控制在-2%～+1%；將11 mm 規(guī)格以上系數(shù)控制在-4%～0 為佳；同時(shí)應(yīng)避免系數(shù)頻繁調(diào)整造成吐絲管內(nèi)圈形軌跡發(fā)生變化情況的發(fā)生，進(jìn)而防止圈形不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。

2.6 不同規(guī)格或特定鋼種吐絲管的使用

不同規(guī)格線材應(yīng)采用不同的吐絲管，這是為了防止因線材規(guī)格原因造成吐絲管內(nèi)軌跡發(fā)生偏移而導(dǎo)致圈形不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生，但針對(duì)吐絲溫度高于900 ℃的低碳軟線鋼，可先用8～10 mm 規(guī)格的圈形較好的吐絲管進(jìn)行預(yù)磨管，在8～10 mm 規(guī)格過(guò)鋼量達(dá)到1 800 t 以上，且吐絲管內(nèi)出現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行軌跡后，該吐絲管可用于小于8 mm 以下規(guī)格低碳軟線鋼的生產(chǎn)，該種方法可有效降低低碳軟線鋼吐絲圈形波動(dòng)問(wèn)題。

2.7 軋件溫度波動(dòng)

出爐鋼坯通條溫差較大會(huì)直接造成較大的線材通條溫差。不同溫度的線材具有不同的硬度，吐絲管的變形段及成形段線材變形程度的不同也會(huì)造成吐絲管內(nèi)軌跡波動(dòng)。針對(duì)此種問(wèn)題，應(yīng)保證出爐鋼坯溫度的頭—中—尾溫差不高于35 ℃。

2.8 軋件尺寸變化

在相同軋機(jī)、吐絲機(jī)速度參數(shù)下，同規(guī)格不同時(shí)間段的線材間尺寸的差異，一是會(huì)影響吐絲機(jī)與上游軋機(jī)-線材之間的實(shí)際速度差異性，從而影響線材在吐絲管內(nèi)的運(yùn)行軌跡；二是不同尺寸的線材在吐絲管內(nèi)軌跡存在一定的差異性，尤其在變形段易出現(xiàn)額外的運(yùn)行軌跡。針對(duì)此種情況，一是要保證軋制參數(shù)及上游料型參數(shù)的穩(wěn)定性，二是同一規(guī)格軋件生產(chǎn)期間，成品尺寸偏差不能出現(xiàn)大的波動(dòng)。

2.9 夾送輥參數(shù)

針對(duì)采用微張力軋制的線材生產(chǎn)線，吐絲機(jī)前夾送輥的功能一般有夾全長(zhǎng)和尾部夾持兩種方式。夾全長(zhǎng)方式能夠有效降低軋件抖動(dòng)因素造成的吐絲管內(nèi)軌跡變化，但此種方式易造成軋件拉斷堆鋼，對(duì)軋件通條尺寸精度及均勻性要求較高。軋件尾部夾持是對(duì)脫離精軋機(jī)或減定徑失張的軋件尾部投入夾持功能，以保證尾部在經(jīng)過(guò)吐絲管時(shí)能以接近于吐絲機(jī)與軋機(jī)之間的張力而穩(wěn)定成圈。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐檢驗(yàn)及總結(jié)，對(duì)以上影響吐絲圈形的各類(lèi)因素進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化操作，有效提高了吐絲圈形的穩(wěn)定性，改善了小規(guī)格產(chǎn)品尤其是低碳軟線鋼的吐絲圈形穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。