減少低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶事故的方法

劉成榮

（山東東方明銳物資有限公司，濱州 256508）

斷帶是極薄金屬帶材常見(jiàn)的運(yùn)行事故之一。在冷軋生產(chǎn)工藝中，發(fā)生斷帶事故會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。一方面，生產(chǎn)線作業(yè)率大幅下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)被迫長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)；另一方面，斷帶使軋制的帶鋼成為廢品，大幅增加了軋輥的實(shí)際消耗量。從既往的統(tǒng)計(jì)資料看，單次事故發(fā)生后，產(chǎn)生的廢品可達(dá)到2 t 甚至更多。事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和事故帶來(lái)的間接負(fù)面影響，說(shuō)明研究斷帶事故誘因、完善事故處理程序具有重要意義。為此，相關(guān)制造廠商對(duì)現(xiàn)階段的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了綜合性分析，從設(shè)備的改造升級(jí)和工藝的優(yōu)化等角度入手，制定了改善斷帶事故風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。本文側(cè)重分析斷帶事故出現(xiàn)的主要誘因，并就如何快速處理斷帶事故、預(yù)防事故影響的進(jìn)一步擴(kuò)大提出可行建議。

1 產(chǎn)生低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶原因分析

1.1 來(lái)料缺陷

來(lái)料缺陷主要表現(xiàn)為原材料厚度不均、氧化鐵皮殘留、欠酸洗以及過(guò)酸洗等。在原材料厚度不均勻的情況下，厚度不均與浪型之間有密切關(guān)聯(lián)。自進(jìn)入冷軋開(kāi)始，原料浪型開(kāi)始出現(xiàn)明顯折疊現(xiàn)象，在積累效益的作用下會(huì)帶來(lái)斷帶風(fēng)險(xiǎn)。氧化鐵皮殘留主要見(jiàn)于熱軋工藝。如果酸洗去除效果不好，那么冷軋工藝中會(huì)迅速發(fā)生擴(kuò)展現(xiàn)象，導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)明顯的凹坑。一旦凹坑部位所受到的應(yīng)力超限，帶鋼會(huì)面臨斷帶危險(xiǎn)。酸洗來(lái)料鋸齒邊會(huì)增加斷帶風(fēng)險(xiǎn)。鋸齒邊形成與多種因素有關(guān)，如剪刃的間隙太大、剪刃上有缺口等。而在冷軋工藝中，帶鋼會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，并在張力作用下迅速增加而導(dǎo)致鋼帶斷裂[1]。

1.2 軋件跑偏

軋件跑偏主要與來(lái)料的厚度不均勻、酸洗卷取張力過(guò)小以及自動(dòng)發(fā)電控制（Automatic Gain Control，AGC）等多種因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，部分原料會(huì)在軋制過(guò)程中突然出現(xiàn)邊浪，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整，將出現(xiàn)軋件跑偏現(xiàn)象。從軋制過(guò)程的影響因素來(lái)看，除了邊浪問(wèn)題外，張力太小。帶鋼與卷取機(jī)中心線不對(duì)中、卷取機(jī)與軋輥軸線不平行等問(wèn)題，均會(huì)影響到帶鋼的受力情況，繼而導(dǎo)致帶鋼朝著某一方向傾斜[2]。

1.3 操作失誤和不當(dāng)

人為操作不當(dāng)是導(dǎo)致斷帶事故不容忽視的誘因。梳理既往的事故報(bào)告，人為操作層面的誘因主要集中在以下層面：（1）軋制力與軋制速度設(shè)定不合適；（2）彎輥力大小沒(méi)有根據(jù)軋制力的大小進(jìn)行調(diào)整；（3）來(lái)料溢出邊、鋸齒邊檢查不仔細(xì)；（4）軋制力與張力給定不匹配；（5）主操與機(jī)前或機(jī)后配合不默契；（6）機(jī)前或者機(jī)后未找正輥縫造成勒輥；（7）軋輥粗糙度選擇不合適。

1.4 設(shè)備故障原因?qū)е碌臄鄮?/h3>

軋機(jī)區(qū)域的儀器設(shè)備眾多，其中包括多種輔助設(shè)備運(yùn)行的檢測(cè)儀器，負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)設(shè)備運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。檢測(cè)儀器的運(yùn)行對(duì)冷軋工藝和生產(chǎn)效率有重要影響。以入口測(cè)厚儀為例，儀器出現(xiàn)故障后，在有厚度波動(dòng)較大的原材料進(jìn)入流水線后，軋機(jī)AGC 不能有效識(shí)別并做出響應(yīng)，將埋下巨大的安全隱患[3]。

2 減少低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶事故的方法

2.1 預(yù)防來(lái)料缺陷的措施

來(lái)料缺陷的常見(jiàn)表現(xiàn)是厚度不均勻和有明顯浪型等。操作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格檢查熱軋卷，仔細(xì)觀察是否有材料厚度不均勻現(xiàn)象，帶鋼是否有邊浪、中浪等問(wèn)題。酸洗過(guò)程中需注意預(yù)防過(guò)酸洗、欠酸洗等問(wèn)題。針對(duì)來(lái)料缺陷，酸洗機(jī)組需要及時(shí)做好相關(guān)信息記錄，并及時(shí)反饋至軋機(jī)，從而根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整軋制過(guò)程的相關(guān)參數(shù)。

2.2 解決軋制時(shí)軋件跑偏

軋件跑偏受多種因素的影響，擬采取以下措施：（1）加強(qiáng)來(lái)料質(zhì)量的檢測(cè)，重點(diǎn)檢查厚度、尺寸等是否正常；（2）密切留意軋制力變化，在軋制力明顯變化時(shí)及時(shí)調(diào)整張力；（3）軋機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)后重啟時(shí)，需要重新壓靠；（4）優(yōu)化軋輥磨削工藝，控制錐度在0.005 mm 以內(nèi)。

2.3 解決操作失誤造成的斷帶

以單機(jī)可逆為例，一般采用6 個(gè)道次的軋制工藝。

2.3.1 第一道次軋制

第一道次預(yù)防斷帶的重點(diǎn)是防止勒輥和偏車(chē)，同時(shí)要找準(zhǔn)機(jī)前輥縫。操作上宜選用大的前張力與大的彎輥力（正彎），因?yàn)榈谝坏来蝸?lái)料的板帶的厚度特點(diǎn)是中間厚兩邊薄，像一個(gè)“腰鼓”。這種情況下前張力小或彎輥力小很容易跑偏，且大的彎輥力可以減小板帶中間比兩邊厚差的絕對(duì)值。一般情況下，開(kāi)坯5 ～11 kg·mm-2的前單位張力可以任意取值，后張力宜采用小于酸洗工序卷取張力1 t 左右的模式。

2.3.2 第二道次軋制

第二道次預(yù)防斷帶的重點(diǎn)依然是防止勒輥和偏車(chē)。操作上宜選用大的前張力與大的彎輥力（正彎），因?yàn)榈诙来蝸?lái)料“腰鼓型”的厚度特性還未改變。第二道次前單位張力7 ～16 kg·mm-2可以任意取值，后單位張力3 ～8 kg·mm-2可以任意取值。前張拖著后張跑，不容易打滑。

2.3.3 第三道次軋制

第三道次軋制時(shí)，“腰鼓型”的厚度特性得到有效控制，輥縫比前兩道次好找。彎輥力追求越低越好。第三道次張力模式依然是“前張拖著后張跑”，可有效防止發(fā)生打滑的現(xiàn)象。

2.3.4 第四道次軋制

第四道次軋制時(shí)，彎輥力追求越低越好。前單位張力宜選擇10 ～15 kg·mm-2。前單位張力越大板形越好，有利于采用小的彎輥力。在尾部降速段時(shí)可適當(dāng)增加前張力，有利于優(yōu)化尾部板形。因?yàn)檫@時(shí)候隨著速度的再降低，軋制力會(huì)升高，邊部會(huì)產(chǎn)生邊浪。前張大了扯緊點(diǎn)兒能防止形成邊浪，更不用增加很大的彎輥力。后單位張力依據(jù)軋制力選擇。后單位張力能小盡量小，以減輕帶鋼“裂邊”。

2.3.5 第五道次軋制

第五道次軋制時(shí)，彎輥力追求越低越好。頭尾板形越平直越好，有利于六道次起車(chē)與收尾的板形控制。

前單位張力宜選擇8 ～13 kg·mm-2。頭部起車(chē)可以選用10 ～11 kg·mm-2，有利于機(jī)后減小彎輥調(diào)整板形。一般卷徑650 mm 左右，恢復(fù)到8 kg，防止軋制力降下來(lái)后前張較大而拉斷出口。尾部控制中，一般在降速開(kāi)始時(shí)前張力開(kāi)始適當(dāng)增加。分臺(tái)階上限可以給到13 kg·mm-2。

五道次頭尾前張力增加需要注意以下事項(xiàng)。第一，起車(chē)時(shí)，大的前張力要建立在機(jī)后操作給定的彎輥力不太大的情況下。如果發(fā)現(xiàn)起車(chē)時(shí)機(jī)后已經(jīng)將彎輥力給滿，這種情況前張力選擇低一些。第二，收尾時(shí)前張力增加，最好是機(jī)后主動(dòng)提醒主操增加。但是，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)后在劇烈增加彎輥力，此種情況保持現(xiàn)有的前張力水平即可，否則加張力很容易在大彎輥力的作用下集中在帶鋼邊部造成拉斷。第三，主操與機(jī)后配合非常重要。五道次主操與機(jī)后配合情況，如圖1 所示。根據(jù)第五道次軋制收尾張力特點(diǎn)，從消除缺陷、提高操作技能方面制定斷帶預(yù)防措施，斷帶率由1—4 月份平均的1.12%降低至11 月份的0.30%以下。

五道次后，單位張力宜選擇15 ～25 kg·mm-2。一般由軋制力大小決定后單位張力的大小。原則上，后單位張力超過(guò)25 kg·mm-2會(huì)增加入口拉斷帶的風(fēng)險(xiǎn)。

受起車(chē)與降速段乳化液潤(rùn)滑特性差的影響，所有卷頭尾軋制力都要大于正常軋制段，此時(shí)要適當(dāng)增加后張力。

此外，研究表明乳化液最好的潤(rùn)滑狀態(tài)為600 ～800 m·min-1車(chē)速時(shí)，低于600 m·min-1靠軋輥旋轉(zhuǎn)帶入帶鋼咬入?yún)^(qū)的乳化液量小，起不到很好的潤(rùn)滑作用。因此，600 m·min-1以內(nèi)速度時(shí)，對(duì)應(yīng)的軋制力要高于600 ～800 m·min-1時(shí)對(duì)應(yīng)的軋制力。但是，超過(guò)800 m·min-1時(shí)，因?yàn)閷?duì)軋輥的冷卻跟不上而造成軋輥壓扁，咬入弧長(zhǎng)度增加造成軋制力越軋?jiān)酱?。此時(shí)，需通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)速度來(lái)控制軋制力[4]。

2.3.6 第六道次軋制

原則上，第六道次軋制時(shí)，彎輥力追求越低越好。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況，在整個(gè)軋制過(guò)程中，鋼卷在第六道次的彎輥力最大，所以所有斷帶中第六道次斷帶比例是最高的。

六道次想要減少斷帶，必須控制好五道次邊部缺陷的檢查。五道頭尾板形控制是關(guān)鍵，需要操作者務(wù)必按第五道軋制注意事項(xiàng)操作。

六道次前單位張力宜選擇7 ～8 kg·mm-2。因?yàn)榱来问浅善返来?，為了控制“塌心”缺陷，六道次前張力選擇不宜過(guò)大。但是，起車(chē)軋制力高出口板形不好控制時(shí)，在卷徑600 mm 范圍內(nèi)，前單位張力可以給到10 kg·mm-2以內(nèi)。軋制到尾部降速段，軋制力剛開(kāi)始明顯上漲而機(jī)前彎輥力未增加時(shí)，主操可以適當(dāng)增加單位前張力，上限為11 kg·mm-2。六道尾部最好由機(jī)前提醒主操適當(dāng)增加前張力，而不是機(jī)前自己加彎輥。

2.4 解決設(shè)備故障原因?qū)е碌臄鄮?/h3>

加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢與維護(hù)是減少斷帶的又一重要途徑，一般需要對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)。AGC方面需要加強(qiáng)位移傳感器導(dǎo)線、伺服閥插頭及導(dǎo)線、卸荷閥插頭及導(dǎo)線的防水防護(hù)。AGC 液壓回路要經(jīng)常過(guò)濾液壓油品，定期更換回油濾芯。在測(cè)厚儀方面，要保證每班至少校準(zhǔn)2 次，并經(jīng)常檢查壓縮機(jī)供水情況。在編碼器方面，要定期進(jìn)行誤差測(cè)試。對(duì)重點(diǎn)部位的一系列維護(hù)是控制設(shè)備故障造成斷帶的重要保障[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)斷帶的分析，找出了斷帶原因，制定了相應(yīng)的解決方法和防范措施。不斷驗(yàn)證這些方法和措施，既加速了冷軋調(diào)試進(jìn)度，也為冷軋薄板順利投產(chǎn)發(fā)揮了有效作用，大幅降低了冷軋廠低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶率，可達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)廠家的斷帶率（斷帶率1%左右）水平，提高了產(chǎn)品成材率，減少了軋輥消耗。