基于迷你軋機(jī)開發(fā)Ф5.5線材的生產(chǎn)實(shí)踐

吳亞東　張春龍

摘要：國內(nèi)某國產(chǎn)高線引進(jìn)進(jìn)口迷你軋機(jī)，作為產(chǎn)線提產(chǎn)的途徑，針對改造后的產(chǎn)線，為承接小規(guī)格產(chǎn)能，在開發(fā)Ф5.5線材的過程中，經(jīng)過多次優(yōu)化完善，確保了小規(guī)格Ф5.5線材的生產(chǎn)順行，為目前國內(nèi)眾多迷你軋機(jī)產(chǎn)線開發(fā)Ф5.5生產(chǎn)提供了參考。

關(guān)鍵詞：迷你軋機(jī)；Ф5.5線材；工藝優(yōu)化

0 前言

某大型鋼鐵企業(yè)在2011年、2012年分別建設(shè)投產(chǎn)了5條高速線材生產(chǎn)線，其中2條線為進(jìn)口線，3條線為國產(chǎn)哈飛線，年產(chǎn)能力300萬噸。在原有國產(chǎn)高線的基礎(chǔ)上，在2016年又分別在其中的2條國產(chǎn)高線上改造增加了進(jìn)口迷你軋機(jī)（見圖1），按照以規(guī)格為基準(zhǔn)的專業(yè)化分工組織生產(chǎn)，一段時(shí)間內(nèi)比較順暢，但隨著公司品種結(jié)構(gòu)的開發(fā)和轉(zhuǎn)型，5條高線的現(xiàn)有產(chǎn)線規(guī)格分工和品種開發(fā)出現(xiàn)了很大的矛盾。

１ 問題的提出

按照迷你軋機(jī)投產(chǎn)以后的生產(chǎn)規(guī)格組織，2條配有迷你軋機(jī)的產(chǎn)線以盤螺和普通線材為主，線材的規(guī)格以Ф6.5、Ф8.0、1Ф0.0、Ф12.0等為主，另一條國產(chǎn)線為Ф6.5為主，兩條進(jìn)口線中，一條為Ф5.5為主，一條以Ф8.0-25的大規(guī)格為主（具體產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)格如下表1）。

但是隨著公司品質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的推進(jìn)，需要開發(fā)胎圈、簾線用鋼等品種鋼，逐步縮小迷你產(chǎn)線的盤螺產(chǎn)量，且按照公司推進(jìn)的計(jì)劃，簾線用鋼的目標(biāo)產(chǎn)量月產(chǎn)3萬噸，而原有的一條以生產(chǎn)Ф5.5為主的進(jìn)口線（1#線）產(chǎn)能有限，為發(fā)揮產(chǎn)線優(yōu)勢、有效開發(fā)胎圈、簾線用鋼等品種鋼，勢必需要把其中的部分品種轉(zhuǎn)移到其他產(chǎn)線生產(chǎn)，留出生產(chǎn)簾線用鋼的產(chǎn)能空間，為此公司提出需要在迷你產(chǎn)線上開發(fā)生產(chǎn)規(guī)格為Ф5.5的線材，品種以硬線鋼、低碳鋼、焊絲鋼等為主。

在此背景下，迷你產(chǎn)線在2017年初開始確定開發(fā)Ф5.5小規(guī)格。

２ 項(xiàng)目的實(shí)施

配有迷你軋機(jī)的產(chǎn)線在2017年初，討論確定了基于迷你軋機(jī)生產(chǎn)Ф5.5的計(jì)劃等，由于迷你開發(fā)生產(chǎn)Ф5.5的現(xiàn)有資料很少，所以參考相應(yīng)的僅有信息[1-2]，立足自我開發(fā)、改進(jìn)、完善，產(chǎn)線開發(fā)團(tuán)隊(duì)從工藝分析、工裝準(zhǔn)備、軋制程序、導(dǎo)衛(wèi)對中模板等系列工作出發(fā)，逐項(xiàng)落實(shí)。

2.1 生產(chǎn)Ф5.5的工藝分析

1）現(xiàn)有工藝不能滿足Ф5.5的生產(chǎn)，Ф5.5的粗中軋孔型系列和現(xiàn)有的工藝不一樣，需要重新加工孔型；

2）基于迷你軋機(jī)生產(chǎn)Ф5.5， 由于Ф5.5的規(guī)格小，速度高，軋線生產(chǎn)等故障多，軋線后區(qū)的水箱噴嘴、導(dǎo)槽的內(nèi)孔尺寸的確定很重要；

3）基于迷你開發(fā)生產(chǎn)Ф5.5，不同鋼種的迷你軋機(jī)入口溫度有較明顯的差異，迷你軋機(jī)前后的水箱導(dǎo)槽布置的空間有限，尤其是迷你軋機(jī)到吐絲機(jī)之間的距離較短，既要保證迷你軋機(jī)入口溫度，又要確保迷你軋機(jī)后的水箱冷卻效果，需要摸索；

2.2 工裝的準(zhǔn)備

不僅僅粗中軋的孔型系列不一樣，預(yù)精軋、精軋機(jī)等都需要重新開新孔型，相應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)、導(dǎo)輪、導(dǎo)尖等需要全部準(zhǔn)備，尤其是迷你軋機(jī)后的水箱噴嘴導(dǎo)槽的內(nèi)孔規(guī)格的選擇，會對生產(chǎn)影響較大。

2.3 軋制程序、電氣自動化等確認(rèn)

重新制定軋制表，查找電控程序中的程序邏輯順序，是否滿足Ф5.5的生產(chǎn)需要。

３ 基于迷你軋機(jī)的Ф5.5開發(fā)生產(chǎn)及問題

經(jīng)過充分準(zhǔn)備后進(jìn)行調(diào)試生產(chǎn)，并在后續(xù)逐漸增加計(jì)劃，該規(guī)格的開發(fā)還比較順利，連續(xù)幾個(gè)月的產(chǎn)量連續(xù)上升，見圖2。

生產(chǎn)的鋼種也從低碳的Q195逐步擴(kuò)大到焊絲、硬線鋼，見圖3：

雖然產(chǎn)量明顯提高，但反映出來的問題不少，直接制約了生產(chǎn)順行和穩(wěn)定。

3.1 成品“飛機(jī)料”

在成品頭部或者通條出現(xiàn)大的耳子，俗稱“飛機(jī)料”（見圖4、圖5），這個(gè)現(xiàn)象引發(fā)的生產(chǎn)故障最多。

3.2 水箱內(nèi)的成品頭部掉渣，紅鋼經(jīng)過時(shí)阻力增加，引起生產(chǎn)故障，經(jīng)常出現(xiàn)迷你軋機(jī)的廢品箱堆鋼（見圖6）。

3.3 發(fā)生堆鋼故障后迷你的廢品箱冷條較多。

3.4 輥環(huán)過鋼量偏低，輥環(huán)的孔型內(nèi)表面容易出現(xiàn)裂紋、粗糙。

3.5 成品吐絲的尾部圈型差，容易出現(xiàn)扁尾、打火花。

3.6 硬線鋼生產(chǎn)，在斯泰爾摩輥道上容易出現(xiàn)線圈“倒插”，影響集卷的順利操作。

3.7 成品頭尾尺寸超差的圈數(shù)偏多，多的達(dá)到30-40圈，造成剪頭尾工作量增加，成材率降低到96%以下。

４ 問題的分析及解決

4.1 成品“飛機(jī)料”的解決辦法

飛機(jī)料產(chǎn)生原因分析：主要是紅鋼頭部溫度高，迷你的機(jī)架間距大，造成在成品機(jī)架入口倒鋼引起。

為此： 1）迷你軋機(jī)的入口滑動導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)孔改小，靠近輥環(huán)的導(dǎo)衛(wèi)出口從梅花形改為錐面，使得導(dǎo)衛(wèi)更靠近輥環(huán)，2）成品機(jī)架入口滾動導(dǎo)衛(wèi)的插入件高度改小，導(dǎo)尖內(nèi)寬也同步減小，適當(dāng)收小導(dǎo)衛(wèi)的導(dǎo)輪開口度，以增加對紅鋼的扶持力，3）加長迷你軋機(jī)出口導(dǎo)衛(wèi)的長度（原來的導(dǎo)衛(wèi)設(shè)置，第一架出口導(dǎo)衛(wèi)和第二架進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)之間的間隙比較大，達(dá)到20cm多，為此合理加長 ，延長了導(dǎo)衛(wèi)對紅鋼的夾持距離，明顯降低了紅鋼頭部在此間隙中的扭轉(zhuǎn)），經(jīng)過相關(guān)導(dǎo)衛(wèi)參數(shù)的修改完善，這種飛機(jī)料基本消失。

4.2 成品頭部掉渣的解決

分析頭部掉渣產(chǎn)生的原因，主要是從精軋機(jī)出來的紅鋼頭部有開花、異常變形等，經(jīng)過迷你前的水箱、導(dǎo)槽，再經(jīng)過迷你軋機(jī)的2道次變形（從工藝角度，經(jīng)過精軋機(jī)8個(gè)道次的軋制，應(yīng)該有飛剪切頭后再進(jìn)入迷你軋機(jī)）頭部發(fā)黑的部分在運(yùn)行中掉入水箱噴嘴內(nèi)，而且跟蹤發(fā)現(xiàn)，頭部渣子掉落的位置基本固定，都在迷你軋機(jī)后的第一個(gè)水箱的第1—2個(gè)噴嘴處。

為此：1）把水箱的頭部不冷段設(shè)定優(yōu)化，水箱的控制程序參數(shù)優(yōu)化，控制出鋼節(jié)奏，減少水箱殘留水對下一支鋼的頭部影響，避免紅鋼的頭部冷卻，2）原有的國產(chǎn)精軋機(jī)機(jī)架間水冷導(dǎo)衛(wèi)是常開的，為了避免冷卻水對紅鋼頭部的冷卻影響，在冷卻水的供水管上增加電磁閥，確保紅鋼頭部經(jīng)過精軋機(jī)時(shí)關(guān)閉機(jī)架間的水冷導(dǎo)衛(wèi)的冷卻水，經(jīng)過延時(shí)再打開，3）在迷你軋機(jī)后的第一個(gè)水箱入口導(dǎo)槽間隙中，增加氣吹，使得經(jīng)過迷你軋機(jī)變形后的頭部易掉落但還沒有掉落的低溫渣子提前在水箱進(jìn)口前的導(dǎo)槽間隙間掉落下，減少了水箱噴嘴中的掉落量，4）生產(chǎn)Ф5.5期間，針對此現(xiàn)象，利用停機(jī)檢查、換輥環(huán)、導(dǎo)衛(wèi)時(shí)，把水箱打開檢查，發(fā)現(xiàn)有掉渣及時(shí)清理，通過以上措施，目前因水箱掉渣引起的堆鋼事故減為零。

4.3 優(yōu)化電控程序，減少迷你軋機(jī)廢品箱的堆鋼冷條量

1）增加迷你軋機(jī)的“魚線”經(jīng)過路線，盡可能提前檢測到堆鋼信號，2）修改程序中的迷你軋機(jī)前卡斷剪的動作順序，盡可能縮短相應(yīng)時(shí)間，減少冷條量。

4.4 改善迷你軋機(jī)咬鋼條件，避免迷你咬鋼不進(jìn)的生產(chǎn)故障

現(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)多次迷你軋機(jī)咬鋼不進(jìn)，都是因?yàn)榧t鋼頭部“肥頭”引起，尺寸偏大，造成第一機(jī)架不能順利咬入而發(fā)生堆鋼事故，為此，1）減小精軋機(jī)的出口紅鋼尺寸，在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上收小迷你來料的紅鋼面積5%-10%，適當(dāng)放大第一機(jī)架的輥縫，2）在現(xiàn)有孔型基礎(chǔ)上，適當(dāng)改變第一機(jī)架的孔型寬高比，便于咬鋼順利［3］，3）同時(shí)，對迷你軋機(jī)的動態(tài)速降補(bǔ)償值和時(shí)間做優(yōu)化，避免咬鋼瞬間的堆鋼事故，目前迷你軋機(jī)咬鋼不進(jìn)現(xiàn)象已消除。

4.5 優(yōu)化輥環(huán)牌號選擇，提高過鋼量

按照原來的設(shè)想，輥環(huán)的直徑加大，同樣的成品軋制速度，輥環(huán)的轉(zhuǎn)速降低了，則過鋼量會提高，但實(shí)際上，由于迷你入口的紅鋼溫度相對原來精軋機(jī)生產(chǎn)降低明顯，輥環(huán)過鋼量達(dá)不到理想狀態(tài)，而且國內(nèi)目前8寸輥環(huán)生產(chǎn)Ф5.5產(chǎn)品的輥環(huán)牌號選擇沒有參考，為此和輥環(huán)廠家交流、試用，確定了相應(yīng)牌號，輥環(huán)過鋼量顯著提高，生產(chǎn)焊絲鋼，過鋼量從起初的30支左右提高到150支左右，最高可接近200支（約470噸），其他鋼種也有較明顯的提高 。

4.6 提高吐絲機(jī)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，改善吐絲尾部質(zhì)量

以前生產(chǎn)的規(guī)格以Ф6.5以上的為主（該2條迷你產(chǎn)線Ф6.5的生產(chǎn)比例也不是很高），吐絲尾部圈型對生產(chǎn)順行的影響不明顯，但對于Ф5.5生產(chǎn)，這個(gè)問題成為一個(gè)主要矛盾，經(jīng)常出現(xiàn)尾部圈型嚴(yán)重變形，吐絲尾部打火花，甚至尾部甩成幾段，掉落在輥道上，造成在斯泰爾摩輥道上運(yùn)行卡阻，集卷難于落下、嚴(yán)重時(shí)打斷的斷料卡在吐絲機(jī)下面的密排輥道中，造成傳動鏈條斷而引發(fā)更嚴(yán)重的生產(chǎn)故障［4］。為此，對照吐絲機(jī)的圖紙要求和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)吐絲機(jī)的防護(hù)罩因長期磨損和吐絲盤的間隙太大，大的達(dá)到6 mm～8 mm，而圖紙標(biāo)準(zhǔn)此間隙不超過3.0 mm，為此，提高吐絲機(jī)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，利用檢修時(shí)間，通過手動盤吐絲盤，循著吐絲盤上的導(dǎo)向板運(yùn)行軌跡，用專用的量塊，檢測間隙，按磨損程度，逐點(diǎn)進(jìn)行堆焊打磨，確保了吐絲尾部圈型，避免的吐絲故障。

4.7 優(yōu)化斯泰爾摩風(fēng)冷線運(yùn)行效果

1）Ф5.5的小規(guī)格生產(chǎn)，由于鋼種差異大，斯泰爾摩的輥道速度基本是兩個(gè)極端，生產(chǎn)焊絲鋼時(shí)，工藝要求輥道速度越低越好，生產(chǎn)硬線鋼時(shí)，輥道速度又很高，為此產(chǎn)線維護(hù)人員對輥道的鏈條漲緊進(jìn)行完善 、減少輥道軸承座的晃動，確保在極限輥道速度時(shí)，輥道仍能平穩(wěn)運(yùn)行（原來低速運(yùn)行時(shí)，輥道有明顯地打頓停滯現(xiàn)象，造成在斯泰爾摩輥道上運(yùn)行的線圈不均勻），在生產(chǎn)高碳鋼時(shí)，輥道速度較快，又易出現(xiàn)倒插等現(xiàn)象（原來速度快時(shí)，稍有故障，輥道上的線圈就出現(xiàn)倒插，造成集卷困難，嚴(yán)重時(shí)，線圈就像滾雪球一樣隆起，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)故障），為此在原有工藝參數(shù)下，摸索出一組合理的速度配比，基本消除了此問題［5］。2）在運(yùn)行中，跟蹤輥道上出現(xiàn)倒插的點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)第2-5段輥道速度明顯不一樣，這區(qū)域的輥道速度按照設(shè)定原則，都是后一段快于前一段，而同一段內(nèi)，速度應(yīng)該是一樣的，但現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)同一段內(nèi)，后半段肉眼可見速度低于前半段，在此點(diǎn)出現(xiàn)倒插，為此，一是增加相變結(jié)束以后的輥速，以把已形成的倒插拉開，二是把現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的同一段前后輥速不一的輥道傳動進(jìn)行改造，把前半段的傳動齒輪外徑適當(dāng)增加，增加齒數(shù)，從而使得前半段的輥道速度相應(yīng)減小，避免了此處線圈形成倒插。3）在斯太爾摩輥道上增加糾偏輥，改進(jìn)線圈運(yùn)行的對中［6］。

4.8 進(jìn)一步優(yōu)化軋線堆拉關(guān)系［7］，減少成品頭尾尺寸超差、耳子的圈數(shù)。

由于迷你軋機(jī)和精軋機(jī)之間沒有活套等調(diào)整張力，為確保生產(chǎn)順行，這兩個(gè)機(jī)組之間一般都設(shè)定有一定的張力，但是此張力的存在又把前道工序的張力造成的紅鋼頭尾尺寸差異放大，為此，一是在現(xiàn)場利用冷條在正常過鋼時(shí)輕微挑動紅鋼，判定其張力大小，二是在主控臺HMI畫面上增加迷你和精軋機(jī)之間張力系數(shù)顯示，通過現(xiàn)場和控制臺之間的溝通，進(jìn)一步調(diào)整張力大小，三是進(jìn)一步調(diào)整前道工序的堆拉關(guān)系，完善活套的套高設(shè)定，減少前道工序存在的張力對后道次的影響和疊加，目前從尺寸角度出發(fā)，頭尾剪切的圈數(shù)可以控制在目標(biāo)以內(nèi) 。

5 結(jié)論

通過多次生產(chǎn)、工藝、設(shè)備、自動化等方面的改進(jìn)、改善，目前基于迷你軋機(jī)開發(fā)Ф5.5的生產(chǎn)已趨于穩(wěn)定，班產(chǎn)日產(chǎn)穩(wěn)步提高，堆鋼次數(shù)明顯減少，最好的指標(biāo)可以連續(xù)生產(chǎn)1周，沒有發(fā)生一次堆鋼故障，終軋速度可以穩(wěn)定在100 m/s，最高班產(chǎn)692噸 ，日產(chǎn)突破1 300噸，成材率達(dá)到97.3%， 原來困擾生產(chǎn)、質(zhì)量的問題都基本得到解決和控制，為公司品種結(jié)構(gòu)升級轉(zhuǎn)型承接原來進(jìn)口線生產(chǎn)的Ф5.5產(chǎn)能做出了貢獻(xiàn)，也為目前國內(nèi)多條國產(chǎn)線增加迷你軋機(jī)生產(chǎn)小規(guī)格線材提供了經(jīng)驗(yàn)。

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