四切分軋制Φ12螺紋常見的事故分析及處理措施

趙曉軍,朱鴻鵬,樊繼程

(新疆伊犁鋼鐵有限責(zé)任公司)

前言

伊犁鋼鐵有限責(zé)任公司棒材機(jī)組2012年7月建成投產(chǎn),設(shè)計(jì)產(chǎn)能100萬(wàn)t/年。為了滿足市場(chǎng)需求進(jìn)一步釋放產(chǎn)能,于2015年開發(fā)Φ12mm四切分軋制技術(shù),經(jīng)過(guò)近一年的調(diào)試摸索已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn),四切分相關(guān)軋制應(yīng)用于生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過(guò)程中,因發(fā)生軋件沖成品架出口及精切架次沖出口的纏輥、飛條事故,造成停機(jī),使工序成本大幅上升。為此,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)四線切分軋制Φ12mm熱軋帶肋鋼筋常見問(wèn)題進(jìn)行分析,制定解決措施。

1 棒材機(jī)組裝備及產(chǎn)品規(guī)格

棒材機(jī)組采用蓄熱式步進(jìn)梁式加熱爐加熱,軋鋼組共有18架軋機(jī),分粗軋、中軋及精軋機(jī)組,全部為無(wú)牌坊短應(yīng)力線軋機(jī)組成,平立交替布置。14V/H、16V/H、18V/H為平立可轉(zhuǎn)換式機(jī)架,用于小規(guī)格螺紋鋼筋的切分軋制,各架軋機(jī)均由交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。整個(gè)軋線采用全連續(xù)軋制,1H軋機(jī)～11H軋機(jī)采用微張力軋制,在11H軋機(jī)和12V軋機(jī)之間、12V軋機(jī)和13H軋機(jī)之間及精軋機(jī)組各架軋機(jī)之間均設(shè)置立活套,實(shí)行無(wú)張力控制軋制。步進(jìn)齒條式冷床面積10×120(m),固定上切式850 t冷剪剪切6000～12000(mm)定尺。產(chǎn)能及產(chǎn)品規(guī)格見表1。

2 問(wèn)題的提出

生產(chǎn)Φ12螺紋四切分軋制技術(shù)相較于三切分雖然在臺(tái)時(shí)產(chǎn)量上得到大幅提升,但因四切分工藝的工裝功能精度、準(zhǔn)備、導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整、張力的干預(yù)、料型控制以及坯料同溫差等制造過(guò)程的控制要求較高。微調(diào)整、勤調(diào)整控制難度增大。產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生,尤其是軋件沖成品架出口及精切架次沖出口的纏輥、飛條事故造成生產(chǎn)停頓使工序成本大幅上升?，F(xiàn)就常見的問(wèn)題進(jìn)行如下分析。

2.1 四線落差

四切分落差表現(xiàn)為四根軋材金屬流動(dòng)體積不一致,軋件幾何尺寸不一致,產(chǎn)生的重量偏差、力學(xué)性能差異較大,在軋制過(guò)程中落差較大時(shí),K3至K1出口處更會(huì)較大幾率出現(xiàn)堆鋼事故,同時(shí)在定尺剪切過(guò)程中切損較大,人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工序成本都會(huì)增大。

落差的大小取決帶孔型軋制時(shí)槽孔周邊各點(diǎn)軋輥的圓周線速度不同。但由于軋件的整體性和外端的作用軋件斷面上各點(diǎn)又必須以同一速度出軋槽,這就必然引起槽孔周邊各點(diǎn)的前滑值不一致,所以導(dǎo)致軋件的延伸與寬展不盡相同。而前滑是指軋制過(guò)程中,被軋金屬的出口速度大于軋輥圓周速度的現(xiàn)象,其描述參數(shù)稱為前滑值。前滑是軋制時(shí)金屬縱向延伸和摩擦力作用的結(jié)果。其百分?jǐn)?shù)表達(dá)式為:

式中:Sh-前滑值;

V-圓周線速度,m/s;

V1-軋件出口線速度,m/s。

變形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)速度與軋輥水平速度如下圖1所示。

圖1 變形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)示意圖

研究前滑對(duì)于連續(xù)軋制尤其是帶孔型軋制具有重大意義。

2.2 軋件成品架出口飛條

主要是軋件頭部經(jīng)過(guò)K1道次軋制彎曲或頭部不易脫槽發(fā)生彎曲后頂撞出口導(dǎo)衛(wèi)舌尖,軋件頭部受到外力作用后即發(fā)生頭部波浪彎或頭部對(duì)折,隨著軋制的進(jìn)行出口導(dǎo)衛(wèi)舌尖被打斷,發(fā)生飛條或順著軋制方向阻塞過(guò)管里將出口導(dǎo)衛(wèi)頂?shù)簟?/p>

首先軋件經(jīng)K3道次切分后若邊線料欠充滿或過(guò)充滿產(chǎn)生耳型,四根軋件的頭部呈現(xiàn)不規(guī)則三角形,在經(jīng)過(guò)K2、K1道次變形時(shí)因軋件頭部不規(guī)整導(dǎo)致金屬流動(dòng)體積不一致,沿著K2道次槽口方向發(fā)生鐮刀彎和耳型,此時(shí)變形的軋件頭部經(jīng)過(guò)扭轉(zhuǎn)后進(jìn)入K1道次易產(chǎn)生彎曲導(dǎo)致飛條或纏輥事故。且軋件頭部越尖銳或大耳型經(jīng)K2、K1道次后越彎曲。

第二K4前道次產(chǎn)生的軋件彎頭或因K4進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開口度調(diào)整不當(dāng)產(chǎn)生的彎頭經(jīng)過(guò)K3撕開后軋件頭部也不規(guī)整,經(jīng)過(guò)K2、K1道次后產(chǎn)生彎曲也會(huì)發(fā)生出口飛條或纏輥事故。

成品架次帶有標(biāo)識(shí)的軋輥在銑槽時(shí)必須與另一支保持一致,因?yàn)樯?、下輥不能保持一致?huì)因金屬流動(dòng)體積不一致,變形量大的一側(cè)軋件會(huì)流向變形量小的一側(cè),也易發(fā)生K1打舌尖事故。

2.3 軋件沖切分導(dǎo)衛(wèi)

軋件沖切分導(dǎo)衛(wèi)表現(xiàn)為經(jīng)K3道次后軋件頭部未按照既定孔型進(jìn)入下游通道阻塞在刀片至K2進(jìn)口區(qū)間將切分導(dǎo)衛(wèi)頂?shù)簟?/p>

其主要原因有:

(1)K4、K3進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開口度調(diào)整不當(dāng)軋件出K4時(shí)發(fā)生側(cè)彎或單側(cè)起耳型導(dǎo)致K3切偏產(chǎn)生三角頭或頂出口;

(2)K4、K3進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)未垂直對(duì)正軋槽軋件頭部發(fā)生側(cè)彎導(dǎo)致K3切偏產(chǎn)生三角頭或頂出口;

(3)K4、K3軋輥輥縫較小,軋件經(jīng)K3時(shí)已經(jīng)撕開,某二根軋件進(jìn)入同一孔型;

(4)K4、K3軋輥有軸向輥錯(cuò)軋件從K3出來(lái)后發(fā)生扭轉(zhuǎn)頂在刀片上;

(5)K4槽口欠充滿不規(guī)整或K4、K3過(guò)充滿產(chǎn)生耳型,邊線刮擦切分導(dǎo)衛(wèi)側(cè)壁,邊線軋件與某一中線料進(jìn)入同一孔型;

(6)K4、K3切分契掉肉嚴(yán)重,切分輪撕不開軋件將出口頂?shù)?

(7)切分輪或刀片損壞軋件未能撕開;

(8)切分輪間隙過(guò)大依靠大片撕開軋件,切分輪間隙過(guò)小軋件受力較大,改變軋件頭部運(yùn)動(dòng)軌跡均會(huì)導(dǎo)致沖切分導(dǎo)衛(wèi)。

3 解決故障措施

3.1 解決四線差的主要措施

前滑是軋制時(shí)金屬縱向延伸和摩擦力作用的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明前滑隨著軋輥直徑的增大而增大、摩擦系數(shù)越大而增大、壓下率的增大而增大、軋件寬度小于一定值時(shí)隨著寬展的增大而增大、前張力的增大而增大。

從綜合費(fèi)效比以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作分析,增大軋件的橫截面積來(lái)作為減小四線差并有效控制重量偏差和力學(xué)性能,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)采取以下的措施:

3.3.1 優(yōu)化程序

Φ12mmx4螺紋鋼軋制程序和參數(shù)見表2。

表2 Φ12mmx4螺紋鋼軋制程序表

原四線工藝邊線與中線落差較大,邊線料欠充滿切損成材率損失約增加0.7%～1.0%,且由于四根料秒流量不等,K3-K1堆鋼風(fēng)險(xiǎn)極大。優(yōu)化后程序表如下表3。

表3 Φ12mmx4螺紋鋼軋制程序表

料型是解決落差的基礎(chǔ)性工作,當(dāng)邊線與中線有落差時(shí)通過(guò)調(diào)整K4前來(lái)料或K4壓下量,即當(dāng)邊線較中線短時(shí)適當(dāng)增加K4道次壓下量或?qū)4道次前來(lái)料放開,反之可相反調(diào)整。程序經(jīng)過(guò)優(yōu)化后四根成品軋件落差由原來(lái)600～1100mm縮短至0～200mm,成材率提升近1%。

3.1.2當(dāng)邊線料落差產(chǎn)生時(shí)可調(diào)整K4進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)微調(diào)螺桿,當(dāng)?shù)谝桓陷^第四根短時(shí)將螺桿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)K4導(dǎo)衛(wèi),反之相反調(diào)整。

3.1.3 當(dāng)邊線與中線落差均相異時(shí)應(yīng)當(dāng)停機(jī)檢查軋槽磨損予以更換,并建立嚴(yán)格的工藝檢查,對(duì)軋槽噸位表進(jìn)行跟蹤定量更換,確保各機(jī)架料型大小以及形狀受控。

3.2 成品架出口飛條的主要措施

軋件在進(jìn)入K1道次前頭部越尖銳或大耳型等不規(guī)整料型,在K1道次出口越易頂出口飛條。而影響軋件頭部形狀的主要因素為K4軋件頭部形狀及軋槽充滿度以及K3軋件三角頭情況。

軋制時(shí)從軋件與軋輥接觸開始至軋件離開軋輥的一段區(qū)域成為變形區(qū)。

變形區(qū)長(zhǎng)度按下式(1)計(jì)算:

式中:

L變-變形長(zhǎng)度,mm;

R-軋輥工作半徑,mm;

△h-壓下量,mm。

軋制時(shí)軋件的高度減小,被壓下的金屬除在長(zhǎng)度方向上延伸外,還有一部分金屬沿橫向方向流動(dòng),使軋件的寬度發(fā)生變化,這種橫向變形稱為寬展。軋件在軋制前后的寬展差叫寬展量。用下式(2)表示:

式中:△b-寬展量,mm;

b-軋件的軋件寬度,mm;

B-軋前的軋件寬度,mm。

寬展與壓下量有關(guān),寬展量與壓下量的比值叫寬展系數(shù),用下式(3)表示:

式中:c-寬展系數(shù);

△b-寬展量,mm;

△h-壓下量,mm。

由以上三式得知,即軋件頭部彎曲越嚴(yán)重、大耳型等不規(guī)整料型經(jīng)K1道次軋制變形后越易頂成品出口飛條。所以必須保證K4、K3進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)的開口度及垂直對(duì)中、料型條件。

另外在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中調(diào)整工應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整K1出口舌尖與軋槽的距離,原則上越近越好。

3.3 沖切分導(dǎo)衛(wèi)的主要措施

切分導(dǎo)衛(wèi)是棒材切分軋制技術(shù)的核心及靈魂所在,承擔(dān)著將軋件沿縱向方向一切為四線的任務(wù),所以重難點(diǎn)也在切分導(dǎo)衛(wèi)上。在調(diào)試階段的總結(jié)分析后故障已排除:

(1)K4、K3進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開口度必須要用特定樣棒調(diào)整,即樣棒能帶動(dòng)三排導(dǎo)輥,在熱態(tài)下軋件能被滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)夾持,防止軋件頭部發(fā)生大弧度彎曲經(jīng)K3道次時(shí)出現(xiàn)切偏頭現(xiàn)象。

(2)K4、K3進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)必須垂直對(duì)正軋槽,否則出來(lái)的軋件頭部有大弧度彎曲或扭轉(zhuǎn)在K3道次出現(xiàn)切不開或切偏頭故障。

(3)K4、K3軋輥輥縫必須符合工藝要求,在輥縫偏大時(shí)切分輪撕不開頂出口;輥縫偏小時(shí)切分靠K3輥即分開,邊線料與中線料沿同一孔型頂出口。

(4)當(dāng)K4、K3軋輥有軸錯(cuò)時(shí),切分后的軋件頭部發(fā)生扭轉(zhuǎn)在縱向方向有偏移易頂?shù)镀瑳_出口。

(5)K4槽口欠充滿時(shí),K3進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)未起到夾持作用,經(jīng)切分導(dǎo)衛(wèi)產(chǎn)生切偏頭、三角頭現(xiàn)象頂出口;當(dāng)K4槽口過(guò)充滿產(chǎn)生耳型,經(jīng)切分輪后耳型刮擦管道側(cè)壁,受外力作用后改變?cè)熊壽E路線頂?shù)镀瑳_出口。

(6)切分輪前后排間隙應(yīng)調(diào)整在0.3～0.5mm,過(guò)大或過(guò)小均會(huì)發(fā)生沖出口事故。

(7)建立嚴(yán)格的崗位點(diǎn)巡檢制度,對(duì)軋槽、導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行檢查確認(rèn),發(fā)生問(wèn)題的在線工裝及時(shí)更換。

經(jīng)過(guò)以上措施極大降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

小規(guī)格多線切分軋制技術(shù)的過(guò)程控制及崗位技能經(jīng)驗(yàn)要求極高,精軋機(jī)組一旦發(fā)生軋件頂出口或纏輥事故造成熱停,使經(jīng)濟(jì)計(jì)劃指標(biāo)下降,工序成本上升。在換小規(guī)格工裝時(shí)要確保生產(chǎn)準(zhǔn)備、調(diào)整、工藝紀(jì)律的質(zhì)量滿足生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。