高速線材軋機(jī)吐絲異常產(chǎn)生原因及整改措施

柳志堅(jiān)，袁小印，李永發(fā)，王 通

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司長材技術(shù)處，山東 日照276806）

1 前 言

在過去幾年中，隨著高速線材廠機(jī)組裝備水平的提高（引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備達(dá)涅利生產(chǎn)的雙模塊TMB軋機(jī)及夾送輥和吐絲機(jī)），其最高終軋速度最終達(dá)到115 m/s，產(chǎn)品規(guī)格擴(kuò)大到Φ5.5～Φ16 mm，鋼種已從普碳鋼-30 mnsi 系列-焊線鋼-72A（輪胎鋼絲），隨著工藝技術(shù)的不斷成熟，尤其是盤條尺寸的不斷極限化、軋制速度的增快以及新品種鋼材的研發(fā)，對線材吐絲技術(shù)提出了更高的要求，對機(jī)組的正常生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量也產(chǎn)生了較大的影響。自產(chǎn)線投產(chǎn)以來增加3條高線機(jī)組，在生產(chǎn)過程常出現(xiàn)尾部大小圈、頭尾掛鋼、圈形不規(guī)則、集卷錯(cuò)位、集卷卡鋼等問題，嚴(yán)重影響了公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。基于此，對該類機(jī)組吐絲異常問題進(jìn)行研究，為提高機(jī)組生產(chǎn)效率和質(zhì)量提供參考。

2 吐絲區(qū)域設(shè)備及其工作原理

2.1 吐絲機(jī)

公司引進(jìn)的高線生產(chǎn)線的吐絲機(jī)主要有兩種類型：一是達(dá)涅利臥式吐絲機(jī)，傾斜角度為15°；二是國產(chǎn)臥式吐絲機(jī)，傾斜角度為15°。兩臺吐絲機(jī)均由1臺電機(jī)通過聯(lián)軸器齒輪箱傳動吐絲錐（包括吐絲管、吐絲盤）。其中，吐絲管采用阿基米德空間螺線加工方式完成，為確保線材準(zhǔn)確對中，在吐絲管前端一般安裝有一段直線管，可有效提供線材對中準(zhǔn)確率；同時(shí)，在吐絲管的出口位置安裝有可以調(diào)節(jié)的圈形，能夠有效地提高吐絲布圈率。

2.2 夾送輥

夾送輥是吐絲機(jī)中的重要組成部分，位于吐絲機(jī)前，是輔助完成吐絲的關(guān)鍵設(shè)備。夾送輥通過電機(jī)帶動齒輪箱傳動裝有碳化鎢錕環(huán)的錕軸工作。按照不同的產(chǎn)品規(guī)格等，夾送輥一般設(shè)置有3種工作模式，包括夾頭、夾尾和全程夾。夾送輥的不同模式工作是通過調(diào)節(jié)氣缸實(shí)現(xiàn)夾持力調(diào)節(jié)目的。

2.3 斯太爾摩冷卻線

在吐絲機(jī)入口段部位，一般采用集體傳動、密排錕布置實(shí)現(xiàn)對線圈的接收好輸送。此時(shí)，需要經(jīng)過斯太爾摩冷卻線處理，這是由于斯太爾摩冷卻線具有線圈收集、運(yùn)輸和二次冷卻的基本功能。

2.4 電氣自動化控制系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動化控制程序的進(jìn)步，吐絲機(jī)中引用了電氣自動化控制系統(tǒng)，以自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的高精度數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過PLC（可編程控制器）對吐絲機(jī)進(jìn)行自動化控制。同時(shí)，吐絲機(jī)連接以太網(wǎng)，逐步實(shí)現(xiàn)吐絲溫度、速度等的有效控制，對超前量滯后量，夾送輥延時(shí)，及夾持時(shí)間等工藝參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整，以及夾送模式、頭尾（讓頭尾長度的設(shè)定）、及水箱開啟或關(guān)閉時(shí)間的設(shè)定等基本功能的選擇與控制。

2.5 工作原理

吐絲機(jī)的工作主要是通過主控臺實(shí)現(xiàn)的，主控臺中引入了現(xiàn)代化自動控制技術(shù)，通過主控臺中的控制界面對吐絲機(jī)的基本功能、工藝參數(shù)進(jìn)行確定，逐步完成采集、處理、數(shù)據(jù)交換等功能。對吐絲機(jī)速度、超前系數(shù)和輸出夾送輥速度、超前量等進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般通過操作臺的斯太爾摩冷卻線入口段的輥道速度調(diào)整進(jìn)行參數(shù)更改等。線材通過精軋機(jī)架導(dǎo)入2#、3#、4#水箱經(jīng)緩冷導(dǎo)槽、入口導(dǎo)衛(wèi)到達(dá)夾送輥，夾送輥接到精軋機(jī)沒鋼且八號套落套的延時(shí)響應(yīng)信號后，以終扎速度為基本參考參數(shù)進(jìn)行逐步減速和加速處理，有效地調(diào)節(jié)成品與軋機(jī)之間的恒微張力。此外，線材經(jīng)過下彎導(dǎo)衛(wèi)通過吐絲機(jī)直線段、吐絲管、吐絲盤等，在機(jī)組的綜合作用拉力下，線材逐漸彎曲變形向前運(yùn)行，即由直線運(yùn)移轉(zhuǎn)變?yōu)槁菥€運(yùn)移，最終形成穩(wěn)定的線圈，均勻的分布在斯太爾摩線的入口輥道上。

3 吐絲異常現(xiàn)象及其原因分析

吐絲機(jī)異常的情況與線材的尺寸、鋼種、規(guī)格、成品速度等差異而具有較大的差異，一般在軋制Φ 5.5～Φ8 mm 小規(guī)格線材時(shí)容易出現(xiàn)頭尾吐絲亂（尾部大小圈）掛鋼、尾部大小圈、圈形不規(guī)則（亂卷）；一般在軋制Φ12～Φ16 mm大規(guī)格線材時(shí)容易出現(xiàn)吐絲卷形錯(cuò)位、尾部小圈。

3.1 頭尾吐絲異常掛鋼

為了避免水箱水流對線材頭部造成的阻力，每根鋼坯的頭尾要有一段不進(jìn)行水冷，因此線材吐絲后頭尾較軟，在斯太爾摩線入口輥道第一輥道及冷卻線側(cè)壁上容易發(fā)生扎頭，造成掛鋼事故。

1）日照某高線吐絲機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與吐絲管的方向相反（吐絲管逆時(shí)針方向，則吐絲機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向，面向吐絲機(jī)方向），吐絲機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向（面向軋鋼方向）吐絲系數(shù)可改變線圈直徑的大小和在風(fēng)冷輥道的位置變化（左右變化），還可改變鋼頭部的朝向?yàn)榇送陆z后線材頭部直接扎入密排輥道間隙、輥道護(hù)板間隙，或者通過入口密排輥道后扎入后面輥道較大的間隙內(nèi)，這兩種情況在生產(chǎn)小規(guī)格線材時(shí)都易出現(xiàn)，而后者主要出現(xiàn)在生產(chǎn)大規(guī)格線材時(shí)。其原因是吐絲超前系數(shù)設(shè)置不合理，吐絲機(jī)的超前越大吐絲向（面對軋制方向）向右偏，反之向左；當(dāng)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)吐絲頭部扎入密集輥道側(cè)壁時(shí)，可通過微調(diào)整吐絲機(jī)超前系數(shù)改變頭部的落地點(diǎn)，避免事故發(fā)生。

2）小規(guī)格線材尾部大小圈及吐絲甩尾而造成掛鋼。其原因是A 夾送輥夾持力不夠（夾槽磨損、氣缸泄漏故障）、B 夾送輥輥縫調(diào)整不當(dāng)、C 夾送輥的延時(shí)設(shè)定不當(dāng)（沒有夾到或加的少造成）、D夾送輥與吐絲機(jī)的超前系數(shù)匹配不當(dāng)?shù)取６趯?shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)問題時(shí)要先排除A-B-C-D逐一排查只有這樣才會找到原因?qū)ΠY下藥。

3.2 小規(guī)格線材吐的卷形不規(guī)則(亂卷)

線材吐的卷形不規(guī)則主要指在小規(guī)格線材的生產(chǎn)中，吐絲圈形不良、亂卷的現(xiàn)象。

1）吐絲機(jī)的速度和張力變化。若吐絲機(jī)、精軋機(jī)、夾送輥以及減定徑機(jī)（TMB）之間的速度匹配性不好，則極易造成不同扎件之間的恒微張力狀態(tài)無法穩(wěn)定存在，這就導(dǎo)致扎件出現(xiàn)速度忽快忽慢的現(xiàn)象，最終引起線圈大小不規(guī)則。

2）設(shè)備安裝及吐絲管磨損的影響。吐絲管、吐絲盤等安裝質(zhì)量不高（振動值大），帶來軋制線對中較差；若吐絲管出現(xiàn)的磨損且更換不及時(shí)，則易造成軋制線在調(diào)整過程中出現(xiàn)較大偏差，進(jìn)而引起扎件運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定等，最終導(dǎo)致吐絲線圈不規(guī)則。

3）夾送輥超前對線圈的影響。夾送輥，吐絲機(jī)超前量設(shè)定不合理，特別是兩者不匹配時(shí)造成吐絲甩尾加有大小圈對下落造成很大的問題。

4）吐絲機(jī)托盤的影響。小規(guī)格線材在集卷后在中間出現(xiàn)大圈（所謂的亂卷）特別一線在軋制8圓時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)中間，對此通過現(xiàn)場觀察兩邊托盤（東側(cè)或西側(cè)）所焊接的擋塊只要有刮剛現(xiàn)象，就有亂卷，只要下降到一定位置就可以解決。

5）保證吐絲溫度不能太高，會因鋼太軟出現(xiàn)亂卷給集卷帶來不便。

4 大規(guī)格線材吐絲卷形差

日照某高線生產(chǎn)大規(guī)格Φ14 和Φ16 mm 高碳鋼時(shí)，出現(xiàn)吐絲卷形錯(cuò)位、尾部小圈等問題。

1）開始軋制大規(guī)格時(shí)尾部小圈尤其嚴(yán)重。分析原因是夾送輥的夾持時(shí)間和夾尾延時(shí)調(diào)整不當(dāng)。夾持時(shí)間就是在夾送輥夾尾動作開始到結(jié)束的時(shí)間；而夾尾延時(shí)就是在鋼尾部出精軋機(jī)或雙模塊機(jī)組延時(shí)多長時(shí)間夾尾的時(shí)間，對于大規(guī)格來說以精軋機(jī)為基準(zhǔn)時(shí)延時(shí)在調(diào)整的范圍之內(nèi)越小越好；輥縫調(diào)整不當(dāng)也會造成尾部小圈。

2）開始到現(xiàn)在軋制大規(guī)格時(shí)吐絲卷形錯(cuò)位尤其嚴(yán)重。分析認(rèn)為主要原因與吐絲機(jī)速度及超前系數(shù)；斯太爾摩運(yùn)輸線（風(fēng)冷輥道）的最后一段的速度與托盤下降的速度不匹配和吐絲溫度有關(guān)。

3）在實(shí)際生產(chǎn)中在軋制Φ14 和Φ16 mm 高碳鋼時(shí)通過與3#臺不斷的修改吐絲機(jī)超前系數(shù)和最后一段的速度與托盤下降的速度及在集卷筒上方插鋼筋的位置盡量使錯(cuò)位度減小來滿足生產(chǎn)減少對打包機(jī)的損害，其次就是在選用水箱上不要用4#、5#水箱，2#水箱全用，3#水箱也盡量少開，這樣不僅可以抑制晶粒的迅速長大，而且有較長的緩冷段回升溫度便于吐絲減小錯(cuò)位及尾部小圈的出現(xiàn)。

5 結(jié) 語

綜上所述，吐絲機(jī)出現(xiàn)異常的原因是多方面的，對線圈生產(chǎn)影響較大。在分析導(dǎo)致日照某高線吐絲機(jī)異常的誘發(fā)因素后，有針對性地提出了解決措施，處理后目前吐絲機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)良好，能夠生產(chǎn)出不同鋼種、規(guī)格、尺寸的線圈，有效的緩解了集卷卡鋼、圈形不規(guī)則、頭尾掛鋼等事故發(fā)生率。