爐卷軋線卷取爐卷筒的維護與管理

徐鋒

摘? 要：卷取爐是爐卷軋線生產過程中必不可少的重要設備，卷軋工藝是該生產線的核心技術，用卷軋的方式生產鋼板，可大幅度提高單重，多倍尺軋制，減少單張鋼板軋制的切頭尾損失，提高綜合成材率和生產效率，降低生產成本，并且可容易和大量地生產薄而寬的鋼板。高質量的薄板，首先就要保證軋鋼機械設備能夠正常工作與運轉，所以對卷筒的日常維護與管理尤為關鍵。

關鍵詞：爐卷軋線? 卷筒? 維護? 管理

中圖分類號：TG333.2+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0107-03

Abstract： Coiling furnace is an essential and important equipment in the production process of Steckel rolling line， and rolling process is the core technology of the production line. The production of steel plate by means of rolling can greatly increase the single weight and multiple size rolling， reduce the loss of cutting head and tail of single plate rolling， improve the comprehensive yield and production efficiency， reduce the production cost， and easily and massively produce thin and wide steel plates 。 High quality sheet， first of all， to ensure that the rolling machinery and equipment can work normally， so the daily maintenance and management of the drum is particularly critical.

Key Words： Steckel rolling line; Reel; Maintenance;Management

通過對卷取爐卷筒的維護管理方面等進行優化，可以有效的提升設備性能，進而對卷軋生產的質量與穩定性有著更好保障，這些都是目前中厚板企業發展過程中不容忽視的內容。

1? 爐卷軋線設備及工藝概況

1.1 爐卷軋線設備概述

爐卷軋機生產線是一套技術裝備現代化的中厚板生產線，布置在中等厚度寬板坯連鑄機的下游，與轉爐和連鑄機組成一條短流程生產線，它在生產效率以及質量上都有較好的表現，主要設備包括加熱爐、爐卷軋機、卷取爐、飛剪、層流/加速冷卻裝置、地下卷取機、熱矯直機、冷床、圓盤剪、定尺剪、冷矯直機、超聲波探傷等。采用卷軋和單張板軋制生產工藝，卷軋工藝主要用于生產≤20mm厚的鋼板和鋼卷，單張板軋制工藝生產>20mm的鋼板。如果實際生產中對于鋼板強度以及韌性具有更高的要求，例如用于管線鋼、船板等的鋼材材料，就要對生產線進一步優化，加強對制冷系統以及軋制過程的管理與控制，通過調節主要設備的生產參數來有效對整個過程加以把控，從而得到高質量的板材產品。

本工程是一套寬爐卷軋機生產線，是將熱軋帶鋼生產線和中厚板生產線的工藝與設備結合在一起，其工藝設備的復雜性超過熱帶軋機和中厚板軋機，考慮到目前國內設計和制造的水平及經驗，本工程采取國外技術總負責，國內外合作設計，引進關鍵設備和部件，大部分設備國內分交制造的方式，國外制造設備約占設備總重量的8%左右。該生產線核心技術為卷軋工藝，在大批量生產鋼板材料過程中，尤其是生產要求為厚度較薄、寬度較寬時，以往利用單張鋼板軋制技術存在的實際問題就是需要將材料的頭部以及尾部進行剪切修整，這樣就導致材料的浪費量相對較大，使生產成本在一定程度上提升。如果使用卷軋工藝就能很好的避免切頭尾的損失，提高原料的利用率。同時在生產效率上也能夠較好的提高，利用較短的時間獲得更多單重較大的鋼卷，有效地降低了生產成本。

本工程爐卷軋機生產線采用了成熟、可靠、先進、實用的技術及設備，如液壓厚度自動控制技術、板型控制技術、液壓寬度控制技術、控制軋制和加速冷卻技術、高效全液壓矯直設備、高精度剪切設備、全線現代化的三級計算機控制系統等。這些基礎條件使該車間成為一條自動化水平高、產品質量好、成本低、生產指標先進的現代化中厚板車間，具有較強的市場競爭能力。

1.2 爐卷軋線的卷軋工藝特點

本工程中使用的卷軋工藝主要包括粗軋與精軋兩個環節，最終可以生產得到厚度小于20mm的鋼卷或鋼板[3-5]。

在粗軋過程中，首先軋機機前的附屬立輥需要對板坯進行側壓調寬，同時對帶坯進行自動寬度控制（AWC、SSC），保證產品的寬度公差。板坯的厚度在軋制過程中逐漸減小，當帶坯厚度軋制到小于25mm時，軋制過程將會進入精軋階段。在精軋過程中，帶坯首先需要由軋機出口側的飛剪切去頭尾，這一過程的主要目的是為了方便帶坯順利穿入卷取爐卷筒。然后帶坯在出口側卷取爐下通過，進入爐卷軋機中進行精軋階段第一道次軋制，帶坯頭部出軋機后由入口側夾送輥送到入口側卷取爐內卷取。在帶坯頭部咬入卷取爐卷筒鉗口前，卷筒鉗口處于受料位置，當帶坯咬入卷筒鉗口并在卷筒上卷取1～2圈后，卷筒與軋機一起加速到軋制速度進行軋制。當帶坯尾部通過軋機輥縫進入入口側夾送輥之前，軋機制動，并且輥縫自動預設定到下一道次輥縫值，為下一道次軋制作好準備，當帶坯再次進行可逆軋制時，出口側夾送輥將帶坯送入出口側卷取爐中卷取。帶坯在爐卷軋機上按上述過程經2～12精軋道次的可逆往復軋制，將帶坯軋成所要求的最終成品厚度。在生產過程中需要對溫度進行合理有效的控制，這是對生產質量起到影響作用的關鍵因素。卷取爐內的爐溫采用計算機控制在850～1100℃，同時卷筒表面溫度需要控制在800～950℃左右，從而滿足保溫帶坯的生產要求。

2? 卷筒維護管理的要求

2.1 卷筒主要技術規格

該卷筒用于爐卷軋線卷取爐內，其傳動參數及工藝參數如下：

卷筒外徑：1900mm

卷筒輥身長度：5430mm

心軸處的公稱扭距：1500kNm

心軸處的最大峰值扭距：3000kNm

卷筒最高溫度：1000℃

卷筒運行溫度：950℃

該卷筒材質為GX40NiCrSi35-26，其主要化學成分如表1所示。

2.2 維護要求

對于設備來說正常的運行也會對其帶來一定損耗，所以定期開展檢查與修復工作至關重要[1]。爐卷軋線中的卷取爐卷筒就是較易出現問題的設備之一，為了保證生產工作順利的進行，需要對卷筒進行全面的修復[2]。首先最基本的要求就是確保修復后卷筒能夠平穩安全的運行，穿帶順暢且無異常振動跡象;其次由于新品使用標準的具體要求，鑄造件需要在溫度條件為950℃下運行;最后經過修復過程后，得到的卷筒需要保質期14個月內高質量安全運行，使用過程中表面不能出現明顯劃痕以及毛刺等現象。在整個保修期內需要有專業的技術人員定期進行現場卷筒運行情況的檢查，保證設備維護工作的積極開展。

3? 卷筒維護管理的具體內容

3.1 卷筒組件的拆卸

整個修復工作須按照規定流程逐一開展，首先就是對卷筒各組件的拆卸。拆卸過程中需要對各零部件的基本狀態進行確認，以防止后期各組件不能正常運行而產生的設備問題。其中軸承是關鍵備件，所以拆卸后根據其基本狀態合理判斷是否進行更換。其他卷筒相關部件如有損壞情況的發生，則需要修復技術廠家負責修復該缺陷。

3.2 修復前檢查

經過長時間的使用，由于空氣環境中氧化作用的存在，卷筒表面會形成一層氧化皮。利用特殊的化學方法將氧化皮去除，使卷筒真正的外表面暴露出來，便于開展探傷工作。對整個卷筒的狀況進行仔細全面的檢查，從而確定整個修復工作的具體任務，同時根據實際需要提前準備相應工具以及材料。

3.3 裂紋修復及焊后處理

卷筒在使用過程中常產生裂紋的具體部位包括輥身、槽口等，經過嚴格的檢查后確認出現裂紋的具體位置。根據裂紋的大小選擇合適的工藝方法來對其進行填補，其中焊接是工藝方法中的核心內容[6]。卷筒母體材料改性及焊前預處理整體鑄造輥體材料由于致密性差、韌性低、脆性大，進行大斷面焊接時如果沒有進行有效的母體材料改性和預處理，極易在施焊過程中出現進一步的失穩斷裂擴展，給修復工程帶來極大困難。卷筒斷裂部位的破口加工將采用低熱量輸入的全磨削加工，雖然加工位置不利及工作量巨大，但這是確保母體無熱損傷的唯一辦法。焊前對坡口處母體材料進行改性處理十分必要，通過改性處理可大幅度提高母體材料的可焊性從而從根本上改善焊接的工程質量。同時在焊接后也要對整體的修復情況進一步檢查，以保證卷筒中的裂紋徹底消除[7]。對于槽口來說在修復好裂紋后需要對其尺寸進行恢復，以保證尺寸大小與實際生產運行要求相適應。在一些特殊的位置例如槽口唇邊及徑向筋板需要增強在高溫條件下的耐磨性，這樣才能延長其使用壽命。

3.4 卷筒表面結瘤清理

卷取爐爐內溫度控制在950℃左右，當卷軋時卷軋料進入卷取爐內圍繞卷筒筒身表面進行卷取保溫，卷軋料頭部大約長8米與卷筒表面接觸，因卷筒表面在高溫狀態下易生成氧化鐵皮的結瘤，造成鋼板表面與其接觸面產生許多小凹坑、壓痕、劃傷、麻點等缺陷，因而產生10%～12%卷軋料正常的脫合同量，降低了卷軋鋼板的成材率。

卷筒輥身表面結瘤產生的原因，是在鋼板表面的氧化鐵皮經累積、疊加、碾壓后粘附在卷筒表面上而形成的。對卷筒表面的結瘤物分析，結瘤是通過氧化鐵皮層層黏附而形成的堆結物，對氧化鐵皮進行成分分析后發現主要成分為FeO，占比90%以上，其FeO破壞強度為0.4Mpa，而爐溫下降FeO因與外界空氣中的氧氣不斷發生化學反應變成Fe2O3破壞強度為10Mpa和Fe3O4破壞強度為40Mpa。因而高溫狀態下清理卷筒表面氧化鐵皮的結瘤所需破壞力比低溫要小的多，效果會更佳。

由于卷筒表面結瘤是卷軋過程中不斷產生的，卷取爐在950℃高溫狀態下人無法進入爐內處理，必須停爐人工修磨一般需要3d以上時間，生產節奏被打斷、能源消耗大、鋼板成材率低、后續精整成本高等不利因素，此固有的弊病已成為擁有爐卷軋機生產線廠家的生產和質量瓶頸。根據卷筒輥身表面結瘤產生的原因設計開發出了一種能在高溫狀態下保持一定的切削強度并耐高溫至1000℃鋼絲刷板，安裝在卷軋升降導引板頂端上，使用時將升降導引板上升至卷軋等待位，此時卷取爐爐內溫度為950℃，耐高溫鋼絲刷板與卷筒表面接觸，鋼絲刷板與水平面成25°～35°夾角，卷筒轉動方向由上至下經過毛刷面，將結在卷筒表面氧化鐵皮的結瘤進行一定切削力鏟除的清除方法。

3.5 卷筒組件安裝

將卷筒中各部位以及組件全部修復完成以后，需要將其按照正確的結構要求進行安裝。這一過程尤其需要注意不同組件的安裝順序，一旦安裝錯誤則很容易造成卷筒的運行存在安全隱患。安裝后需要對卷筒再次進行全面系統的檢查，以確保各組件不存在缺失以及位置的準確性。

4? 結語

爐卷軋線生產過程中設備的正常運行對于鋼材的質量與生產效率起到直接的影響，所以對于軋鋼生產來說優化設備是一項重要的工作。卷取爐中卷筒修復工作的開展十分關鍵，并定期對卷筒的運行狀態進行檢查，根據其實際生產中的表現來準確評估。由此可見，卷筒的維護管理工作的有效性對于卷軋產品的質量控制具有重大意義，這是生產高附加值鋼板的重要基礎。

參考文獻

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