高速線材吐絲機吐絲管空間曲線研究及吐絲質量改進

張海飛

（河鋼宣鋼二鋼軋廠線材作業一區，河北 張家口 075100）

1 研究吐絲管曲線的意義及現階段產線存在的問題

在吐絲機的工作過程中，除了速度匹配關系外，諸如不圓對準，側擺對準，吐絲管使用壽命短，甩尾和打尾的問題很可能會發生，與吐絲管曲線有著最直接的關系。只有合理的安排吐絲管空間曲線才能有效的解決上述問題。

圖1 高速線材上甩尾

圖2 折斷的尾巴的形狀

（1）甩尾。當當鋼絲的尾部經過吐絲機時容易出現線圈混亂，線圈不圓，尺寸不均和排列不均的情況。隨著軋制速度的增加，甩尾的幅度變得更加嚴重，甚至會出現打尾現象。甩尾情況如圖1所示，折斷尾巴的情況如圖2所示。打斷尾時經常被射出，影響距離很遠，容易引起安全隱患，這也是現場重要的安全隱患之一。

（2）吐絲機吐絲后，如果吐絲過程中出現問題，會出現不良形狀或圓圈不達標，如圖3所示，吐絲出現故障后會導致堆鋼、卡鋼、鏈條斷裂等故障，影響軋鋼生產。

（3）左右旋轉擺動，在旋轉過程中，旋轉環左右擺動。在某種程度上，它增加了卷材收集的難度，并嚴重影響了卷材包裝的質量。

（4）吐絲管的使用壽命短。高速線材的主要軋制產品為Φ6.5光面圓鋼，Φ8光面圓鋼。當吐絲機在高速（速度＞85m/s）運行時，吐絲管的平均使用壽命約為8000t～10，000t鋼，而本單位高速線材廠吐絲機吐絲管平均壽命約為4kt～5kt鋼。在生產過程中頻繁更換管子不僅增加了生產成本，而且降低了生產效率。

2 影響吐絲管曲線特性的主要因素及質量改造

根據現場實際情況和測試結果，在保證生產穩定的前提下，在現有設備條件下，對吐絲機進行合理的改造，可有效提高吐絲質量。改造的主要措施有：

2.1 延長吐絲管的直段和固定段的長度

通過研究和實驗，可以精準的鎖定吐絲管存在的問題。根據生產實際，在不改變吐絲管基本空間曲線的情況下，改變吐絲管的長度，將吐絲管的直線段和出口形段適當加長，延長吐絲管的直線長度，可有效穩定高速線材的入射角，可更精準的將其引入吐絲管中，并減少吐絲過程中金屬絲的不穩定狀態。此外，吐絲管的磨損位置移至出口；出口整形段的適當延伸可起到圓度的作用，確保線材在剝離吐絲管后的圈形穩定，提升吐絲效果。如圖4所示。

圖3 延長后的吐絲管模型

2.2 改善吐絲管的煨制工藝

吐絲管煨制工藝是需要人工進行的，由于人為因素（例如工人的經驗和責任感不同），煨制旋轉管的質量會有所差異。為了有效保證吐絲管質量，需要職工嚴格按照煨制工藝和標準進行操作。

煨管時的加熱溫度要嚴格控制在850℃～870℃之間。如果溫度達不到這個溫度標準，就會導致吐絲管收縮，影響吐絲質量，如果溫度超過這一標準，就會導致吐絲管膨脹，同樣影響吐絲質量。因此只有在標準溫度之間，才能保證吐絲管內壁光滑。改造后，吐絲管基本上不再出現“竹節”或縮徑，從而改善了吐絲管內壁的彎曲度，減少了高速旋轉時對吐絲管內部的沖擊磨損，并提高了吐絲管壽命。

圖4 吐絲管外壁光滑程度示意圖

2.3 調整夾送輥位置和夾送方式

通過理論分析，甩尾的主要問題是由壓緊輥瞬時速度的突然變化引起的。因此，對壓緊輥進行現場分析和維修，發現壓緊輥的壓緊中心線與彎曲導管的中心線未對準。出現這種情況的原因是，夾送輥同時被上下夾緊。隨著高速線材通過數量的增加，造成輥環磨損加重，極易導致中心線上的夾送輥和彎曲管偏移。

圖5 夾送輥現場圖片

實施改造時，改變壓緊輪的壓緊方式，將雙輥上下壓緊改為上壓輥，調整位置后下壓輥將固定，從而更好地保證了壓緊輪的位置中心線不變。在轉換過程中更換新的壓緊輥后，為了避免不必要的沖擊，壓緊輥的中心線與進水管的中心線必須對齊。現場驗證表明，更換夾送輥后，吐絲機運轉良好，即使通過小規格線材也不會出現甩尾現象。隨著鋼通過量的增加，會造成夾送輥環磨損，但甩尾的程度基本上得到了控制，不會影響吐絲質量。

圖6 改進后的吐絲管前彎導管

2.4 改進吐絲管前彎導管

彎曲的風道是壓緊輥和吐絲機之間連續過渡的部分，如圖6所示。當線材穿過彎曲的導管時，線材的速度會發生變化，并且速度容易波動。根據吐絲機旋轉理論的分析，在彎曲導管的入口和出口處，如果彎曲導管的入口與壓緊輥的中心線對齊，并且出口和入口的曲率對齊吐絲管的直徑相同時，線材可以穩定在彎曲的導管中。在現場測量了原始彎曲導管，發現原始彎曲導管的曲率不連續，入口未與壓緊輥的中心線完全對齊，彎曲導管本身的曲率太大，吐絲管出口和進口的曲率不連續。改善夾送輥與吐絲管之間的原始彎曲管，可避免高速線材進入吐絲管時對管壁的沖擊，使高速線材在彎曲管中平穩過渡，并且減少了線材的振動。

2.5 改善吐絲管安裝方法

繞線混亂的直接原因是吐絲盤輪速度的波動。在吐絲機工作期間，當旋轉卷線筒的振幅超過與安全蓋的間隙時，它將與安全蓋碰撞。碰撞后，繞線輪的旋轉速度降低，振幅也降低，而線速度保持不變，此時纏繞的線盤的直徑將變大。由于吐絲盤軸速度與線材速度之間有嚴格的電氣互鎖關系，當降低吐絲盤速度時，控制系統將加速吐司機的主電機以保持匹配關系，并且振幅值將相應增加，有許多因素會影響振幅。沖突的發生是非常隨機的，這是不定期的，有時會發生幾次，有時會非常頻繁地發生。即使在吐絲機啟動和停止時，夾子也容易錯位，這會影響吐絲的平衡。安裝后吐絲管不穩定，動態平衡通常會超出極限。振動值在30%～50%之間波動，動態平衡值為1.7mm/s。主要措施是：在吐絲管上安裝定位螺栓，在各個夾子上加墊片以避開運行位置，并固定吐絲管；統一夾子的形式和材料，并按照圖7所示的相同方法進行安裝。改造后，吐絲機的動平衡值為0.7mm/s，吐絲管安裝平穩，無運動。

圖7 改善吐絲管安裝方式

2.6 吐絲機下增延遲托爪。

在吐絲機下焊接爪子，可以有效地實現線圈在輥臺上的均勻下落，避免了高溫線圈與輥臺的碰撞。通過分析線圈掉落的速度和力，優化了支撐爪。新設計的支撐爪長550mm，兩個支撐爪之間的距離為450mm，水平傾斜角度為40°，現場驗證表明，優化的爪可使線圈均勻，平坦地落在輥道上，避免將線圈直接扔到輥道上，從而使環變形。另外，兩個支撐爪之間的合理距離也可以在倒圓過程中起到一定作用，從而可以在一定程度上減少環的左右擺動。新安裝的爪子與鋪設機的外保護罩一起工作，可以有效提高吐絲機的吐圈質量。

3 總結

高速線材吐絲機經過改造后，經過在線運行線材甩尾程度得到了顯著降低，不僅有效地解決了吐圈不圓和左右擺動的問題，還延長了吐絲機的使用壽命。同時，線材圈型等表面質量得到了改善，表明吐絲機技術改造很成功，可以進行有效推廣。