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任公司)

前言

伊犁鋼鐵有限責任公司棒材機組2012年7月建成投產,設計產能100萬t/年。為了滿足市場需求進一步釋放產能,于2015年開發Φ12mm四切分軋制技術,經過近一年的調試摸索已經實現了穩定生產,四切分相關軋制應用于生產。但在生產過程中,因發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,使工序成本大幅上升。為此,對現場四線切分軋制Φ12mm熱軋帶肋鋼筋常見問題進行分析,制定解決措施。

1 棒材機組裝備及產品規格

棒材機組采用蓄熱式步進梁式加熱爐加熱,軋鋼組共有18架軋機,分粗軋、中軋及精軋機組,全部為無牌坊短應力線軋機組成,平立交替布置。14V/H、16V/H、18V/H為平立可轉換式機架,用于小規格螺紋鋼筋的切分軋制,各架軋機均由交流電機單獨傳動。整個軋線采用全連續軋制,1H軋機～11H軋機采用微張力軋制,在11H軋機和12V軋機之間、12V軋機和13H軋機之間及精軋機組各架軋機之間均設置立活套,實行無張力控制軋制。步進齒條式冷床面積10×120(m),固定上切式850 t冷剪剪切6000～12000(mm)定尺。產能及產品規格見表1。

2 問題的提出

生產Φ12螺紋四切分軋制技術相較于三切分雖然在臺時產量上得到大幅提升,但因四切分工藝的工裝功能精度、準備、導衛調整、張力的干預、料型控制以及坯料同溫差等制造過程的控制要求較高。微調整、勤調整控制難度增大。產品質量及生產事故頻繁發生,尤其是軋件沖成品架出口及精切架次沖出口的纏輥、飛條事故造成生產停頓使工序成本大幅上升。現就常見的問題進行如下分析。

2.1 四線落差

四切分落差表現為四根軋材金屬流動體積不一致,軋件幾何尺寸不一致,產生的重量偏差、力學性能差異較大,在軋制過程中落差較大時,K3至K1出口處更會較大幾率出現堆鋼事故,同時在定尺剪切過程中切損較大,人員勞動強度和工序成本都會增大。

落差的大小取決帶孔型軋制時槽孔周邊各點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又必須以同一速度出軋槽,這就必然引起槽孔周邊各點的前滑值不一致,所以導致軋件的延伸與寬展不盡相同。而前滑是指軋制過程中,被軋金屬的出口速度大于軋輥圓周速度的現象,其描述參數稱為前滑值。前滑是軋制時金屬縱向延伸和摩擦力作用的結果。其百分數表達式為:

式中:Sh-前滑值;

V-圓周線速度,m/s;

V1-軋件出口線速度,m/s。

變形區內金屬流動速度與軋輥水平速度如下圖1所示。

圖1 變形區內金屬流動示意圖

研究前滑對于連續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

主要是軋件頭部經過K1道次軋制彎曲或頭部不易脫槽發生彎曲后頂撞出口導衛舌尖,軋件頭部受到外力作用后即發生頭部波浪彎或頭部對折,隨著軋制的進行出口導衛舌尖被打斷,發生飛條或順著軋制方向阻塞過管里將出口導衛頂掉。

首先軋件經K3道次切分后若邊線料欠充滿或過充滿產生耳型,四根軋件的頭部呈現不規則三角形,在經過K2、K1道次變形時因軋件頭部不規整導致金屬流動體積不一致,沿著K2道次槽口方向發生鐮刀彎和耳型,此時變形的軋件頭部經過扭轉后進入K1道次易產生彎曲導致飛條或纏輥事故。且軋件頭部越尖銳或大耳型經K2、K1道次后越彎曲。

第二K4前道次產生的軋件彎頭或因K4進口導衛開口度調整不當產生的彎頭經過K3撕開后軋件頭部也不規整,經過K2、K1道次后產生彎曲也會發生出口飛條或纏輥事故。

成品架次帶有標識的軋輥在銑槽時必須與另一支保持一致,因為上、下輥不能保持一致會因金屬流動體積不一致,變形量大的一側軋件會流向變形量小的一側,也易發生K1打舌尖事故。

2.3 軋件沖切分導衛

軋件沖切分導衛表現為經K3道次后軋件頭部未按照既定孔型進入下游通道阻塞在刀片至K2進口區間將切分導衛頂掉。

其主要原因有:

(1)K4、K3進口導衛開口度調整不當軋件出K4時發生側彎或單側起耳型導致K3切偏產生三角頭或頂出口;

(2)K4、K3進出口導衛未垂直對正軋槽軋件頭部發生側彎導致K3切偏產生三角頭或頂出口;

(3)K4、K3軋輥輥縫較小,軋件經K3時已經撕開,某二根軋件進入同一孔型;

(4)K4、K3軋輥有軸向輥錯軋件從K3出來后發生扭轉頂在刀片上;

(5)K4槽口欠充滿不規整或K4、K3過充滿產生耳型,邊線刮擦切分導衛側壁,邊線軋件與某一中線料進入同一孔型;

(6)K4、K3切分契掉肉嚴重,切分輪撕不開軋件將出口頂掉;

(7)切分輪或刀片損壞軋件未能撕開;

(8)切分輪間隙過大依靠大片撕開軋件,切分輪間隙過小軋件受力較大,改變軋件頭部運動軌跡均會導致沖切分導衛。

3 解決故障措施

3.1 解決四線差的主要措施

前滑是軋制時金屬縱向延伸和摩擦力作用的結果。實驗結果證明前滑隨著軋輥直徑的增大而增大、摩擦系數越大而增大、壓下率的增大而增大、軋件寬度小于一定值時隨著寬展的增大而增大、前張力的增大而增大。

從綜合費效比以及現場實際操作分析,增大軋件的橫截面積來作為減小四線差并有效控制重量偏差和力學性能,并根據現場調整經驗采取以下的措施:

3.3.1 優化程序

Φ12mmx4螺紋鋼軋制程序和參數見表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堆鋼風險極大。優化后程序表如下表3。

表3 Φ12mmx4螺紋鋼軋制程序表

料型是解決落差的基礎性工作,當邊線與中線有落差時通過調整K4前來料或K4壓下量,即當邊線較中線短時適當增加K4道次壓下量或將K4道次前來料放開,反之可相反調整。程序經過優化后四根成品軋件落差由原來600～1100mm縮短至0～200mm,成材率提升近1%。

3.1.2當邊線料落差產生時可調整K4進口導衛微調螺桿,當第一根料較第四根短時將螺桿順時針方向轉動K4導衛,反之相反調整。

3.1.3 當邊線與中線落差均相異時應當停機檢查軋槽磨損予以更換,并建立嚴格的工藝檢查,對軋槽噸位表進行跟蹤定量更換,確保各機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

軋件在進入K1道次前頭部越尖銳或大耳型等不規整料型,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。

軋制時從軋件與軋輥接觸開始至軋件離開軋輥的一段區域成為變形區。

變形區長度按下式(1)計算:

式中:

L變-變形長度,mm;

R-軋輥工作半徑,mm;

△h-壓下量,mm。

軋制時軋件的高度減小,被壓下的金屬除在長度方向上延伸外,還有一部分金屬沿橫向方向流動,使軋件的寬度發生變化,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,寬展量與壓下量的比值叫寬展系數,用下式(3)表示:

式中:c-寬展系數;

△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重、大耳型等不規整料型經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進出口導衛的開口度及垂直對中、料型條件。

另外在現場實際操作中調整工應根據經驗來調整K1出口舌尖與軋槽的距離,原則上越近越好。

3.3 沖切分導衛的主要措施

切分導衛是棒材切分軋制技術的核心及靈魂所在,承擔著將軋件沿縱向方向一切為四線的任務,所以重難點也在切分導衛上。在調試階段的總結分析后故障已排除:

(1)K4、K3進口導衛開口度必須要用特定樣棒調整,即樣棒能帶動三排導輥,在熱態下軋件能被滾動導衛夾持,防止軋件頭部發生大弧度彎曲經K3道次時出現切偏頭現象。

(2)K4、K3進出口導衛必須垂直對正軋槽,否則出來的軋件頭部有大弧度彎曲或扭轉在K3道次出現切不開或切偏頭故障。

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

(4)當K4、K3軋輥有軸錯時,切分后的軋件頭部發生扭轉在縱向方向有偏移易頂刀片沖出口。

(5)K4槽口欠充滿時,K3進口導衛未起到夾持作用,經切分導衛產生切偏頭、三角頭現象頂出口;當K4槽口過充滿產生耳型,經切分輪后耳型刮擦管道側壁,受外力作用后改變原有軌跡路線頂刀片沖出口。

(6)切分輪前后排間隙應調整在0.3～0.5mm,過大或過小均會發生沖出口事故。

(7)建立嚴格的崗位點巡檢制度,對軋槽、導衛進行檢查確認,發生問題的在線工裝及時更換。

經過以上措施極大降低了生產成本,提高了經濟技術效益。

4 結束語

小規格多線切分軋制技術的過程控制及崗位技能經驗要求極高,精軋機組一旦發生軋件頂出口或纏輥事故造成熱停,使經濟計劃指標下降,工序成本上升。在換小規格工裝時要確保生產準備、調整、工藝紀律的質量滿足生產的穩定順行。