減少低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶事故的方法

劉成榮

（山東東方明銳物資有限公司，濱州 256508）

斷帶是極薄金屬帶材常見的運行事故之一。在冷軋生產工藝中，發生斷帶事故會產生嚴重后果。一方面，生產線作業率大幅下降，嚴重時會被迫長時間停機；另一方面，斷帶使軋制的帶鋼成為廢品，大幅增加了軋輥的實際消耗量。從既往的統計資料看，單次事故發生后，產生的廢品可達到2 t 甚至更多。事故造成的直接經濟損失和事故帶來的間接負面影響，說明研究斷帶事故誘因、完善事故處理程序具有重要意義。為此，相關制造廠商對現階段的生產工藝進行了綜合性分析，從設備的改造升級和工藝的優化等角度入手，制定了改善斷帶事故風險的有效措施。本文側重分析斷帶事故出現的主要誘因，并就如何快速處理斷帶事故、預防事故影響的進一步擴大提出可行建議。

1 產生低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶原因分析

1.1 來料缺陷

來料缺陷主要表現為原材料厚度不均、氧化鐵皮殘留、欠酸洗以及過酸洗等。在原材料厚度不均勻的情況下，厚度不均與浪型之間有密切關聯。自進入冷軋開始，原料浪型開始出現明顯折疊現象，在積累效益的作用下會帶來斷帶風險。氧化鐵皮殘留主要見于熱軋工藝。如果酸洗去除效果不好，那么冷軋工藝中會迅速發生擴展現象，導致帶鋼表面出現明顯的凹坑。一旦凹坑部位所受到的應力超限，帶鋼會面臨斷帶危險。酸洗來料鋸齒邊會增加斷帶風險。鋸齒邊形成與多種因素有關，如剪刃的間隙太大、剪刃上有缺口等。而在冷軋工藝中，帶鋼會出現應力集中現象，并在張力作用下迅速增加而導致鋼帶斷裂[1]。

1.2 軋件跑偏

軋件跑偏主要與來料的厚度不均勻、酸洗卷取張力過小以及自動發電控制（Automatic Gain Control，AGC）等多種因素有關。在實際生產過程中，部分原料會在軋制過程中突然出現邊浪，若未及時發現和調整，將出現軋件跑偏現象。從軋制過程的影響因素來看，除了邊浪問題外，張力太小。帶鋼與卷取機中心線不對中、卷取機與軋輥軸線不平行等問題，均會影響到帶鋼的受力情況，繼而導致帶鋼朝著某一方向傾斜[2]。

1.3 操作失誤和不當

人為操作不當是導致斷帶事故不容忽視的誘因。梳理既往的事故報告，人為操作層面的誘因主要集中在以下層面：（1）軋制力與軋制速度設定不合適；（2）彎輥力大小沒有根據軋制力的大小進行調整；（3）來料溢出邊、鋸齒邊檢查不仔細；（4）軋制力與張力給定不匹配；（5）主操與機前或機后配合不默契；（6）機前或者機后未找正輥縫造成勒輥；（7）軋輥粗糙度選擇不合適。

1.4 設備故障原因導致的斷帶

軋機區域的儀器設備眾多，其中包括多種輔助設備運行的檢測儀器，負責對應設備運行工況的動態監測。檢測儀器的運行對冷軋工藝和生產效率有重要影響。以入口測厚儀為例，儀器出現故障后，在有厚度波動較大的原材料進入流水線后，軋機AGC 不能有效識別并做出響應，將埋下巨大的安全隱患[3]。

2 減少低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶事故的方法

2.1 預防來料缺陷的措施

來料缺陷的常見表現是厚度不均勻和有明顯浪型等。操作人員應當嚴格檢查熱軋卷，仔細觀察是否有材料厚度不均勻現象，帶鋼是否有邊浪、中浪等問題。酸洗過程中需注意預防過酸洗、欠酸洗等問題。針對來料缺陷，酸洗機組需要及時做好相關信息記錄，并及時反饋至軋機，從而根據實際情況調整軋制過程的相關參數。

2.2 解決軋制時軋件跑偏

軋件跑偏受多種因素的影響，擬采取以下措施：（1）加強來料質量的檢測，重點檢查厚度、尺寸等是否正常；（2）密切留意軋制力變化，在軋制力明顯變化時及時調整張力；（3）軋機長時間停車后重啟時，需要重新壓靠；（4）優化軋輥磨削工藝，控制錐度在0.005 mm 以內。

2.3 解決操作失誤造成的斷帶

以單機可逆為例，一般采用6 個道次的軋制工藝。

2.3.1 第一道次軋制

第一道次預防斷帶的重點是防止勒輥和偏車，同時要找準機前輥縫。操作上宜選用大的前張力與大的彎輥力（正彎），因為第一道次來料的板帶的厚度特點是中間厚兩邊薄，像一個“腰鼓”。這種情況下前張力小或彎輥力小很容易跑偏，且大的彎輥力可以減小板帶中間比兩邊厚差的絕對值。一般情況下，開坯5 ～11 kg·mm-2的前單位張力可以任意取值，后張力宜采用小于酸洗工序卷取張力1 t 左右的模式。

2.3.2 第二道次軋制

第二道次預防斷帶的重點依然是防止勒輥和偏車。操作上宜選用大的前張力與大的彎輥力（正彎），因為第二道次來料“腰鼓型”的厚度特性還未改變。第二道次前單位張力7 ～16 kg·mm-2可以任意取值，后單位張力3 ～8 kg·mm-2可以任意取值。前張拖著后張跑，不容易打滑。

2.3.3 第三道次軋制

第三道次軋制時，“腰鼓型”的厚度特性得到有效控制，輥縫比前兩道次好找。彎輥力追求越低越好。第三道次張力模式依然是“前張拖著后張跑”，可有效防止發生打滑的現象。

2.3.4 第四道次軋制

第四道次軋制時，彎輥力追求越低越好。前單位張力宜選擇10 ～15 kg·mm-2。前單位張力越大板形越好，有利于采用小的彎輥力。在尾部降速段時可適當增加前張力，有利于優化尾部板形。因為這時候隨著速度的再降低，軋制力會升高，邊部會產生邊浪。前張大了扯緊點兒能防止形成邊浪，更不用增加很大的彎輥力。后單位張力依據軋制力選擇。后單位張力能小盡量小，以減輕帶鋼“裂邊”。

2.3.5 第五道次軋制

第五道次軋制時，彎輥力追求越低越好。頭尾板形越平直越好，有利于六道次起車與收尾的板形控制。

前單位張力宜選擇8 ～13 kg·mm-2。頭部起車可以選用10 ～11 kg·mm-2，有利于機后減小彎輥調整板形。一般卷徑650 mm 左右，恢復到8 kg，防止軋制力降下來后前張較大而拉斷出口。尾部控制中，一般在降速開始時前張力開始適當增加。分臺階上限可以給到13 kg·mm-2。

五道次頭尾前張力增加需要注意以下事項。第一，起車時，大的前張力要建立在機后操作給定的彎輥力不太大的情況下。如果發現起車時機后已經將彎輥力給滿，這種情況前張力選擇低一些。第二，收尾時前張力增加，最好是機后主動提醒主操增加。但是，如果發現機后在劇烈增加彎輥力，此種情況保持現有的前張力水平即可，否則加張力很容易在大彎輥力的作用下集中在帶鋼邊部造成拉斷。第三，主操與機后配合非常重要。五道次主操與機后配合情況，如圖1 所示。根據第五道次軋制收尾張力特點，從消除缺陷、提高操作技能方面制定斷帶預防措施，斷帶率由1—4 月份平均的1.12%降低至11 月份的0.30%以下。

五道次后，單位張力宜選擇15 ～25 kg·mm-2。一般由軋制力大小決定后單位張力的大小。原則上，后單位張力超過25 kg·mm-2會增加入口拉斷帶的風險。

受起車與降速段乳化液潤滑特性差的影響，所有卷頭尾軋制力都要大于正常軋制段，此時要適當增加后張力。

此外，研究表明乳化液最好的潤滑狀態為600 ～800 m·min-1車速時，低于600 m·min-1靠軋輥旋轉帶入帶鋼咬入區的乳化液量小，起不到很好的潤滑作用。因此，600 m·min-1以內速度時，對應的軋制力要高于600 ～800 m·min-1時對應的軋制力。但是，超過800 m·min-1時，因為對軋輥的冷卻跟不上而造成軋輥壓扁，咬入弧長度增加造成軋制力越軋越大。此時，需通過調整生產速度來控制軋制力[4]。

2.3.6 第六道次軋制

原則上，第六道次軋制時，彎輥力追求越低越好。根據現場實踐情況，在整個軋制過程中，鋼卷在第六道次的彎輥力最大，所以所有斷帶中第六道次斷帶比例是最高的。

六道次想要減少斷帶，必須控制好五道次邊部缺陷的檢查。五道頭尾板形控制是關鍵，需要操作者務必按第五道軋制注意事項操作。

六道次前單位張力宜選擇7 ～8 kg·mm-2。因為六道次是成品道次，為了控制“塌心”缺陷，六道次前張力選擇不宜過大。但是，起車軋制力高出口板形不好控制時，在卷徑600 mm 范圍內，前單位張力可以給到10 kg·mm-2以內。軋制到尾部降速段，軋制力剛開始明顯上漲而機前彎輥力未增加時，主操可以適當增加單位前張力，上限為11 kg·mm-2。六道尾部最好由機前提醒主操適當增加前張力，而不是機前自己加彎輥。

2.4 解決設備故障原因導致的斷帶

加強設備點檢與維護是減少斷帶的又一重要途徑，一般需要對設備的關鍵部位進行重點維護。AGC方面需要加強位移傳感器導線、伺服閥插頭及導線、卸荷閥插頭及導線的防水防護。AGC 液壓回路要經常過濾液壓油品，定期更換回油濾芯。在測厚儀方面，要保證每班至少校準2 次，并經常檢查壓縮機供水情況。在編碼器方面，要定期進行誤差測試。對重點部位的一系列維護是控制設備故障造成斷帶的重要保障[5]。

3 結語

通過對斷帶的分析，找出了斷帶原因，制定了相應的解決方法和防范措施。不斷驗證這些方法和措施，既加速了冷軋調試進度，也為冷軋薄板順利投產發揮了有效作用，大幅降低了冷軋廠低碳鋼極薄帶材冷軋斷帶率，可達到國內外先進廠家的斷帶率（斷帶率1%左右）水平，提高了產品成材率，減少了軋輥消耗。