殷恒波，李亨杰

華菱漣鋼2250熱扎板廠，湖南 婁底 417009

0 引言

華菱漣鋼2250熱扎板廠板材橫切及熱處理工程由德國西馬克設(shè)計(jì)，2010年2月開工，于2010年10月投產(chǎn)，是將熱軋板廠生產(chǎn)的成品鋼卷加工成板材，一部分作為商品材，另一部分進(jìn)行熱處理。在熱連軋生產(chǎn)線后對(duì)鋼板進(jìn)行熱處理，這一技術(shù)走在世界的前列，該線的裝備水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。橫切線設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)50萬t橫切板。熱處理部分按兩期規(guī)劃，其中一期在新建廠房內(nèi)建設(shè)1#、2#熱處理生產(chǎn)線及其它配套設(shè)備、設(shè)施，設(shè)計(jì)年產(chǎn)熱處理板15萬t。二期建設(shè)3#、4#熱處理生產(chǎn)線及其它配套設(shè)備、設(shè)施，設(shè)計(jì)年產(chǎn)熱處理板15萬t。板材橫切及熱處理生產(chǎn)線投產(chǎn)后在鋼板通過開卷機(jī)時(shí)，鋼板表面形成低于扎制面的縱向劃溝，嚴(yán)重影響板材的成材率和產(chǎn)品質(zhì)量。為此項(xiàng)目組成立攻關(guān)小組，小組針對(duì)存在問題，對(duì)開卷機(jī)的生產(chǎn)工藝、過程的受力分析和控制系統(tǒng)分析，找到了原因，采取了相應(yīng)措施，解決了這一難題，達(dá)到了預(yù)期的效果，為華菱漣鋼作出較大的貢獻(xiàn)。

1 開卷時(shí)鋼板劃傷的原因分析

1.1 表面劃傷的定義

所謂劃傷，即是鋼板表面有低于軋制面的縱橫向劃溝，單個(gè)或斷續(xù)地分布在鋼板表面上，高溫刮傷溝底有薄層氧化鐵皮，冷態(tài)刮傷可見金屬光澤，溝底呈灰白色。產(chǎn)生的原因是鋼板在軋制或輸送過程中，機(jī)械設(shè)備上尖角或突出部分劃傷其板面所致。

1.2 表面劃傷的原因分析

自華菱漣鋼2250熱扎板廠橫切線熱負(fù)荷試車成功以來，生產(chǎn)16mm以下的鋼板按照SMS設(shè)計(jì)的步驟和方式進(jìn)行開卷時(shí)，鋼卷在開卷過程中沒有產(chǎn)生表面缺陷。當(dāng)生產(chǎn)16mm以上的鋼板再按照SMS設(shè)計(jì)的步驟和方式進(jìn)行開卷時(shí)，鋼卷在開卷過程中不可避免地產(chǎn)生表面缺陷：挫傷！同類型生產(chǎn)線在我國還為數(shù)不多，通過實(shí)地考察了解到，馬鋼同種生產(chǎn)線也存在同樣的問題，且一直沒找到到很好的解決辦法。開卷設(shè)備示意圖如圖1：

圖1

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)過程的仔細(xì)觀察，分析其產(chǎn)生原因，主要有以下幾個(gè)方面：

1） 機(jī)組運(yùn)行參數(shù)不匹配

在穿帶時(shí)會(huì)出現(xiàn)各單體機(jī)組的速度不匹配或者是參數(shù)不正常，也會(huì)出現(xiàn)挫傷。

2） 鋼卷松卷

鋼卷在上料前已經(jīng)松卷，為了保證松卷的鋼卷能夠順利地進(jìn)入開卷機(jī)，鋼卷在地輥站上旋緊，鋼卷層與層之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，這個(gè)過程對(duì)鋼卷有一定的損傷。

3）相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的摩擦

鋼卷進(jìn)入開卷機(jī)反轉(zhuǎn)200°后，壓輥壓下來，由于壓輥是一個(gè)自由輥和一個(gè)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輥，自由輥在鋼卷表面的摩擦?xí)斐射摪灞砻娴拇靷?，另外，厚鋼板的?qiáng)度比薄鋼板的強(qiáng)度大，在反轉(zhuǎn)過程中，鋼卷有松卷過程，只要鋼卷在開卷機(jī)上松卷，就會(huì)產(chǎn)生挫傷。

在用處理輥壓帶鋼的頭部時(shí)，開卷機(jī)帶動(dòng)鋼卷旋轉(zhuǎn)，帶鋼的頭部在穿帶臺(tái)上肯定是向下扣的，那么開卷機(jī)帶動(dòng)鋼卷旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶鋼的頭部不會(huì)順利前進(jìn)，會(huì)給開卷很大的摩擦阻力，將會(huì)造成層與層之間發(fā)生相對(duì)位移，因而會(huì)產(chǎn)生挫傷。

4） CPC 跑偏

CPC跑偏時(shí)，開卷機(jī)芯軸在CPC對(duì)中時(shí)，會(huì)發(fā)生鋼板與處理輥的摩擦，從而產(chǎn)生挫傷。

2 針對(duì)存在的問題，攻關(guān)小組采取的措施

2.1 機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整

生產(chǎn)前確認(rèn)該鋼卷參數(shù)的合理性，主要是確認(rèn)每卷鋼卷的物理參數(shù)，如重量、寬度、厚度等，由此設(shè)置各單體機(jī)組的速度，使各設(shè)備間的速度能夠匹配。

2.2 避免鋼卷松卷措施

我們對(duì)鋼板的壓頭方式進(jìn)行了改進(jìn)，以前所用的是處理輥在0到900的橫移行程下，處理輥向下壓帶頭，改進(jìn)后處理輥在-400到900的橫移行程下壓帶頭，首先用壓輥推動(dòng)鋼卷旋轉(zhuǎn)，使帶鋼頭部到穿帶臺(tái)上有一定的長度，再用處理輥壓一下帶頭，在不上升處理輥的情況下，穿帶臺(tái)上升，盡可能地使帶鋼頭部足夠的向上，根據(jù)實(shí)際情況重復(fù)前面的動(dòng)作，再把處理輥橫移到鋼卷的正上面壓住鋼卷，穿帶臺(tái)上升，帶鋼頭部此時(shí)已向上翹，從而大大減小了帶鋼前進(jìn)時(shí)由于帶鋼頭部下扣造成的阻力，使帶鋼能順利前進(jìn)。從而消除了鋼卷在開卷機(jī)上的松卷。

2.3 消除相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的摩擦劃傷

1）對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造。增加一套液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，把壓輥的兩個(gè)輥?zhàn)佣几某芍鲃?dòng)輥，使鋼卷在壓輥壓緊的情況下再推動(dòng)鋼卷旋轉(zhuǎn)，并增大壓輥的壓力，到100bar左右。減小穿帶時(shí)的張力，使其在40kN～50kN之間，保證正常壓頭開卷。

圖2

如圖2所示，輥1和輥2固定在同一個(gè)輥架上，未改造前，輥1為主動(dòng)輥，由一個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；輥2為被動(dòng)輥，通過輥1帶動(dòng)鋼卷，而鋼卷才能帶動(dòng)輥2轉(zhuǎn)動(dòng)。由于壓輥兩端安裝有滾動(dòng)軸承，不可避免的是，輥2必須先克服軸承的滾動(dòng)摩擦力才能轉(zhuǎn)動(dòng)，由此形成了輥2與鋼板表面的摩擦力。

根據(jù)兩個(gè)具有固定軸線的圓柱，其中主動(dòng)圓柱以N力壓另一圓柱，兩個(gè)圓柱相對(duì)滾動(dòng)，主圓柱上受到的滾動(dòng)阻力矩為：

其中：N為主動(dòng)力；

k為滾動(dòng)摩擦力臂；

R1、R2為圓柱半徑。

由此可知，當(dāng)k一定（鋼-鋼時(shí)取值0.5mm）、R1/R2也一定時(shí)，N越大，則M也越大。

2）建立處理輥與伸出鋼板的力學(xué)模型為圓柱面與平面接觸

根據(jù)彈性體接觸面應(yīng)力的計(jì)算公式

若E1=E2=E，v1=v2=0.3，則

其中：E1、E2為接觸體彈性模量；

υ1、υ2為接觸體泊松比；

P為處理輥對(duì)鋼板施加的壓力；

此處 E1=E2，υ1=υ2。

由于實(shí)際生產(chǎn)過程中，鋼板應(yīng)力最大值σmax已知，可求得壓力P。

鋼板應(yīng)力最大值σmax根據(jù)鋼板的鋼種和相關(guān)參數(shù)的不同而各有不同，所以壓力P應(yīng)能滿足生產(chǎn)最極端產(chǎn)品的能力。

2.4 CPC糾偏的處理

CPC跑偏主要是生產(chǎn)操作的精細(xì)化，穿帶是整個(gè)橫切生產(chǎn)過程中很重要的環(huán)節(jié)，因此，我們嚴(yán)格控制開卷過程的操作程序，在開卷過程中，注意穿帶過程中是否跑偏，使CPC的位置在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

2.5 改進(jìn)

攻關(guān)小組在針對(duì)挫傷所造成的原因進(jìn)行相應(yīng)的改造和調(diào)整基礎(chǔ)上，我們還對(duì)其他生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。

1）增大處理輥的行程，處理輥可以橫移到鋼卷的垂直中心線上，這樣可以保證鋼卷的帶頭在伸出長度較短的情況下也能壓好帶頭；

2）增大穿帶臺(tái)向上的行程，這樣穿帶臺(tái)就增加了一個(gè)功能，它不僅能滿足穿帶，還能幫助處理輥壓帶頭。

3 改進(jìn)前后的效果對(duì)比

在改進(jìn)前，幾乎生產(chǎn)一個(gè)厚規(guī)格的鋼卷都是挫傷，只是挫傷的長度不等，有的有20m或者30m，有的更加多或者是一整卷鋼。在改進(jìn)前我們總共生產(chǎn)16mm以上的鋼板有1000多噸，就有800多噸是挫傷，20mm以上的全部是挫傷。在改進(jìn)后，厚度在16mm～20mm之間的沒有挫傷，20mm以上的，我們總共生產(chǎn)了6000多噸鋼，只有幾十噸存在挫傷。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)這些挫傷的原因有3個(gè)，一是原料卷散卷造成前面幾十米在上料前就已經(jīng)挫傷；二是改進(jìn)后的操作方法不是很快就能適應(yīng)，造成前面一張鋼板或者兩張鋼板出現(xiàn)挫傷；三是 CPC偶爾跑偏造成前面的鋼板挫傷。

4 結(jié)論

華菱漣鋼2250熱扎板廠板材橫切及熱處理攻關(guān)小組，針對(duì)開卷機(jī)生產(chǎn)過程中造成的劃傷，系統(tǒng)的分析，并予以改造，有效的解決了鋼板開卷過程中的挫傷，在同類型生產(chǎn)線有較好的推廣意義。通過這系列的改造，使板材橫切及熱處理生產(chǎn)線板材成材率和合格率達(dá)到98%以上，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004，8.

[2]華菱漣鋼橫切熱處理員工培訓(xùn)教材.