王 瑛，丁 正

引言

當(dāng)今，隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)受上游、下游產(chǎn)業(yè)的影響，生存發(fā)展空間日益嚴峻，企業(yè)競爭加劇。為適應(yīng)市場環(huán)境，馬鋼熱軋廠提出“降本增效”，提高產(chǎn)品成材率等目標(biāo)。然而，在馬鋼熱軋2250mm生產(chǎn)線，卷取區(qū)域經(jīng)常發(fā)生的堆鋼事故是影響“降本增效”的一個重要因素，堆鋼既減少了小時產(chǎn)量，又降低了成材率；2015年，卷取區(qū)域因各類原因?qū)е碌亩唁撌鹿示透哌_十?dāng)?shù)次，嚴重制約了生產(chǎn)效率。筆者對近年來該熱軋廠卷取區(qū)域的各種堆鋼事故原因進行了整理分析，并提出應(yīng)對措施。

圖1 熱軋卷取區(qū)域設(shè)備布置圖

1 導(dǎo)致堆鋼事故的原因

1.1 因電氣元器件損壞導(dǎo)致的堆鋼

一些生產(chǎn)線投產(chǎn)多年后，PLC柜內(nèi)大量模板開始老化，且內(nèi)部積灰較多，部分模板使用時長可能已經(jīng)接近或超過預(yù)期壽命。這些模板隨時可能出現(xiàn)故障，而PLC控制模板是自動控制的核心，當(dāng)模板出現(xiàn)異常，生產(chǎn)線必然停機。另外，卷取區(qū)域現(xiàn)場環(huán)境非常惡劣，溫度高、沖擊振動大、水汽腐蝕等使現(xiàn)場元器件極易損壞。而帶鋼卷取是全自動的生產(chǎn)過程，設(shè)備現(xiàn)狀的判斷和動作的輸出全部依靠現(xiàn)場輸入輸出電氣元件來實現(xiàn)，某些重要元器件的損壞可能立刻導(dǎo)致堆鋼事故。

1.2 電氣元器件誤感應(yīng)

卷取區(qū)域現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，傳感器極易受到影響。如現(xiàn)場清潔工作管理不善，遺落的廢舊螺栓鐵片有可能讓接近開關(guān)產(chǎn)生誤信號；卷取機前的冷金屬檢測是非常重要的傳感器，用于帶鋼跟蹤信號修正。在寒冷的冬季，帶鋼冷卻水在開關(guān)過程中產(chǎn)生非常濃密的霧氣，影響冷金屬檢測開關(guān)的正常使用，可能使卷取機產(chǎn)生誤動作導(dǎo)致堆鋼事故；現(xiàn)場大量使用的冷卻水和甘油，在設(shè)備高速運轉(zhuǎn)時會四處飛濺，芯軸上使用的超聲波位置傳感器也非常容易受到影響等等。

1.3 因機械間隙造成堆鋼

卷取機是在高速且有較大沖擊力的非常惡劣的條件下進行運轉(zhuǎn)的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高。要想保持穩(wěn)定的良好生產(chǎn)狀態(tài)，設(shè)備制造精度、設(shè)備管理制度及設(shè)備維護非常重要。根據(jù)卷取機的工作特點及環(huán)境條件，對卷取機的性能有特殊要求，如：卷取機剛度高，不易變形；耐反復(fù)沖擊的高強度結(jié)構(gòu)；保持高機械精度的結(jié)構(gòu)等。卷取機的導(dǎo)衛(wèi)、夾送輥和助卷輥等設(shè)備，經(jīng)過一段時間的使用后，必然出現(xiàn)磨損間隙，如果此間隙過大，都有可能造成堆鋼事故。

1.3.1 導(dǎo)衛(wèi)間隙的影響

側(cè)導(dǎo)衛(wèi)的功能是將輸出輥道上偏離輥道中心的帶鋼平穩(wěn)地引導(dǎo)到卷取機中心線，保證以對中的方式進入夾送輥和卷取機。側(cè)導(dǎo)衛(wèi)是帶鋼進入卷取機的第一道關(guān)口，經(jīng)驗證明，導(dǎo)衛(wèi)入口處是堆鋼事故發(fā)生的重災(zāi)區(qū)。導(dǎo)衛(wèi)間隙造成的影響主要是以下幾個方面：

（1）導(dǎo)衛(wèi)梁和銷子間存在間隙，導(dǎo)衛(wèi)不能緊密隨同液壓缸同時進退。這會導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)無法標(biāo)定準(zhǔn)確，位置傳感器不能正確顯示導(dǎo)衛(wèi)的實際位置。

（2）導(dǎo)衛(wèi)的兩個液壓缸之間的齒輪齒條存在間隙，形成導(dǎo)衛(wèi)頭尾偏差，即導(dǎo)衛(wèi)的入口側(cè)和出口側(cè)始終或者在某些時候出現(xiàn)輥縫值不一致（正喇叭口或者負喇叭口），造成難以標(biāo)定準(zhǔn)確，導(dǎo)衛(wèi)也難以發(fā)揮糾偏作用，使卷形不好，甚至帶鋼頭部撞擊導(dǎo)衛(wèi)入口直接堆鋼。另外，喇叭口的特點造成帶鋼對耐磨板的磨損量前后不一致。

（3）導(dǎo)衛(wèi)耐磨板的磨損。當(dāng)磨損量大于一定值時，會出現(xiàn)帶鋼卷邊，或者卡阻堆鋼。

（4）耐磨板與導(dǎo)衛(wèi)梁間的安裝間隙過大，帶鋼頭部有可能無法順利通過，造成卡阻。

圖2 耐磨板與導(dǎo)衛(wèi)梁間間隙過大

1.3.2 夾送輥間隙的影響

夾送輥位于卷取機入口處，其主要功能是引導(dǎo)帶鋼頭部順利進入卷取機溜槽導(dǎo)板，并在帶鋼尾端拋出精軋機后，在夾送輥和芯軸間形成所需要的卷取張力。若夾送輥因輥輥面磨損不均勻、油缸漲套松動、下輥水平度差等原因造成兩側(cè)輥縫偏差，那么夾送輥與帶鋼之間呈現(xiàn)出一定的夾角，在卷取過程中就會產(chǎn)生水平側(cè)向力，將帶鋼拉向一邊，造成鋼卷塔形或者溢出。甚至輥面磨損超過帶鋼厚度時，夾送輥將不能提供有效夾持力，造成松卷堆鋼。

1.3.3 助卷輥間隙的影響

三個助卷輥平均分布于芯軸四周，其主要功能是將帶鋼頭部準(zhǔn)確的送到芯軸位置，并對帶鋼施加彎曲加工，使其變成容易卷取的形狀，然后以適當(dāng)壓緊力將帶鋼壓在芯軸上，輔助芯軸和帶鋼間形成有效張力。在工藝設(shè)定中，超過4 mm規(guī)格的帶鋼將采用助卷輥踏步控制。從圖3中可以看出，在踏步過程中，3個助卷輥中，有2個助卷輥同時壓靠在鋼卷上。若此時這2個助卷輥因剛度差，不能提供及時有效的壓緊力，帶鋼頭部就會出現(xiàn)松散。松散的帶鋼頭部和芯軸間沒有足夠的靜摩擦力，使芯軸與夾送輥間不能形成張力，最終會造成堆鋼事故。

圖3 助卷輥踏步動作

1.3.4 芯軸間隙的影響

芯軸的使用周期，一般情況下是以其生產(chǎn)帶鋼總重量來衡量的，按照使用強度不同，其預(yù)期壽命一般在150萬t左右。芯軸從上線到下線，其運動部件都有不同程度的磨損（見圖4），內(nèi)部間隙也越來越大。

圖4 芯軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)芯軸高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力作用下，芯軸扇形板與連桿的間隙被消除，芯軸的實際外徑變大，但此時漲縮缸的實際位置并沒有改變，傳感器檢測距離沒有變化，導(dǎo)致實際直徑大于顯示直徑（見圖5）。

圖5 芯軸截面圖

1.4 因介質(zhì)系統(tǒng)泄漏跳泵

介質(zhì)系統(tǒng)是熱軋設(shè)備的重要動力源。在軋線運行過程中，因各種原因，造成介質(zhì)系統(tǒng)管路油液泄漏，當(dāng)油箱液位低于一定值時，系統(tǒng)會自動停泵，此時若軋線上，尤其是層流區(qū)域仍有帶鋼在行進，則必然造成堆鋼事故。

1.5 夾送輥背壓異常

為了使卷取機夾送輥液壓缸在上下動作時能夠保持穩(wěn)定，在液壓系統(tǒng)設(shè)計時，特增加了背壓控制，避免失控、失速等現(xiàn)象的發(fā)生。但在生產(chǎn)中，偶爾會出現(xiàn)背壓穩(wěn)定的情況。背壓不穩(wěn)定所造成的影響與其壓力浮動程度成正比。輕微的壓力波動，可能使夾送輥的自動位置控制或壓力控制的反應(yīng)速度以及精度變差；大的壓力波動，甚至背壓閥卡死，背壓值降為0或者升到系統(tǒng)壓力，造成夾送輥無法動作。此時卷取區(qū)域若存在行進中的帶鋼，則必然出現(xiàn)堆鋼事故。

1.6 來料異常

由于帶鋼在軋制過程中環(huán)境狀況十分復(fù)雜，影響板形的因素很多，如坯料楔形、溫度分布不均、軋機兩側(cè)剛度存在差異、軋機調(diào)整量不合適等,易產(chǎn)生板形缺陷。常見的板形缺陷有鐮刀彎、浪形和瓢曲等。其中的鐮刀彎板型對卷取的影響最大。在經(jīng)過精軋機軋制，進入層流輥道后彎曲程度更加嚴重，很容易在卷取入口卡阻堆鋼。

1.7 帶鋼通道異物卡阻

熱軋坯在經(jīng)過精軋工序后，在層流輥道上行進速度達到最大，薄規(guī)格帶鋼速度一般超過12 m/s，此時若輥道上或卷取通道內(nèi)存在異物對帶鋼頭部或邊部有稍許阻礙，就可能造成帶鋼頭部折疊、卡阻等。有時短時間的卡阻后，頭部雖擺脫了阻隔，但由于此時帶鋼本體與跟蹤信號不一致，導(dǎo)致設(shè)備動作，尤其是助卷輥的踏步控制時序出現(xiàn)異常，帶鋼頭部最終卡在卷取機中。

2 避免產(chǎn)生堆鋼的措施

2.1 確保電氣設(shè)備正常

（1）對PLC室房鎖實施嚴格管理，不允許外來人員進入。門窗要保持關(guān)閉狀態(tài)，盡量減少室內(nèi)灰塵。

（2）PLC室溫度要保持在25℃以下。

（3）在檢修日對PLC柜內(nèi)模板進行有計劃的清灰維護或者更換。

（4）完善點檢標(biāo)準(zhǔn)，并嚴格執(zhí)行。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的故障時間記錄，科學(xué)合理制定詳細的電氣元器件更換周期表，并按照周期更換。

（5）對重要的傳感器，設(shè)置冗余保護。

2.2 弱化現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響

（1）加強現(xiàn)場管理工作，及時清除現(xiàn)場與生產(chǎn)無關(guān)的廢舊螺栓、墊片、破布等物品。

（2）針對冬季低溫時大水霧對CMD的影響，在適當(dāng)增加風(fēng)機數(shù)量的情況下，進行技術(shù)優(yōu)化，在控制程序中增加限制條件，使系統(tǒng)具備辨別真假信號的能力，以增強抗霧氣干擾的能力。

（3）調(diào)整冷卻水的大小和噴射方向，使其既滿足生產(chǎn)需要，又不影響到電氣元件的使用。如果實在無法兩者兼得，則在電氣元件前增加擋板進行保護。

（4）對直接受到鋼卷高溫輻射的電纜、傳感器實施隔熱防護。

2.3 加強設(shè)備精度管理

（1）根據(jù)每個設(shè)備的特點，利用趨勢圖曲線軟件對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行重點監(jiān)控。

（2）制定有效的設(shè)備剛度測試方法，每周進行機械間隙評價。對使用狀態(tài)不佳的設(shè)備，及時更換。對更換下來設(shè)備的磨損情況進行觀察分析和記錄，結(jié)合趨勢圖數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，進一步優(yōu)化間隙評價。

2.4 設(shè)定油位監(jiān)控，實施漏油預(yù)警

為了防止突然停泵造成緊急停機，應(yīng)設(shè)立快速有效的油位監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。在系統(tǒng)工作時，油箱的液位處于浮動狀態(tài)，液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的油箱液位值浮動有各自的特征，甚至同是液壓系統(tǒng)，由于執(zhí)行機構(gòu)流量的不同，特征也有所區(qū)別。如果對液位值進行實時監(jiān)測，對不同的特征進行甄別，找出泄漏發(fā)生時的特征值，準(zhǔn)確對泄漏進行判斷并實時發(fā)出報警信號，就可以做到對泄漏實時發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)漏油后，可根據(jù)當(dāng)時的泄漏情況，判定是否繼續(xù)維持生產(chǎn)。若出現(xiàn)緊急高速泄漏情形，系統(tǒng)應(yīng)自動禁止帶鋼進入精軋機區(qū)域。

2.5 背壓的維持穩(wěn)定

背壓的異常與背壓閥的關(guān)系最大。背壓閥較容易受到油液中雜物的污染，性能會受到影響。因此必須保持油液的潔凈。另外，將夾送輥的背壓信號用趨勢圖軟件實施監(jiān)控，電氣值班工程師每個班次進行記錄或利用PLC對波動范圍進行直接檢測預(yù)警。對有問題的減壓閥及時進行檢查和處理，以避免突發(fā)故障造成堆鋼事故。

2.6 防止帶鋼頭部被卡阻的措施

（1）防止鐮刀彎跑偏堆鋼。采取提高計算機模型設(shè)定精度、提高軋輥制造和磨削精度、采用壓下率分配的平衡方式、改善帶鋼溫度狀況、調(diào)整機架窗口各襯板和軋輥各軸承座襯板、使用跑偏控制技術(shù)和跑偏檢測裝置等手段，盡量減弱帶鋼鐮刀彎的程度。對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的較大鐮刀彎板型，操作人員應(yīng)及時打開導(dǎo)衛(wèi)，人工干預(yù)，防止帶鋼頭部在卷取機入口卡阻。

（2）對可能導(dǎo)致帶鋼頭部前進受阻的障礙物應(yīng)及時處理。

3 結(jié)束語

熱軋生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，隨著操作熟練程度和對事故判斷水平的不斷提高，堆鋼現(xiàn)象大幅度減小。通過生產(chǎn)實踐證明，熱軋線的生產(chǎn)過程中如果能夠?qū)Χ唁撌鹿蔬M行快速而準(zhǔn)確的判斷，不僅可以有效地減少事故的處理時間，還能針對這些現(xiàn)象制定出有效的防范措施，從根本上減少堆鋼事故的發(fā)生。以上只是簡要地介紹和總結(jié)了一些常見的堆鋼現(xiàn)象和原因，在實際的生產(chǎn)過程中堆鋼事故的形式是多種多樣的，還需要我們不斷地學(xué)習(xí)，努力提高技術(shù)水平找出原因并采取相應(yīng)的措施。

[1]蔣榮生，楊慶豐，苑曉東 等.鞍鋼1780 mm熱連軋卷形質(zhì)量研究與改進[C].2012年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會論文集（上），2012（8）：96-97.