來(lái)得志

(攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司,四川成都610300)

限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)軋制曲線的調(diào)整及探究

來(lái)得志

(攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司,四川成都610300)

分析了159FQM連軋機(jī)組軋制過(guò)程中典型軋制力曲線異常的特征及產(chǎn)生原因,提出了相應(yīng)的預(yù)防及調(diào)整措施,對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的故障給出了解決方案,為生產(chǎn)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了條件。

iba PDA;軋制曲線;異常;曲線調(diào)整;原因分析

1 引言

159FQM連軋管機(jī)中,連軋機(jī)軋制曲線作為生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)整依據(jù),通過(guò)該曲線可實(shí)時(shí)反映連軋機(jī)軋制過(guò)程中的設(shè)備狀況及穩(wěn)定性,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也可通過(guò)軋制曲線進(jìn)行監(jiān)督和調(diào)整,并能系統(tǒng)分析連軋機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的故障原因。軋制曲線的顯示和采集使用的是iba PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)不僅能顯示和采集1-5機(jī)架單輥的軋制力、軋制電流、軋制轉(zhuǎn)矩、軋制速度的趨勢(shì),而且能顯示和采集機(jī)架的壓力趨勢(shì),限動(dòng)芯棒位移、電流、速度、轉(zhuǎn)矩、限動(dòng)力的趨勢(shì)等。

通過(guò)軋制曲線的調(diào)整可有效確保生產(chǎn)順行,充分高效地利用軋制曲線,能對(duì)連軋機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)均帶來(lái)提升,并直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。

2 生產(chǎn)正常曲線顯示

限定芯棒連軋機(jī)初始參數(shù)均按穩(wěn)定軋制狀態(tài)設(shè)定,軋制過(guò)程中軋件遵循金屬體積秒流量不變定律,在正常生產(chǎn)時(shí)各機(jī)架的軋制曲線應(yīng)為整體平穩(wěn),每機(jī)架單輥軋制力基本一致正常軋制時(shí)的軋制曲線見(jiàn)圖1。軋制力常規(guī)表現(xiàn)為ST1＞ST2＞ST3＞ST4＞ST5,或者因穿孔后毛管壁厚較理論薄也會(huì)出現(xiàn)ST1≤ST2＞ST3＞ST4＞ST5的情況。

圖1 正常軋制時(shí)的軋制力曲線

軋制力在毛管開(kāi)始咬入時(shí)波動(dòng)大,同時(shí)出現(xiàn)極大值;咬入結(jié)束后開(kāi)始下降,進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后,波動(dòng)幅度較小,在進(jìn)入拋鋼時(shí)負(fù)荷增加。

正常曲線中,毛管在咬入、拋鋼時(shí)軋制力負(fù)荷高,小倉(cāng)位置波動(dòng)較大。主要原因有:毛管的溫度均勻性上差異較大,主要體現(xiàn)在頭尾端較中間部位溫度低,頭尾端的金屬變形抗拉較大,咬入與拋鋼軋制力上升;毛管頭端壁厚較中間壁厚厚,同樣壓下量情況下,頭端的變形量大導(dǎo)致軋制力上升;在毛管進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制前,軋輥一直處于降速補(bǔ)償后的較高轉(zhuǎn)速狀態(tài),在咬入時(shí)刻,對(duì)于第n機(jī)架來(lái)說(shuō),軋件與軋輥發(fā)生沖擊,電機(jī)轉(zhuǎn)速下降導(dǎo)致軋件向前運(yùn)動(dòng)具有很大的慣性,從而使進(jìn)入該機(jī)架的金屬流量增多,軋制力上升。

針對(duì)軋制變形抗力高且壁厚偏薄的規(guī)格,沖擊負(fù)荷更高,對(duì)設(shè)備安全臼、減速機(jī)、電機(jī)等均帶來(lái)較大設(shè)備隱患,適當(dāng)提高進(jìn)入連軋機(jī)孔型前的溫度,通過(guò)與后工序張減機(jī)能力在負(fù)荷允許的情況下增加張減機(jī)張力系數(shù)來(lái)減少連軋機(jī)環(huán)節(jié)的變形量,減小軋制負(fù)荷,降低軋制難度。

3 異常曲線顯示

3.1 堆鋼調(diào)整

當(dāng)某一架(第N架)機(jī)架秒體積流量比前一架(第N-1架)機(jī)架秒體積流量小時(shí),便出現(xiàn)了連軋機(jī)機(jī)架堆鋼的情況,堆鋼時(shí)軋制力曲線見(jiàn)圖2,機(jī)架間堆鋼不僅不利于正常的穩(wěn)定軋制而且還降低了荒管的壁厚精度,且在生產(chǎn)某些高鋼級(jí)鋼管時(shí),堆鋼軋制很容易引起連軋輥安全臼崩斷,同樣影響鋼管質(zhì)量和生產(chǎn)順利進(jìn)行。尤其對(duì)于薄壁鋼管的生產(chǎn),堆鋼軋制很容易導(dǎo)致連軋機(jī)軋卡,造成數(shù)小時(shí)的生產(chǎn)停工,并帶來(lái)各種經(jīng)濟(jì)損失,會(huì)導(dǎo)致該套連軋輥因軋制力過(guò)大軋輥處于高溫下直接報(bào)廢,軋制時(shí)的芯棒由于承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫,處理后的芯棒使用壽命大幅降低,經(jīng)統(tǒng)計(jì)同規(guī)格新芯棒,經(jīng)軋卡抱棒處理后的使用壽命較正常芯棒使用壽命降低80%。由于毛管壁厚、外徑、溫度影響以及各機(jī)架軋輥磨損不同、測(cè)量誤差等因素,應(yīng)通過(guò)適當(dāng)調(diào)整軋輥轉(zhuǎn)速和輥縫,建立金屬流量平衡,從而避免堆鋼現(xiàn)象的發(fā)生。

具體調(diào)整方法有:①降低第N-1架的轉(zhuǎn)速;②增加第N架的轉(zhuǎn)速;③減少第N-1架的輥縫;④增加第N架的輥縫。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)以最簡(jiǎn)化為原則,常規(guī)調(diào)整先調(diào)轉(zhuǎn)速,再調(diào)輥縫。

3.2 拉鋼調(diào)整

當(dāng)某一架(第N架)機(jī)架秒體積流量較前一架(第N-1架)機(jī)架秒體積流量大時(shí),便出現(xiàn)了連軋機(jī)機(jī)架拉鋼的情況,對(duì)于生產(chǎn)薄壁管時(shí),拉鋼易使鋼管產(chǎn)生拉凹缺陷,嚴(yán)重時(shí)會(huì)因拉鋼嚴(yán)重出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象。因此,在連軋調(diào)整時(shí),曲線應(yīng)確保咬入拋鋼平穩(wěn),軋制波動(dòng)盡量減小。

圖2 堆鋼時(shí)的軋制力曲線

在調(diào)整時(shí),主要方法有:①增加第N-1架的轉(zhuǎn)速;②降低第N架的轉(zhuǎn)速;③增加第N-1架的輥縫;④減少第N架的輥縫。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)以最簡(jiǎn)化為原則,常規(guī)調(diào)整先調(diào)轉(zhuǎn)速,再調(diào)輥縫。

3.3 單機(jī)架異常

生產(chǎn)過(guò)程中常出現(xiàn)某一機(jī)架軋制力負(fù)荷過(guò)高、過(guò)低異常的情況,主要表現(xiàn)在該機(jī)架軋制力負(fù)荷遠(yuǎn)高于或低于臨近機(jī)架的軋制力,見(jiàn)圖3。產(chǎn)生此類(lèi)曲線情況主要由于該機(jī)架軋輥堵轉(zhuǎn),軸承或其他卡阻造成負(fù)荷攀升,可通過(guò)查單輥軋制力分析,或該機(jī)架軋輥小倉(cāng)位置跑值及軋輥斷裂也會(huì)造成軋制力曲線過(guò)高或過(guò)低。

3.4 軋卡曲線分析

軋卡指軋件在進(jìn)入連軋機(jī)孔型中時(shí),軋件各機(jī)架金屬不能形成穩(wěn)定的流動(dòng),造成在連軋機(jī)孔型中卡阻,見(jiàn)圖4,最為常見(jiàn)的情況是帶芯棒軋卡,此時(shí)芯棒在軋件中不易脫出,處理起來(lái)非常耗時(shí),嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

圖3 單機(jī)架軋制負(fù)荷異常的曲線

圖4 連軋機(jī)軋卡時(shí)的軋制曲線

軋卡芯棒抱棒主要有以下幾種因素:①限動(dòng)跳電時(shí),由于連鎖導(dǎo)致連軋主機(jī)跳電抱棒;②換輥開(kāi)軋時(shí)由于輥徑誤差、轉(zhuǎn)速誤差、輥縫誤差、軋輥未安裝到位、空軋不充分等原因造成打滑堆鋼,引起抱棒故障;③新芯棒開(kāi)軋時(shí),芯棒預(yù)熱不充分、石墨以及硼砂噴涂效果不好等造成抱棒;④某個(gè)機(jī)架過(guò)壓導(dǎo)致主機(jī)電流過(guò)高,產(chǎn)生限流保護(hù),連軋主機(jī)跳電停機(jī)引起抱棒;⑤工藝性抱棒(芯棒回拖,導(dǎo)致抱棒故障);⑥軋件軋斷導(dǎo)致抱棒;⑦芯棒斷裂引起的抱棒;⑧安全臼斷裂、連軋堆鋼、連軋轉(zhuǎn)速調(diào)整不當(dāng)、軋輥斷裂、軸斷裂等情況也易引起抱棒故障[1]。

3.5 回拖曲線

指小車(chē)正常回退時(shí),荒管進(jìn)入脫管機(jī)后未能繼續(xù)向前,隨芯棒回退時(shí)進(jìn)入連軋機(jī)孔型中,導(dǎo)致荒管尾端與連軋輥碰撞,見(jiàn)圖5。輕則碰傷第4、第5架軋輥表面,影響產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)隨芯棒回退至連軋前臺(tái),引起軋卡抱棒的生產(chǎn)事故。

回拖主要由于荒管進(jìn)脫管機(jī)的前進(jìn)分力≤芯棒與荒管的內(nèi)表面摩擦力。此情況常在軋制薄壁管時(shí),生產(chǎn)不順的情況下易發(fā)生。在連軋機(jī)最后一架的外徑與脫管機(jī)第一架外徑之間的減徑率過(guò)小也會(huì)產(chǎn)生回拖情況。

解決措施有:①確認(rèn)坯料在爐內(nèi)加熱溫度是否過(guò)高,在出現(xiàn)回拖情況時(shí)加熱溫度按下限進(jìn)行控制;②確定硼砂的噴吹效果,因芯棒回拖集中在荒管中后段,加強(qiáng)毛管尾端的噴吹效果,并適當(dāng)增加硼砂噴量;③確定石墨潤(rùn)滑的效果,杜絕冷芯棒軋制,確保芯棒潤(rùn)滑時(shí)工作段處于(100±20)℃;④適當(dāng)增加限動(dòng)小車(chē)回退的延遲時(shí)間;⑤適當(dāng)增加脫管機(jī)的轉(zhuǎn)速,在正常的軋制轉(zhuǎn)速情況下建議增加30～100rpm;⑥提高連軋機(jī)的出口速度,可按最大值進(jìn)行設(shè)置,適當(dāng)降低芯棒的限動(dòng)速度,可按50%～70%進(jìn)行設(shè)置,確保芯棒在軋制同樣規(guī)格時(shí)使用長(zhǎng)度最短,軋制周期最短;⑦可適當(dāng)增加張減機(jī)的入口壁厚,增大連軋機(jī)第4、第5架孔型直徑,加大脫管機(jī)的減徑量。

3.6 空軋曲線

空軋分頭端空軋和尾端空軋,前者指限動(dòng)小車(chē)在快速插棒時(shí)沒(méi)有前進(jìn)到設(shè)定位,毛管提前進(jìn)入連軋機(jī)孔型,其軋制曲線見(jiàn)圖6。后者指限動(dòng)小車(chē)在限動(dòng)軋制時(shí)沒(méi)有達(dá)設(shè)限動(dòng)設(shè)定位時(shí),限動(dòng)小車(chē)提前回退至零位。

頭端空軋常發(fā)生在毛管與芯棒插棒間隙過(guò)小,對(duì)齊擋叉磨損嚴(yán)重或?qū)R擋叉提前下降的情況下,可通過(guò)調(diào)整毛管幾何尺寸及檢查擋叉的升降動(dòng)作來(lái)進(jìn)行解決。

圖6 出現(xiàn)頭端空軋時(shí)的軋制曲線

尾端空軋,常發(fā)生于厚壁管(S＞12mm)及狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)。連軋機(jī)限動(dòng)小車(chē)提前回退,會(huì)導(dǎo)致軋件尾中后段因芯棒提前回退而出現(xiàn)空軋,使得軋后荒管尾端壁厚超厚,產(chǎn)生生產(chǎn)事故隱患,且鋼管切尾長(zhǎng)度大幅增加。

限動(dòng)小車(chē)回退主要采集某一機(jī)架單輥軋制力、單輥轉(zhuǎn)矩滿足一定要求即會(huì)回退。在調(diào)整時(shí)針對(duì)單輥軋制力,單輥轉(zhuǎn)矩作調(diào)整來(lái)滿足相應(yīng)設(shè)定參數(shù)條件,避免提前回退。

4 其他生產(chǎn)過(guò)程的曲線調(diào)整

4.1 曲線調(diào)整壁厚極差

在生產(chǎn)過(guò)程中因軋輥裝配精度不夠,上線使用時(shí)導(dǎo)致鋼管斷面極差大,影響成材率甚至造成質(zhì)量事故產(chǎn)生的現(xiàn)象。在曲線調(diào)整上,主要表現(xiàn)在連軋輥單輥軋制力差異大,具體體現(xiàn)在鋼管斷面界面上,三個(gè)輥壓下在鋼管表面上受力有差異,受力大小差異主要有以下幾個(gè)因素:①因鋼管斷面上的溫度不均;②鋼管內(nèi)壁中的芯棒直徑差異;③軋輥的實(shí)際液壓小倉(cāng)位移值有差異;④軋輥輥底磨損不均;⑤軋輥中心至小倉(cāng)零位的距離有差異等。

通過(guò)修改單輥小倉(cāng)位置來(lái)彌補(bǔ)軋制在鋼管表面上的軋制力差異,通過(guò)調(diào)整觀察多支鋼管單輥的平均差異值,可有效解決鋼管斷面極差較大的情況。

4.2 小倉(cāng)零位值校正及調(diào)整

由于連軋機(jī)液壓小倉(cāng)伺服缸端面在使用過(guò)程中存在不斷磨損的情況,長(zhǎng)期磨損易導(dǎo)致同一機(jī)架中三輥小倉(cāng)實(shí)際零位值不一致,造成規(guī)律性的軋制力曲線差異,因此需要定期對(duì)液壓小倉(cāng)伺服缸端面進(jìn)行更換并及時(shí)進(jìn)行標(biāo)定,確保軋制力穩(wěn)定受控。

4.3 芯棒壓下調(diào)整的修正

常規(guī)生產(chǎn)過(guò)程中,每一種芯棒都有對(duì)應(yīng)軋制壁厚的上下限范圍,對(duì)應(yīng)范圍的壁厚在程序的二級(jí)界面上可直接設(shè)定,超過(guò)該范圍則需要在一級(jí)界面上進(jìn)行修正調(diào)整。由于生產(chǎn)過(guò)程中的規(guī)格壁厚跨度大,嚴(yán)格按照芯棒規(guī)格對(duì)應(yīng)的壁厚軋制,會(huì)導(dǎo)致頻繁更換工模具。針對(duì)此情況,壁厚極差在可控范圍內(nèi)時(shí),可直接在系統(tǒng)中對(duì)芯棒對(duì)應(yīng)壁厚的上下限范圍進(jìn)行修正,增加每種芯棒規(guī)格的軋制壁厚范圍,在生產(chǎn)過(guò)程中有利于同組芯棒軋制不同規(guī)格壁厚,減少更換芯棒的時(shí)間,降低生產(chǎn)停工,提高作業(yè)率及機(jī)時(shí)產(chǎn)量。

4.4 對(duì)軋輥直徑的修正

在生產(chǎn)過(guò)程中,時(shí)常出現(xiàn)單輥液壓小倉(cāng)值修正無(wú)法滿足各機(jī)架軋制力曲線層次分明且三輥軋制力相等的情況,此時(shí)可通過(guò)對(duì)連軋輥單輥的軋制力進(jìn)行修正,解決在調(diào)整上的瓶頸和不足,增加了連軋機(jī)機(jī)架的調(diào)整空間和范圍。單輥的修正量表現(xiàn)為軋輥喉徑值的減少或增加,對(duì)應(yīng)的鋼管壁厚則為修正值減少或增加的一半壁厚。

4.5 生產(chǎn)預(yù)熱時(shí)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)正常與否的預(yù)警

連軋機(jī)機(jī)組中,新更換連軋輥必須進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱的作用主要在于連軋輥裝配過(guò)程中,軋輥輥底弧面上沾滿了較多油漬,軋輥表面光滑,在直接軋制時(shí)此類(lèi)油漬不經(jīng)去除易導(dǎo)致鋼管在連軋機(jī)孔型中打滑,產(chǎn)生堆鋼軋卡的可能。同時(shí)通過(guò)軋前的毛管預(yù)熱,確定預(yù)熱時(shí)各機(jī)架連軋輥的軋制力是否層次分明,機(jī)架軋制力、電流及轉(zhuǎn)矩等情況是否正常,可有效避免上線連軋輥裝配的質(zhì)量問(wèn)題引起的生產(chǎn)事故。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)軋制過(guò)程中的典型曲線特征及其產(chǎn)生因素進(jìn)行分析,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)其存在的相關(guān)情況提出了相應(yīng)的預(yù)防和調(diào)整措施,給出了故障的解決方案。采用這些解決方案可降低連軋出現(xiàn)問(wèn)題的概率并節(jié)約了故障處理時(shí)間,從理論上為生產(chǎn)提供了有力的保障,達(dá)到了降低軋制難度,減少生產(chǎn)異常停工處理時(shí)間,改善了產(chǎn)品質(zhì)量,達(dá)到了提高各項(xiàng)指標(biāo)的目的。

[1] 嚴(yán)澤生.現(xiàn)代熱連軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

Adjustment and Research on Rolling Curve of Restrained Mandrel Continuous Rolling Mill

LAI De-zhi

(Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co.,Ltd.,Chengdu 610300,Sichuan,China)

Analyzed here are the characteristics and causes of typical abnormal rolling force curve during rolling of 159 FQM mill.Precautions and adjustment measures are presented as well as solutions for the malfunctions occurred,so as to create good conditions for smooth production.

iba PDA,rolling curve,abnormality,curve adjustment,cause analysis

1001-5108(2016)04-0048-05

TG333.8

B

來(lái)得志,軋鋼工程師,主要從事軋鋼工藝研究,質(zhì)量控制管理工作。