供稿|趙亮，黃建國 / ZHAO Liang, HUANG Jian-guo

內容導讀

熱鍍鋅線連續(xù)退火爐中帶鋼斷帶不僅嚴重影響機組穩(wěn)定性，還會損壞設備，增加機組運行成本。文章為找到本鋼浦項熱鍍鋅機組發(fā)生的退火爐內斷帶的原因，針對退火爐爐輥的凸度變化、糾偏單元能力、帶鋼板形及規(guī)格等4個方面的影響因素進行了分析，得出斷帶事故的基本原因為：帶鋼發(fā)生規(guī)格變化時，致使爐輥的凸度發(fā)生變化，帶鋼不能緊緊地與爐輥輥面接觸而發(fā)生跑偏，進而發(fā)生帶鋼斷帶；連續(xù)退火爐的單輥糾偏能力小，帶鋼跑偏嚴重，造成帶鋼與爐壁發(fā)生刮碰，導致機組斷帶。提出了加大原料卷板形檢查力度、加強對生產計劃的排產管理力度、加強對操作人員的操作管理等改進措施，為鍍鋅生產工藝優(yōu)化提供了參考。

在鍍鋅線穩(wěn)定生產時最不愿意見到的突發(fā)情況是帶鋼在連續(xù)退火爐中斷帶。這種情況不僅嚴重影響機組穩(wěn)定性，更為嚴重的是還會損壞設備，增加機組運行成本。雖然說爐內斷帶是突發(fā)情況，但是這種突發(fā)情況是可以找到原因從而可以避免的，因此為了實現高速、高效、高質量的連續(xù)退火生產，降低爐內帶鋼斷帶幾率成為亟需解決的問題。

根據2014年到2016年本鋼浦項1號熱鍍鋅機組的爐內斷帶情況統(tǒng)計來看，爐內斷帶的事故有兩個特點：帶鋼為厚規(guī)格，斷帶多發(fā)生在規(guī)格變換的時候；從現場斷帶情況來觀察，基本是在1#糾偏輥位置跑偏，帶鋼掛到、刮到爐子內壁，造成機組斷帶事故(現場情況見圖1)。

斷帶原因分析

爐輥的輥凸度變化

一般立式退火爐爐輥形狀設計為略帶有正凸度的雙錐形，隨著爐內各段爐溫的不同，各爐輥的原始凸度也有所差別[1]。對應于爐內不同位置的爐輥應當有一個最佳值，一般來說，立式退火爐加熱段的爐輥都采用梯型輥的設計方式。在生產中，隨著爐內溫度的變化、帶鋼與爐輥的溫差及張力作用不同會使原始輥型發(fā)生變化，原始輥凸度會與受溫度影響的輥形凸度疊加產生實際輥凸度。爐輥凸度與帶鋼熱瓢曲及跑偏的關系見圖2。當帶鋼溫度低于爐輥溫度時，實際的輥凸度為二者的反向疊加，產生的宏觀現象就是跑偏[2]；當帶鋼溫度高于爐輥溫度時，實際輥凸度為二者凸度的正向疊加，產生的宏觀現象就是帶鋼的熱瓢曲。

圖1 斷帶現場情況

圖2 爐輥凸度與帶鋼熱瓢曲及跑偏的關系

退火爐糾偏單元能力的影響

糾偏單元按照糾偏輥的數量分為單輥糾偏和雙輥糾偏。單輥糾偏原理是利用帶鋼在糾偏輥上螺旋偏移作用進行糾偏。雙輥糾偏原理是靠輥組的左右擺動進行糾偏。這兩種糾偏方式在立式退火爐上都是很常見的糾偏方式，根據退火爐工藝設計的實際情況分配不同類型的糾偏方式到退火爐相應的位置，以保證生產運行過程中帶鋼不會發(fā)生跑偏。通常情況下，在退火爐的入口附近安裝的是單輥糾偏，即前文所說的爐內1#糾偏輥。在退火爐中段或末端安裝的是雙輥糾偏。雖然單輥糾偏和雙輥糾偏都能起到糾偏作用，但是從糾偏的能力上來看，單輥糾偏的能力遠遠比不上雙輥糾偏。從斷帶事故的情況來看，就是由于帶鋼的跑偏情況遠大于單輥糾偏的能力，糾偏裝置已經起不到糾偏的作用，帶鋼才會掛到爐壁，引起斷帶事故發(fā)生。這也就證實了所有斷帶事故中斷帶位置全部集中在爐內1#糾偏輥處的現象。

帶鋼板形的影響

理論上帶鋼的板形是平直的，但是在實際軋制過程中，軋機設備控制精度或生產控制精度出現偏差會導致在軋制過程中橫斷面上出現壓下率不同的情況，造成帶鋼在橫斷面上的延伸不一致的現象，宏觀表現出的現象就是浪形缺陷。根據位置不同浪形缺陷分為中間浪、單邊浪、雙邊浪、肋浪等。在熱鍍鋅線連續(xù)生產時，對其影響最大的浪形缺陷是單邊浪板形缺陷。單邊浪缺陷是有浪的一側的帶鋼延伸明顯大于中間和另一邊所導致的，進入退火爐內，在熱應力及爐內張力作用下，這種缺陷會被無限的放大。這時，帶鋼運行位置就會偏離爐內的中線，向沒有浪形的一側偏移，如果偏移超出爐內糾偏單元的能力的話，帶鋼就會與爐壁發(fā)生刮碰，造成帶鋼斷帶。對斷帶事故中的帶鋼板形進行了統(tǒng)計(見表1)，發(fā)現斷帶事故中，帶鋼的板形均處于良好狀態(tài)，沒有出現單邊浪的情況，由此可知，這幾次斷帶的主因并不是由板形不良而引起的。

表1 爐內斷帶時帶鋼板形情況匯總

帶鋼規(guī)格的影響

在統(tǒng)計中發(fā)現，斷帶事故全部發(fā)生在鋼種規(guī)格發(fā)生變化的情況下，即帶鋼的橫截面積發(fā)生了變化。經分析認為，帶鋼橫截面積發(fā)生變化引起帶鋼與爐輥之間的熱傳導發(fā)生變化造成了斷帶事故。爐輥的溫度主要受爐內環(huán)境溫度(氣體傳熱)及帶鋼溫度(帶鋼接觸傳熱)的影響，由于傳熱方式不同，其影響效果也有很大區(qū)別，帶鋼與爐輥表面的傳熱值αs比爐氣傳熱值αj大很多。根據熱傳導模型對氣體傳導到帶鋼與爐輥接觸面的調查，當αs比αj大時，帶鋼與爐輥接觸時帶走的熱量遠大于爐輥靠爐氣保持輥凸度的熱量，導致爐輥與帶鋼接觸面的輥凸度消失，接觸面變?yōu)槠矫?。這造成了帶鋼在張力作用下，不能緊緊包裹在爐輥上，帶鋼就會在輥面上發(fā)生左右擺動，從而在爐內跑偏。

解決方案

通過對4個方面的影響因素進行分析，得出本鋼浦項1號熱鍍鋅機組發(fā)生斷帶事故的基本原因：生產過程中，帶鋼發(fā)生規(guī)格變化時，由于前后鋼帶的橫截面積發(fā)生了較大的變化，帶鋼與爐輥接觸時帶走的熱量遠大于爐輥靠爐氣保持輥形的熱量，將爐輥的凸度降低，帶鋼不能緊緊地與爐輥輥面接觸而發(fā)生跑偏現象，進而發(fā)生帶鋼斷帶；連續(xù)退火爐的1#糾偏為單輥糾偏，糾偏能力小，雖然糾偏輥起了糾偏作用，但是由于帶鋼跑偏嚴重，無法將帶鋼糾正回中間位置，所以造成帶鋼與爐壁發(fā)生刮碰，導致機組斷帶。

改進措施為：(1)加大原料卷板形檢查力度，避免不符合外觀要求的原料卷上機；(2)加強對生產計劃排產的管理力度，尤其是對厚規(guī)格產品的生產計劃進行嚴格管理，避免出現前后鋼卷規(guī)格變化大的情況，降低因帶鋼橫截面積變化大引起爐內溫度波動大情況的出現；(3)加強對操作人員的操作管理，制訂相關的操作制度來規(guī)范操作人員的操作過程，對帶鋼規(guī)格發(fā)生變化時的操作進行規(guī)范管理。從2017年改進措施實施之后，本鋼浦項1號熱鍍鋅機組僅發(fā)生了一次退火爐內斷帶情況。

結束語

通過原因分析，基本上解決了困擾本鋼浦項1號鍍鋅線立式退火爐內帶鋼斷帶的問題，但這也僅僅是爐內斷帶的簡單分析，更深層次的原因還需要在以后的生產過程中對出現的斷帶原因進行更加深入的分析和研究。只有不斷地進行探索，才能找出真正可行的措施來保證生產線穩(wěn)定地運行，為公司創(chuàng)造出更多的效益。