汲康康，劉辰嬌，張 瑞

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

軋鋼機(jī)械設(shè)備是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)鋼材需要用到的一個重要生產(chǎn)設(shè)備，其主要是利用軋輥向熔煉后的鋼坯施加壓力改變鋼坯的形狀，進(jìn)而實現(xiàn)對鋼材的軋制。而設(shè)備冷床是用于金屬原料熔煉的設(shè)備，鋼錠、鋼坯的生產(chǎn)首先是要利用設(shè)備冷床對金屬原料進(jìn)行熔煉，然后在設(shè)備冷床中再對其進(jìn)行冷卻定性，最后通過軋鋼機(jī)械設(shè)備軋制，本質(zhì)上冷床屬于軋鋼機(jī)械設(shè)備的一部分，是鋼鐵生產(chǎn)工藝中必須應(yīng)用到的機(jī)械設(shè)備。近年來國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，而鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其在其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也發(fā)揮著重要的帶動作用，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2001 年國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到了1648.35 億元，鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到了9.45 億噸，其產(chǎn)量占到了世界鋼產(chǎn)量的34.15%；2003 年國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鋼材總產(chǎn)量又達(dá)到了一個高峰，粗鋼總產(chǎn)量達(dá)到了13.45 億噸，占全世界粗鋼產(chǎn)量的45.64%[1]。但是從2005 年開始，國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量開始走向了下坡路，粗鋼產(chǎn)量逐年下降，并且鋼的質(zhì)量也不是很高，由于生產(chǎn)成本較高，企業(yè)盈利較少，國民鋼鐵企業(yè)虧損比較嚴(yán)重，65%的國民鋼鐵企業(yè)宣告破產(chǎn)，雖然政府為了扶持國民經(jīng)濟(jì)采取了一系列的鋼鐵企業(yè)優(yōu)惠政策和產(chǎn)業(yè)調(diào)控政策，但是也沒有取得預(yù)期的成效。之所以出現(xiàn)這種狀況，相關(guān)研究人員表明主要原因是因為鋼鐵行業(yè)對軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床的穩(wěn)定運行關(guān)注程度較低，對設(shè)備管理和維修意識較差，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中設(shè)備故障頻發(fā)，而企業(yè)采取的應(yīng)對措施只是對出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行更換，或者高薪聘請技術(shù)人員對其進(jìn)行維修，這樣不僅嚴(yán)重影響到了生產(chǎn)效率，還導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)設(shè)備維修成本提高，并且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品大部分質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)沒有從根本上認(rèn)識到軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重要性，為此提出軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重要性研究。

1 軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運行的重要性

軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運行能夠有效保證原材料的利用率，鋼材在生產(chǎn)過程中會過多過少造成一定的原料損失，原料的損失主要分為設(shè)備軋制過程的損失和設(shè)備后續(xù)加工過程的損失，如果軋鋼機(jī)械設(shè)備運行不穩(wěn)定，會導(dǎo)致設(shè)備參數(shù)在運行過程中發(fā)生改變，就會導(dǎo)致物料在軋制過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的浪費，軋制是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的，設(shè)備參數(shù)不穩(wěn)定會使軋鋼機(jī)械設(shè)備軋具溫度過低或者過高，當(dāng)軋具溫度過低時會使軋具對鋼坯軋制不成功，導(dǎo)致軋鋼機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)出一批殘次品，該部分產(chǎn)品因不符合生產(chǎn)要求，只能將其作為廢料丟棄；當(dāng)軋鋼機(jī)械設(shè)備軋具溫度過高時，在對鋼坯軋制過程中會有一部分原料因溫度過高而揮發(fā)掉，對原料造成一定的浪費[2]。在對產(chǎn)品后期加工過程中，如果軋鋼機(jī)械設(shè)備運行不穩(wěn)定，設(shè)備對鋼材的加工不能一次完成，本來一次完成的加工任務(wù)需要軋鋼機(jī)械設(shè)備反復(fù)對鋼材進(jìn)行加工，反復(fù)加工將會在浪費掉大量的金屬原料，因此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運行可以有效保證鋼材原料的利用率。

2 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重要性

2.1 決定熔煉過程中鋼錠化學(xué)成分含量是否達(dá)標(biāo)

設(shè)備冷床是金屬原料熔煉工藝中一個重要的機(jī)械設(shè)備，其運行是否穩(wěn)定將決定鋼材熔煉過程中鋼錠化學(xué)成分含量是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，《鋼鐵企業(yè)鋼錠生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定》中明確規(guī)定，設(shè)備冷床熔煉技術(shù)生產(chǎn)出來的鋼錠中銅化學(xué)元素含量要在0.045wt.%～0.075wt.%之間；硫?qū)儆谟卸居泻瘜W(xué)元素，其含量要嚴(yán)格控制在0.001wt.%以下；碳化學(xué)元素決定了鋼錠的硬度金屬性能，其含量要控制在0.001～0.015 之間；其余鐵、錳、鋅等化學(xué)元素含量最少為0.045wt.%，如果鋼錠化學(xué)元素含量不符合以上標(biāo)準(zhǔn)即視為不合格產(chǎn)品[3]。為了驗證軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行對鋼錠化學(xué)成分含量達(dá)標(biāo)具有重要作用，此次分別記錄了五種設(shè)備冷床不同運行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量，其中只有運行狀態(tài)需要1 為冷床穩(wěn)定運行狀態(tài)，設(shè)備冷床總功率為750kW，拉錠速度始終在3.5mm/min。其它四種均為冷床不穩(wěn)定運行狀態(tài)，分別為設(shè)備冷床總功率過大、冷床總功率過小、冷床拉錠速度過大、冷床拉錠速度過小，下表為軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量表。

表1 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運行狀態(tài)下鋼錠化學(xué)元素含量表（wt.%）

從上表可以看出，五種軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床運行狀態(tài)，只有在冷床穩(wěn)定運行狀態(tài)下，鋼錠化學(xué)成分含量符合標(biāo)準(zhǔn)，從整體的生產(chǎn)質(zhì)量上分析，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行狀態(tài)下生產(chǎn)的鋼錠，化學(xué)成分波動范圍較小，鋼錠化學(xué)純度較高，質(zhì)量較好。而當(dāng)軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床運行狀態(tài)不穩(wěn)定時，會使金屬原料熔煉時間過長或者過短，拉錠速度不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致鋼錠化學(xué)成分含量不能達(dá)到預(yù)期值，因此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行對熔煉過程中鋼錠化學(xué)成分含量是否達(dá)標(biāo)具有重要作用。

2.2 減少鋼坯表層缺陷

軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床在對鋼坯熔煉生產(chǎn)過程中，如果其運行狀態(tài)不夠穩(wěn)定，會使設(shè)備冷床熔煉工藝參數(shù)發(fā)生改變，從而影響到鋼坯表面質(zhì)量。鋼坯表面質(zhì)量對生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境以及設(shè)備狀態(tài)要求較高，如果出現(xiàn)操作鋼坯表層容易出現(xiàn)孔洞、裂紋、折層、冷凝掛以及冷隔等缺陷，其中孔洞多出現(xiàn)在鋼坯內(nèi)部，形狀以針孔狀和圓孔狀居多，其形成時間主要在設(shè)備冷床對鋼坯切頭和銑面過程中，如果鋼錠表層出現(xiàn)孔洞缺陷，如果孔洞較淺可以通過打磨處理，如果孔洞較大且較深，則需要利用鋸床直接將帶有孔洞的部分切除，這樣會造成極大的浪費；裂紋是鋼坯表層出現(xiàn)長度較短、裂口較細(xì)、深度較深的裂縫，其主要形成時間也是在設(shè)備冷床對鋼坯切頭和銑面過程中，由于裂紋深度較深，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了鋼坯的整體結(jié)構(gòu)，所以大部分出現(xiàn)裂紋的鋼坯需要重新回爐熔煉；折層主要出現(xiàn)在鋼坯的側(cè)面，其表現(xiàn)為多條或者單條溝狀縱向凹槽；冷凝掛缺陷主要表現(xiàn)為鋼坯表層疊狀的冷凝條；冷隔缺陷是在設(shè)備冷床在對鋼坯表面磨銑后形成的。

從以上分析可以看出，鋼錠表層缺陷的形成時間主要是在設(shè)備冷床對鋼坯切頭和銑面過程中，為了更好的分析軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行對減少鋼坯表層缺陷重要性，分別選取了五種冷床對鋼坯切頭和銑面過程中不同運行狀態(tài)，其中運行狀態(tài)序號1 為設(shè)備冷床穩(wěn)定運行狀態(tài)，剩余四種為設(shè)備冷床不穩(wěn)定運行狀態(tài)，隨機(jī)抽取設(shè)備冷床生產(chǎn)完成的鋼錠，對其表層的缺陷數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，具體數(shù)據(jù)如下表所示。

表2 軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床不同運行狀態(tài)下鋼坯表層缺陷統(tǒng)計

從上表可以看出，當(dāng)設(shè)備冷床處于穩(wěn)定狀態(tài)下生產(chǎn)的鋼錠表層缺陷較少，鋼錠的宏觀形貌較好，下圖為設(shè)備冷床穩(wěn)定運行下生產(chǎn)的鋼坯。

圖1 冷床穩(wěn)定運行下生產(chǎn)的鋼坯

而當(dāng)設(shè)備冷床處于不穩(wěn)定狀態(tài)下，生產(chǎn)的鋼錠表層缺陷較多，表面質(zhì)量較差，這是因為由于設(shè)備冷床運行不夠穩(wěn)定，功率過大或者過低，會使冷床對鋼錠澆筑溫度不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致鋼錠表層出現(xiàn)缺陷，下圖為冷床不穩(wěn)定運行下生產(chǎn)的鋼坯。

圖2 冷床不穩(wěn)定運行下生產(chǎn)的鋼坯

由此可以看出，軋鋼機(jī)械設(shè)備冷床穩(wěn)定運行有助于減少鋼錠表層缺陷生產(chǎn)，以此完成了對軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重要性分析。

3 軋鋼設(shè)備故障診斷方式

3.1 故障特征數(shù)據(jù)采集

在收集方式上，一般情況下會通過計算機(jī)檢測系統(tǒng)的應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集工作，且其也會根據(jù)收集方式的不同，而其也會根據(jù)收集方式的不同而分為手動以及自動式兩種。其中，自動式信號采集方式更加適合應(yīng)用在具有轉(zhuǎn)速／鍵相的主軸中，能夠有效的避免在數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)失真的問題，進(jìn)而獲得更為準(zhǔn)確的頻率收集結(jié)果；而手動信號采集方式則更加適合應(yīng)用于沒有安裝鍵相／轉(zhuǎn)速主軸的設(shè)備。當(dāng)我們將相關(guān)數(shù)據(jù)采集完畢之后，則能夠通過相關(guān)信號分析技術(shù)的應(yīng)用對其進(jìn)行細(xì)致、全面的分析，以此獲得我們所需要的故障頻率。

3.2 設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用

振動監(jiān)測診斷技術(shù)是一種對設(shè)備振動參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、分析，并最終對設(shè)備故障情況進(jìn)行分析與判定的一種方式，其具有著數(shù)據(jù)分析的廣泛性、多維性以及實時性等特點，可以說是對軋鋼設(shè)備故障進(jìn)行判斷的一種首選技術(shù)。在實際應(yīng)用過程中，我們也可以通過機(jī)械設(shè)備所具有的頻率情況以針對性的方式對其選取適合的傳感器類型與測量參數(shù)。另外，為了使我們對設(shè)備的檢測工作能夠具有更為準(zhǔn)確、全面的特征，也需要能夠?qū)φ駝訙y量點進(jìn)行適當(dāng)、科學(xué)的選擇，并保證其能夠全面的對設(shè)備振動所具有的易損點以及敏感點進(jìn)行反映，以此獲得更為有效的測量信號。

4 結(jié)束語

在我國現(xiàn)今工業(yè)發(fā)展的背景下，機(jī)械設(shè)備的制造對于整個工業(yè)發(fā)展具有著重要的意義，而要想獲得機(jī)械制造工作的良好開展，就需要我們能夠保證軋鋼設(shè)備的運行安全性與穩(wěn)定性。此次研究完成了對軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重要性分析，得出了相應(yīng)的分析理論，對鋼鐵產(chǎn)業(yè)提高對軋鋼機(jī)械設(shè)備及設(shè)備冷床穩(wěn)定運行的重視程度具有重要作用。