王明超

（河鋼股份唐鋼分公司，河北 唐山 063000）

重工業(yè)是一個國家工業(yè)體系的核心組成，是衡量國家是否現代化的重要標志。鋼材是重工業(yè)生產中最基礎、最關鍵的材料，其質量高低直接決定重工業(yè)整體產業(yè)水平。因此，冶金軋鋼生產能力與重工業(yè)建設成就息息相關，必須不斷提高并突破創(chuàng)新。在冶金軋鋼的生產實踐中，因多種原因產生的帶鋼跑偏是普遍存在的問題。實踐證明，采取針對性的措施控制帶鋼跑偏，既有助于提高產能，又能提升產品質量。因此，深入研究帶鋼跑偏的控制問題，是冶金軋鋼專業(yè)生產從業(yè)人員的必修課。

1 帶鋼跑偏的定義和原理

（1）帶鋼跑偏的定義。冷軋酸軋機組在生產運行時，活套內帶鋼出現偏向于輥子一側的現象，稱為“帶鋼跑偏”。

（2）帶鋼跑偏的原理。理想狀態(tài)下，帶鋼的運行軌跡呈直線，由始至終與輥子保持90°，按機械功計算公式：W=F×S×cosα，由于α呈90°并且F<靜摩擦力，根據公式計算的結果，輥子對帶鋼做的功為0，既未做功。表現出的物理狀態(tài)就是帶鋼運動軌跡始終與機組中心線重合。但現實生產過程中，受各種主、客觀因素的影響，帶鋼在運行過程與輥子并不保持垂直，α≠90°并且F>靜摩擦力，因此根據公式計算，W≠0，既：輥子對帶鋼做功；也就是輥子對帶鋼產生一個沿輥子軸線（垂直于機組中心線）的作用力，正是該作用力，使帶鋼的運動軌跡逐漸偏離機組中心線，運動趨勢偏向與輥子一側，從而發(fā)生“帶鋼跑偏”的問題[1]。

2 帶鋼跑偏的危害

一是造成產量下滑。帶鋼跑偏一旦發(fā)生，生產方為進行校正，不得不對生產線進行降速甚至停車以進行檢修，造成生產進度停滯、生產秩序打亂、生產計劃落空，進而導致減產。據隨機抽樣調研10家不同地域的軋鋼廠，如果工廠每月發(fā)生帶鋼跑偏的問題達到6次，月產量即下降5%；二是抬高生產成本。由于冷軋酸軋機組普遍構造復雜、零部件型號數量眾多，拆卸裝配需要耗費大量時間，致使大量人力、物力、財力等資源消耗在維修工作上，造成生產資源的無謂浪費。據資料顯示，北京某軋鋼廠新引進的冷軋機組投入運行的前3個月，既發(fā)生帶鋼跑偏問題15次，共計動用維修人員20人次、消耗維修成本12萬元，與運行正常的機組比較，利潤率下降7.3個百分點；三是影響產品質量。帶鋼跑偏會使機組運轉數據發(fā)生改變，致使生產精度出現較大誤差；同時，頻繁的維修作業(yè)又會使員工的生產積極性屢遭打擊，無法快速進入最佳狀態(tài)，工作效率不高。通過對某廠生產數據資料的統(tǒng)計，與發(fā)生帶鋼跑偏問題最少的月份對比（發(fā)生問題1次），發(fā)生帶鋼跑偏問題最多的月份（發(fā)生問題8次），次品產生率高出3個百分點、客戶質量投訴事件多出4.2倍；四是易發(fā)安全事故。帶鋼跑偏除損壞帶鋼外，還極易刮蹭機組主機件，造成設備損傷，埋下發(fā)生安全事故的隱患。據相關資料記載，東北某冶煉廠僅在9個月時間內，就因為帶鋼跑偏問題累計造成4次較大停機事故，導致2臺主設備損壞而不得不返廠維修；華北某軋鋼廠因帶鋼跑偏問題致使整個生產線陷入停滯，停機時長超30h，直接、間接經濟損失共計180萬元，教訓非常深刻。

3 帶鋼跑偏的具體原因分析

導致帶鋼跑偏的原因多種多樣，但追根溯源可歸納為兩類：一類由設備原因造成；一類由受力原因造成。根據大量生產實踐數據統(tǒng)計，現實作業(yè)中導致帶鋼跑偏的因素主要有以下五類。

（1）帶鋼板形因素。帶鋼的板形可分為浪形、塔形、鐮刀彎等，其中浪形對帶鋼跑偏的影響最大。在冷軋機組中，帶鋼浪形又可分為單側邊浪、雙側邊浪、中浪、單側1/4浪、雙側1/4浪等5種。對帶鋼進行受力分析，如果帶鋼在輥子上受力平衡，則W=0，帶鋼不會發(fā)生跑偏現象；如果帶鋼在輥子上受力不平衡，則W≠0，則出現帶鋼跑偏問題。根據統(tǒng)計，相較于對稱板形，不對稱板形發(fā)生帶鋼跑偏的概率高2.7倍以上，是出現問題較為集中的型號。其中，尤以單側邊浪、單側1/4浪等板形的帶鋼發(fā)生跑偏的概率最大，且浪形的幅度決定了帶鋼的偏移量，浪形越大則帶鋼跑偏量越大。

（2）輥子因素。輥子在機組作業(yè)中，受單邊磨損、輥面磨損、表面粗糙不平、表面油污等影響，輥子對帶鋼的作用力發(fā)生變化，此時如果對帶鋼進行受力分析，會發(fā)現原有的受力平衡狀態(tài)被打破，W≠0，既：輥子對帶鋼做功，也就是輥子對帶鋼產生一個沿輥子軸線（垂直于機組中心線）的作用力，在該力的作用下，帶鋼向輥子粗糙面的方向進行偏移，且偏移量大小由輥子磨損指數決定，磨損指數越大則帶鋼偏移量越大[2]。

（3）其它機械設備因素。一是托輥、轉向輥、糾偏輥等輔助輥系磨損打滑。與輥子磨損原理同樣，托輥對帶鋼的作用力發(fā)生改變，帶鋼的受力平衡狀態(tài)被打破，W≠0，既：托輥對帶鋼做功，也就是托輥對帶鋼產生一個沿輥子軸線（垂直于機組中心線）的作用力，在該力的作用下，帶鋼出現偏移；轉向輥長時間使用后表面摩擦系數降低，靜摩擦力下降，導致帶鋼易在輥面上打滑，出現跑偏現象；類似于轉向輥光滑作用的同樣原理，糾偏輥在長期使用后表面也趨于光滑，摩擦系數降低，糾正帶鋼跑偏的能力逐漸下滑，無法對帶鋼偏移進行及時校正；二是擺動門錯位。受立柱松動、擺臂變形、拉桿行程變化、活套車擺臂開啟、導槽松動變形等影響，導致擺動門錯位，進而推舉托輥接觸帶鋼產生偏斜，出現帶鋼跑偏；三是活套車運行軌跡偏離路軌中心。發(fā)生偏離的原因可歸納為活套車車輪和導軌兩大因素：首先是車輪因素。由于車輪、側導輪磨損，側導輪與軌道間隙不對稱等原因，致使活套車咬軌偏斜；其次是導軌要素。標準軌道的技術指標主要包括：軌道平直度≦2mm，表面光滑不能凹凸不平；軌道接縫處平緩偏差≦2mm、兩側軌道平行度誤差≦2mm、兩側軌道相對標高≦3mm。如果軌道安裝時未符合上述標準，或使用時受軌道磨損變形、基礎沉降、固定螺栓松動等影響，車輛中心線與路軌中心線之間的誤差就會超過標準范圍。兩大因素任何一個作用或者共同作用，都會使活套車運行軌跡偏離路軌中心線，導致帶鋼在活套跑偏。

（4）張力因素。機組活套在運行時，受繩輪外圈襯墊與鋼絲繩伸縮摩擦的影響，活套卷揚被磨損后直徑減小，造成卷揚線速度與輸出值不一致，產生張力波動。受其影響，輥子和帶鋼之間的摩擦力也發(fā)生變化，如果摩擦力減小到平衡臨界值時，發(fā)生帶鋼跑偏。張力與帶鋼的偏移量成反比，張力越小、帶鋼偏移量越大；反之，張力越大、帶鋼偏移量越小。

（5）糾偏系統(tǒng)因素。冷軋酸軋機組現行的糾偏系統(tǒng)主要由探測頭、傳感器、電控器、液壓控制站等組成，液壓系統(tǒng)由油箱、液壓泵、冷卻器、液位計、過濾器、溫度開關及壓力開關構成。涉及的零部件較多，而外形磨損、油污、水漬、電壓波動、中心定位等原因都會使零部件功能產生誤差。據測算，糾偏系統(tǒng)中一個普通單元產生的誤差，會被系統(tǒng)放大2-10倍，使系統(tǒng)糾偏能力降低甚至失效。

4 控制帶鋼跑偏的主要措施

業(yè)界人員在組織生產實踐中，發(fā)現一種機組自動克服帶鋼跑偏的物理規(guī)律--“輥效應”，既：板帶運行過程中總是力圖保持和進入輥子軸線夾角為90°。在生產實踐中，這種物理現象無時無刻不在進行，默默無聞地進行機組自我調節(jié)。利用“輥效應”原理，相關科研、生產人員不斷研究探索相應的控制措施，目前經實踐驗證比較有效的主要有以下5條。

4.1 調整受損輥組

對磨損、打滑的輥組及時調整，確保帶鋼受力平衡防止偏移。組織輥子安裝時，可使用條式水平儀、激光水準儀等工具，輔助以掛鋼線方法進行精度測量；用頂絲調整軸承座位置，并采取給軸承座加減墊片等辦法，保證輥子水平度、垂直度。據實踐統(tǒng)計，輥組調整的警戒值為：磨損量<10mm；更換磨損輥組，安裝精度數值為：輥組水平度<0.2mm/m，垂直度<0.5mm/m，與軋制中心線偏差<1mm?？删唧w調整三處。

（1）調整地面托輥。以地面托輥兩根為一組，一根向出口方向調整一定角度，另一根向入口方向調整一定角度，確保帶鋼受力方向與機組中心線相重合，使帶鋼在力的作用下保持向中心移動的趨勢，達到糾偏目的。

（2）調整轉向輥。一是帶鋼偏向操作側。將操作側的軸承座向帶鋼出口方向調整一定距離，或是將傳動側的軸承座向帶鋼入口方向調整一定距離；二是帶鋼偏向傳動側。將操作側的軸承座向帶鋼入口方向調整一定距離，或是將傳動側的軸承座向帶鋼出口方向調整一定距離。

（3）調整轉向輥輥型曲線。在一般設計中，轉向輥中部凸出2mm，在長期使用后，轉向輥凸出部位消失、摩擦系數下降并趨向光滑，出現帶鋼跑偏。為增加摩擦系數、延長轉向輥使用壽命，必須加大中部凸起度。經試驗證明，將轉向輥中部凸起度由2mm調整至5mm，可增大帶鋼張力，按照張力與偏移量成反比原理，有效減少帶鋼偏移量。

4.2 改進擺動門

面向帶鋼運行方向，沿擺動門托輥中心線，調整擺動門托輥3°。完畢后將托輥輥座用螺栓固定焊死，防止位置偏移。同時調節(jié)拉桿、轉臂，校正擺動桿，使擺動門撞輪中心線與弧形中心線保持對應的位置尺寸，最終確保兩側擺動門關閉時始終對齊。

4.3 定期檢查活套車和導軌

定期測量活套車運行軌跡與路軌中心線的誤差，及時組織校正，確保運行軌跡與中心線重合。經測算，活套車車輪與導軌的調整數據為：活套車導軌，水平度誤差≦1mm、平行度誤差≦2mm；側導輪與導軌側隙為0.5mm～2mm。重點關注四處：一是定期檢查車輪。使用千分尺對活套車輪組檢查測量，測量時固定3點，每點輪徑相對差≦0.2mm。定時測量輪組淬硬層深度，具體標準為：車輪淬硬層深度3mm～5mm，側導輪淬硬層深度2mm～5mm。二是定期檢查軌道精度。每隔1m，采用掛拉線方法檢查平行情況，使用條式水平儀、板尺和激光水準儀分別測量軌道水平度、標高；根據測量數據，采用加減墊板的辦法調整軌道，墊板通過螺栓固定或焊接以緊貼軌道，防止分離；三是定期檢查運行偏斜情況。經測算，活套車運行軌跡與軌道中心線的偏移誤差范圍為小于2mm。發(fā)現誤差超過標準范圍時，采取拆卸側導輪壓蓋、調松偏心輪、使用千斤頂移動車體等辦法，將誤差調整到標準范圍內，確保活套車運行軌跡與軌道中心線符合誤差要求；四是定期檢查車體潤滑情況?；钐总嚨臓恳K在作業(yè)時，既會產生平面摩擦力，也會產生轉動摩擦力。車體長期作業(yè)會使牽引繩的軸承缺乏潤滑而受力突變，帶鋼在突變力的作用下偏移正常的移動軌跡，出現跑偏現象。為避免受力突變，必須定期解開牽引繩和軸承，準確測算其摩擦力變化情況，組織進行潤滑維護保養(yǎng)，確保摩擦系數處于標準范圍內，防止帶鋼跑偏。

4.4 定期檢測糾偏系統(tǒng)運行情況

主要檢測以下四種情況：一是檢測糾偏輥整體外形尺寸、表面粗糙度是否符合誤差標準，凡超出標準范圍立即進行更換；二是檢測探測頭光源是否有油污、雜物，并組織清理，避免影響糾偏精度；三是檢測糾偏中心點與軋制中心線的偏差，并及時標定校正；四是檢測糾偏系統(tǒng)各零部件的性能參數和運行情況，及時消除超標準的誤差。

4.5 優(yōu)化工藝參數

大量生產實踐證明，通過對工藝參數的優(yōu)化，可以在不損傷生產機械設備的前提下，盡量增大張力。按照張力與偏移量成反比原理，隨著張力增大、偏移量相應減少，達到有效控制帶鋼跑偏的目的。下面以兩張表準確標定并列明工藝參數，供學習借鑒。

表1 活套單位張力設定參數

表2 活套鋼絲繩張力與長度匹配參數

5 結語

帶鋼跑偏是冷軋酸軋機組作業(yè)時常見問題之一，其發(fā)生原因多樣，產生多種負面效果。因此，從業(yè)人員在組織生產時，必須認真查找導致帶鋼跑偏的風險隱患，科學制定并落實控制措施，以達到有效提高產量和質量，降低安全事故率的目的，并為提升經濟效益、打造民族品牌產品筑牢堅實基礎。