侯延偉

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 鍍錫板事業(yè)部，河北 唐山 0663000)

0 前言

平整機(jī)軋制線應(yīng)保持在一定高度，更換工作輥或支承輥后，需要進(jìn)行軋制線標(biāo)定及無(wú)帶鋼標(biāo)定[1-5]。通過(guò)標(biāo)定獲得壓下缸的參考零位，進(jìn)而計(jì)算輥縫大小、傾斜值大小，為位置控制、延伸率控制提供基礎(chǔ)[6-8]。本文對(duì)1700罩退平整機(jī)輥縫標(biāo)定過(guò)程及無(wú)帶鋼標(biāo)定典型故障進(jìn)行了分析，給出了相應(yīng)的解決方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1 1700罩退平整機(jī)設(shè)備及工藝

1.1 1700罩退平整機(jī)設(shè)備

1700罩退平整機(jī)是首鋼京唐公司冷軋廠罩式退火車(chē)間內(nèi)建設(shè)的一套四輥平整機(jī)組，該機(jī)組主要平整罩式退火未平整產(chǎn)品及待二次平整的浪形缺陷產(chǎn)品，平整后成品的厚度為0.4～2.5 mm，成品的寬度為750～1580 mm，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能63.5萬(wàn)噸。

該機(jī)組主要包括：開(kāi)卷機(jī)、入口張力輥、單機(jī)架四輥平整機(jī)、出口張力輥、卷取機(jī)等設(shè)備。為保證工藝先進(jìn)性，機(jī)組配置了張力計(jì)、激光測(cè)速儀、壓力傳感器、高精度位移傳感器、CPC裝置、稱重裝置等測(cè)量?jī)x器。機(jī)組采用濕平整生產(chǎn)模式生產(chǎn)[9]，機(jī)架配有全液壓壓下自動(dòng)控制系統(tǒng)，具備恒壓力控制、恒延伸率控制和位置控制等功能[10]。

1700罩退平整機(jī)的支承輥和工作輥為平輥輥型，生產(chǎn)過(guò)程中，工作輥、支承輥高速轉(zhuǎn)動(dòng)，靠摩擦力使帶鋼沿軋制方向運(yùn)動(dòng)。工作輥與支承輥之間以及帶鋼與工作輥之間的摩擦導(dǎo)致軋輥磨損，工作輥表面粗糙度相應(yīng)降低。為使軋輥循環(huán)使用，同時(shí)保證生產(chǎn)順?lè)€(wěn)，需要將下線的工作輥、支承輥進(jìn)行磨削打毛，隨后將修復(fù)過(guò)的工作輥、支承輥重新裝入平整機(jī)使用[11-13]。工作輥或支承輥直徑在換輥后發(fā)生變化，不但需要調(diào)整機(jī)架內(nèi)斜楔的高度，使軋制線高度恒定，還需要進(jìn)行無(wú)帶鋼標(biāo)定以保證壓下缸的位置及壓力控制精度，避免出現(xiàn)軋制參數(shù)異常的情況[14]。生產(chǎn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，該機(jī)組經(jīng)常在無(wú)帶鋼標(biāo)定過(guò)程中報(bào)出標(biāo)定故障錯(cuò)誤。

1.2 無(wú)帶鋼標(biāo)定工藝

1700罩退軋制線標(biāo)定通過(guò)調(diào)整斜楔的高度來(lái)補(bǔ)償輥徑變化，軋制線調(diào)整裝置立面如圖1所示。

圖1 軋制線調(diào)整裝置立面圖

軋制線標(biāo)定完畢再進(jìn)行無(wú)帶鋼標(biāo)定。無(wú)帶鋼標(biāo)定流程如圖2所示。對(duì)輥縫大小換算的“零點(diǎn)”進(jìn)行校正，分別找到正常軋制時(shí)平整機(jī)操作側(cè)、驅(qū)動(dòng)側(cè)壓下缸直線位置傳感的基準(zhǔn)[15]；對(duì)軋制力“標(biāo)零”，在參數(shù)初始化過(guò)程中，將上次標(biāo)定形成的絕對(duì)軋制力恢復(fù)為相對(duì)軋制力，并再次考慮新輥重、軸承座重和彎輥力、支承輥平衡力等對(duì)軋制力的影響因子，進(jìn)行實(shí)際軋制力的轉(zhuǎn)換[16]。1700罩退平整機(jī)機(jī)組的接觸軋制力設(shè)定為750 kN。

圖2 無(wú)帶鋼標(biāo)定流程圖

2 無(wú)帶鋼標(biāo)定典型故障

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)跟蹤發(fā)現(xiàn)，1700罩退平整機(jī)輥縫標(biāo)定過(guò)程中存在問(wèn)題。

(1)出現(xiàn)位置偏差超限故障。標(biāo)定過(guò)程停留在第三步，即壓下到輥縫10 mm處，與第四步即軋制力標(biāo)零，轉(zhuǎn)為軋制力控制之間，經(jīng)過(guò)1 min的等待后報(bào)無(wú)帶鋼標(biāo)定錯(cuò)誤。

(2)出現(xiàn)軋制力偏差超限(>300 kN)故障。標(biāo)定過(guò)程停留在第七步即檢查兩側(cè)軋制偏差，經(jīng)過(guò)1 min的等待后報(bào)無(wú)帶鋼標(biāo)定錯(cuò)誤。

標(biāo)定故障浪費(fèi)了機(jī)組的生產(chǎn)時(shí)間，降低了機(jī)組的小時(shí)產(chǎn)量，也反映出該機(jī)組還存在技術(shù)問(wèn)題需要攻關(guān)。

3 故障原因分析

3.1 位置偏差超限分析

軋制線調(diào)整裝置由斜楔及推動(dòng)斜楔的液壓缸組成，位于機(jī)架的底部，如圖1所示。換輥時(shí)，液壓缸收縮，斜楔往左側(cè)移動(dòng)，換輥小車(chē)及其上面的支撐輥降低至下限。在新輥裝入后，輥徑變小，為保持軋制線高度恒定，需要向右移動(dòng)提升斜楔高度，補(bǔ)償輥徑變化[17]。具體做法是：由平整機(jī)組二級(jí)系統(tǒng)計(jì)算新裝入輥徑與最大輥徑的輥徑差，斜楔提升相應(yīng)的輥徑差高度，保持軋制線高度恒定。

SP=BR1+WR1-BR0-WR0

(1)

式中，SP為斜楔提升高度；BR1為支承輥?zhàn)畲筝亸街担籅R0為新支承輥的輥徑值；WR1為工作輥?zhàn)畲筝亸街担籛R0為新工作輥的輥徑值。

二級(jí)系統(tǒng)內(nèi)采集的新輥徑值由操作工手動(dòng)輸入，容易產(chǎn)生輸入錯(cuò)誤，一旦輸入錯(cuò)誤就會(huì)使斜楔提升的高度計(jì)算錯(cuò)誤，進(jìn)而造成液壓系統(tǒng)執(zhí)行錯(cuò)誤。軋制線標(biāo)定階段沒(méi)有限位檢測(cè)，此問(wèn)題在軋制線標(biāo)定階段不易被發(fā)現(xiàn)。

進(jìn)入無(wú)帶鋼標(biāo)定階段后，壓下系統(tǒng)的位置控制精度為0.01 mm，在輥縫值≤10 mm以及位置控制轉(zhuǎn)受軋制力控制處都有位置及壓力檢測(cè)[18]。實(shí)際輥徑與輸入輥徑的偏差≥10 mm時(shí)就可能造成設(shè)定位置達(dá)不到的情況。輥徑輸入值偏小會(huì)造成在輥縫為0～10 mm之間提前產(chǎn)生軋制力。輥徑輸入值偏大就會(huì)造成輥縫≤0 mm時(shí)即圖2第四步，軋制力標(biāo)零，轉(zhuǎn)為軋制力控制時(shí)也無(wú)法檢測(cè)到軋制力。

另外，出于安全角度的考慮，換輥時(shí)，操作人員一般會(huì)在彎輥缸上墊一個(gè)高度>10 mm的墊塊，以防止液壓系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)，支承輥意外下降，壓傷下面的工作輥或維修人員[19]。新輥插入機(jī)架開(kāi)始標(biāo)定后，若此墊塊漏取，壓下時(shí)存在機(jī)械卡阻，也可能造成壓下系統(tǒng)達(dá)不到設(shè)定值的結(jié)果，使無(wú)帶鋼標(biāo)定過(guò)程顯示位置偏差超限錯(cuò)誤。

3.2 軋制力偏差超限分析

支承輥使用一段時(shí)間后，在輥縫壓下至750 kN接觸軋制力時(shí)，如圖2第五步所示，經(jīng)常出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)側(cè)軋制力與操作側(cè)軋制力偏差>300 kN的現(xiàn)象，出現(xiàn)無(wú)帶鋼標(biāo)定中的軋制力偏差超限錯(cuò)誤。

平整機(jī)組的支承輥和工作輥都是平輥輥型，輥面寬度方向沒(méi)有凸度變化[20]，正常情況下在調(diào)整兩側(cè)軋制力尋找傾斜零值過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)軋制力偏差>300 kN。為此，通過(guò)多方面進(jìn)行核實(shí)：第一，排查兩側(cè)壓下缸壓力傳感器，發(fā)現(xiàn)壓力檢測(cè)設(shè)備無(wú)異常，但存在兩側(cè)壓力差異現(xiàn)象,排除了壓下執(zhí)行系統(tǒng)、壓力檢測(cè)裝置故障；第二，對(duì)驅(qū)動(dòng)側(cè)、操作側(cè)牌坊底座、斜楔裝置是否損傷進(jìn)行了檢查，排除對(duì)異物粘附和結(jié)構(gòu)損傷的懷疑；第三，通過(guò)反復(fù)更換不同的工作輥、支承輥，發(fā)現(xiàn)個(gè)別新工作輥及舊支承輥存在問(wèn)題，確定了舊支承輥輥型及新工作輥軸承座裝配異問(wèn)題，導(dǎo)致兩側(cè)軋制力偏差過(guò)大；第四，安排設(shè)備測(cè)量人員專門(mén)對(duì)1700罩退平整機(jī)組操作側(cè)、驅(qū)動(dòng)側(cè)牌坊及斜楔裝置水平度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)高度偏差約0.4 mm；嚴(yán)重超出了設(shè)備精度所允許的高度偏差范圍。1700罩退車(chē)間所在區(qū)域?qū)儆谔詈Ｔ斓貐^(qū)域，出現(xiàn)此高度偏差初步懷疑與基礎(chǔ)沉降及安裝精度有關(guān)。此高度偏差又造成兩側(cè)壓下缸同步壓下時(shí)產(chǎn)生了軋制力偏差。最終，跟蹤排查確定了驅(qū)動(dòng)側(cè)及操作側(cè)牌坊底座高度差過(guò)大及新工作輥軸承座裝配異常是造成軋制力偏差超限的根本原因。

4 改進(jìn)措施

4.1 位置偏差超限改進(jìn)措施

針對(duì)位置偏差超限問(wèn)題，采取措施：對(duì)磨輥間輥徑測(cè)量記錄環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，要求測(cè)量輥徑值時(shí)，測(cè)量精度至0.01 mm并在輥票上清晰記錄輥徑實(shí)測(cè)值，給平整機(jī)組備輥時(shí)輥票連同軋輥一塊送至機(jī)組。同時(shí)，新軋輥裝入平整機(jī)機(jī)架前要求平整機(jī)組操作工現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)輥號(hào)，防止將不同的軋輥混淆，平整機(jī)組主操崗位工人核實(shí)待裝軋輥輥號(hào)及直徑防止輸入錯(cuò)誤。同時(shí)，新軋輥裝入平整機(jī)機(jī)架后，要求平整機(jī)組操作工再次現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)輥號(hào)及工作輥彎輥塊、支承輥與工作輥軸承座之間是否有墊塊、異物，沒(méi)有異物才能通知平整機(jī)組主操崗位工人開(kāi)始無(wú)帶鋼標(biāo)定。

4.2 軋制力偏差超限改進(jìn)措施

針對(duì)軋制力偏差超限問(wèn)題，主要采取2項(xiàng)措施進(jìn)行改進(jìn)。

(1)減少操作側(cè)與驅(qū)動(dòng)側(cè)牌坊底座的高度偏差，在下支撐輥軸承座與牌坊底座之間增加墊片，然后用水平儀測(cè)量支承輥輥面處的水平度，此處的水平值需要控制在0.02 mm/m以內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，通常情況下墊片的高度在0.35±0.1 mm范圍內(nèi)就可有效消除高度偏差，進(jìn)而減少軋制力超限現(xiàn)象。

同時(shí)，將支承輥的輥型由平輥改為可變凸度的輥型，支承輥中間位置處凸度設(shè)為260 μm。在輥縫壓靠時(shí)，支承輥中間位置凸度大，可以緩解邊部最先接觸造成的兩側(cè)軋制力偏差大的問(wèn)題。該輥型服役28 000 t后實(shí)際輥面磨損情況如圖3、圖4所示，上支承輥PB10007磨損量為30 μm左右，下支撐輥PB10008磨損量約15 μm左右，磨損均勻整體受控，且不存在單側(cè)傾斜磨損情況，輥型更換后平整機(jī)組生產(chǎn)的帶鋼板形良好。

圖3 上支承輥磨損圖

圖4 下支承輥磨損圖

(2)對(duì)新工作輥軸承座裝配質(zhì)量進(jìn)行管控。若出現(xiàn)增加墊片的高度超過(guò)0.35±0.1 mm,但支承輥輥面的水平度還達(dá)不到0.02 mm/mm要求的情況，則認(rèn)為新工作輥軸承座裝配質(zhì)量存在異常，需重新備工作輥。

5 改進(jìn)效果

采取本文措施后，實(shí)踐證明1700罩退平整機(jī)組無(wú)帶鋼標(biāo)定過(guò)程中常見(jiàn)的位置偏差超限、軋制力偏差超限等問(wèn)題得到了基本解決，設(shè)備的時(shí)間開(kāi)動(dòng)率得到了提高，機(jī)組的小時(shí)產(chǎn)量達(dá)到了75 t，為該機(jī)組的日達(dá)產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

6 結(jié)論

通過(guò)分析1700罩退平整機(jī)標(biāo)定過(guò)程及常見(jiàn)問(wèn)題，得出結(jié)論：

(1)研究了1700罩退平整機(jī)組的軋制線標(biāo)定過(guò)程及無(wú)帶鋼標(biāo)定的具體步驟。闡述了該機(jī)組的概況及典型故障，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

(2)無(wú)帶鋼標(biāo)定過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)位置偏差異常，應(yīng)及時(shí)查看彎輥塊之間、工作輥軸承座與支承輥軸承座之間是否存在安全墊塊或異物卡阻，并進(jìn)一步核實(shí)工作輥、支承輥輥號(hào)及輥徑值是否與實(shí)際相符。

(3)無(wú)帶鋼標(biāo)定過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槠秸麢C(jī)兩側(cè)牌坊底座基礎(chǔ)沉降不同、新工作輥軸承座裝配質(zhì)量差等原因產(chǎn)生兩側(cè)軋制力偏差過(guò)大現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)防止軋制力偏差>300 kN時(shí)造成斷輥事故。針對(duì)基礎(chǔ)沉降，可考慮在下支撐輥軸承座與牌坊底座之間增加墊片，1700罩退平整機(jī)組墊片厚度參考值為0.35±0.1 mm，使支承輥輥面處的水平度調(diào)整至0.02 mm/m以內(nèi)，保證標(biāo)定及生產(chǎn)順利。同時(shí)，也可以考慮將支承輥輥型由平輥改為凸度輥，1700罩退平整機(jī)組實(shí)驗(yàn)了260 μm的凸度輥，緩解單側(cè)基礎(chǔ)沉降大對(duì)生產(chǎn)的不利影響，贏取更多生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)踐證明改進(jìn)后設(shè)備運(yùn)行良好。