米彬峰

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司設(shè)備能源部，河北 宣化 075100）

河鋼集團(tuán)宣鋼公司（全稱簡(jiǎn)稱宣鋼）高速線材自投產(chǎn)后的相當(dāng)一段時(shí)間，產(chǎn)品主要為盤螺，由于盤螺產(chǎn)品質(zhì)量控制及要求相對(duì)較低，該產(chǎn)線工藝、設(shè)備存在的問(wèn)題沒(méi)有充分暴露。隨著公司轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的不斷推進(jìn)，宣鋼自動(dòng)煉鋼技術(shù)[1]不斷發(fā)展，該產(chǎn)線將產(chǎn)品逐步拓展為焊絲焊線、硬線等品種鋼，為滿足品種生產(chǎn)需求，決定對(duì)產(chǎn)線部分工藝設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造，滿足高質(zhì)量生產(chǎn)的需求。

1 水冷系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1.1 水箱存在問(wèn)題

水冷系統(tǒng)由6 個(gè)水箱組成，水箱箱體內(nèi)部安裝有集水管、噴嘴、手輪夾子等。各段水箱和導(dǎo)槽集水管、水箱、聯(lián)接件均為碳鋼結(jié)構(gòu)。由于銹蝕造成水箱嚴(yán)重漏水，噴嘴無(wú)法準(zhǔn)確可靠地安裝和固定。

高速線材軋機(jī)[2]軋制速度高，從精軋機(jī)至吐絲機(jī)區(qū)域，由于過(guò)鋼件直徑小、過(guò)鋼速度高，容易造成堆鋼故障，是軋線堆鋼故障發(fā)生率最高的區(qū)域。另外軋線不對(duì)中也是造成成品表面擦傷的重要原因之一。

造成高線高速區(qū)設(shè)備對(duì)中不良的原因：

1）高線軋機(jī)投產(chǎn)后，軋線地基不可避免地出現(xiàn)不均勻下沉；

2）高速區(qū)水箱、恢復(fù)段聯(lián)管箱等部件在使用中出現(xiàn)局部變形；

3）高速區(qū)水箱、恢復(fù)段聯(lián)管箱等部件更換過(guò)備件，檢修后受條件限制僅進(jìn)行局部對(duì)中；

4）高速區(qū)相關(guān)過(guò)鋼件的不均勻磨損；

5）安裝調(diào)試期間，軋件對(duì)中精度超標(biāo)等。

1.2 閥站存在問(wèn)題

給水箱供水的閥站配置[3]水平嚴(yán)重偏低，完全不能滿足穩(wěn)定性、定量化、數(shù)字化、自動(dòng)化控制要求；其原因在于早期設(shè)備對(duì)供水閥站在控軋控冷中的作用認(rèn)識(shí)不足，重視不夠，造成供水閥站的可調(diào)性、調(diào)整的重復(fù)性等功能很差，不能實(shí)現(xiàn)水冷的準(zhǔn)確控制，造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。主要存在以下問(wèn)題：

1）沒(méi)有配置流量和水壓檢測(cè)裝置，不能夠準(zhǔn)確知道供水狀態(tài)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)整。

2）沒(méi)有配置流量調(diào)節(jié)閥（配置手動(dòng)閥調(diào)節(jié)），因此不能夠?qū)崿F(xiàn)流量和流量調(diào)節(jié)閥的閉環(huán)控制，不能保證流量的穩(wěn)定和隨軋件溫度變化流量隨動(dòng)調(diào)整之功能。

3）配置的快速開關(guān)閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和質(zhì)量差，不能夠?qū)崿F(xiàn)在0.1 s 內(nèi)快速開關(guān)之目的，響應(yīng)時(shí)間在1～3 s，不能實(shí)現(xiàn)頭尾不水冷或效果很差，嚴(yán)重影響成品質(zhì)量和成材率；其原因在于選用快速開關(guān)閥不是三通閥、而是二通閥，其結(jié)構(gòu)不利于大流量和高水壓下的快速開關(guān)；并且這種快速開關(guān)對(duì)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性有影響。

4）原有供水閥站系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施考慮不周到，受水泵壓力、其他用水點(diǎn)的壓力影響很大。而現(xiàn)在高水平閥站在這方面做了周密考慮，在閥站的入口配置有減壓閥組，割斷了其他用水系統(tǒng)用水量變化對(duì)閥站水壓的影響，在三通快速開關(guān)閥的出口配置背壓閥保證即使頭尾不水冷也能夠保證系統(tǒng)水壓和流量和工作時(shí)基本一致。

1.3 控制系統(tǒng)存在問(wèn)題

控冷系統(tǒng)溫度閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)缺失。精軋機(jī)組溫度控制[3]系統(tǒng)配置不足主要表現(xiàn)在如下方面：

1）控制系統(tǒng)的硬件配置缺失。沒(méi)有配置流量計(jì)、壓力計(jì)；因此不能準(zhǔn)確知道生產(chǎn)用冷卻水的準(zhǔn)確數(shù)值，不能對(duì)準(zhǔn)確控制提供技術(shù)保證；國(guó)產(chǎn)快速開關(guān)閥反應(yīng)速度慢，壽命短，不能實(shí)現(xiàn)工藝要求的讓頭和讓尾之目的；國(guó)產(chǎn)電調(diào)閥精度和可靠性不能滿足要求。

2）控制系統(tǒng)的顯示和存儲(chǔ)能力不足。精軋機(jī)組的軋件溫度、水溫、各水箱閥站的流量、水壓的、電調(diào)閥的開口度、快速開關(guān)閥狀態(tài)、二次快速開關(guān)閥狀態(tài)等重要控制技術(shù)參數(shù)無(wú)顯示和存儲(chǔ)，不能與工藝設(shè)定值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，增加了操作人員判斷工藝狀態(tài)是否合理的難度和及時(shí)性。

3）控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制能力不足?？刂葡到y(tǒng)不能夠根據(jù)條件變化自動(dòng)調(diào)整水壓和水量保證軋件的溫度在設(shè)定許可范圍內(nèi)，例如設(shè)定溫度的±10 ℃等；控制系統(tǒng)不能夠自適應(yīng)記錄和更改對(duì)特定鋼種的冷卻工藝等，以便再次生產(chǎn)時(shí)自動(dòng)迅速達(dá)到最佳工藝狀態(tài)。

2 水冷控制系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施方案

1）精軋前水箱改造。在預(yù)精軋機(jī)后，裝有2 個(gè)水冷箱，預(yù)精軋機(jī)軋出的軋件經(jīng)過(guò)水冷段以達(dá)到降低軋件溫度的目的。水冷段由2 個(gè)水冷箱組成，水冷箱后裝有過(guò)渡導(dǎo)槽，水冷箱為矩形的焊接結(jié)構(gòu)，水冷箱頂部安裝有整體鉸接蓋，通過(guò)電液拉桿進(jìn)行控制水箱蓋整體的開啟，有效地降低工人的工作強(qiáng)度。打開蓋就很容易地?fù)Q噴嘴和處理事故。水冷箱安裝在支座上，支座在基礎(chǔ)的排水溝上方，水箱上的排水管與現(xiàn)場(chǎng)的排水管對(duì)焊。

2）精軋后水箱改造。在精軋機(jī)后，裝有4 個(gè)水冷箱，精軋機(jī)軋出的軋件經(jīng)過(guò)水冷段以達(dá)到降低軋件溫度的目的。水冷段由4 個(gè)水冷箱組成，水冷箱后裝有過(guò)渡導(dǎo)槽（其中1 號(hào)、2 號(hào)水箱之間無(wú)過(guò)渡導(dǎo)槽）。水冷箱為矩形的焊接結(jié)構(gòu)，水冷箱頂部安裝有整體鉸接蓋，通過(guò)電液拉桿進(jìn)行控制水箱蓋整體的開啟，有效地降低工人的工作強(qiáng)度。打開蓋就很容易地?fù)Q噴嘴和處理事故。

3）高效噴嘴改造。改造后的水冷噴嘴為摩根高效噴嘴。整個(gè)水冷線6 個(gè)水箱的高效噴嘴，每個(gè)水箱13 個(gè)噴嘴，6 個(gè)水箱共80 個(gè)噴嘴，兩套共計(jì)160 個(gè)噴嘴。水冷箱內(nèi)入口裝設(shè)兩個(gè)正向清掃噴嘴，八個(gè)正向水噴嘴，對(duì)軋件進(jìn)行冷卻；出口設(shè)三個(gè)清掃壓縮空氣噴嘴，將軋件表面冷卻水清理干凈。噴嘴為環(huán)行噴嘴，噴嘴為半開式。

4）水冷控制系統(tǒng)改造?，F(xiàn)場(chǎng)水冷段控制系統(tǒng)包括精軋前預(yù)水冷段和精軋后水冷段共計(jì)6 臺(tái)水冷箱的控制。系統(tǒng)設(shè)置水冷箱共有六個(gè)，預(yù)水冷一段和二段水冷箱位置在預(yù)精軋軋機(jī)與精軋軋機(jī)之間，主要作用是控制精軋溫度，水冷一段、二段、三段、四段水冷箱位置在精軋軋機(jī)與吐絲機(jī)之間，主要作用是控制進(jìn)入吐絲機(jī)的成品溫度。

水冷段控制系統(tǒng)具體功能有兩方面：實(shí)現(xiàn)頭部不穿水和控制軋制溫度。頭部不穿水功能由位置傳感器（檢測(cè)軋機(jī)電流替代）和氣動(dòng)角座閥組成，角座閥有兩種狀態(tài)供水（冷卻水進(jìn)入水箱）和回水（冷卻水進(jìn)入回水管道）。當(dāng)檢測(cè)到有鋼信號(hào)時(shí)開始供水延時(shí)計(jì)時(shí)，各水箱閥臺(tái)根據(jù)設(shè)定的打開延時(shí)由回水狀態(tài)切換到供水狀態(tài)，此時(shí)對(duì)應(yīng)水箱投入使用。同理，當(dāng)位置傳感器檢測(cè)到無(wú)鋼信號(hào)時(shí)開始回水延時(shí)計(jì)時(shí)，各水箱閥臺(tái)根據(jù)設(shè)定的關(guān)閉延時(shí)時(shí)間由供水狀態(tài)切換到回水狀態(tài)。6 個(gè)水箱的設(shè)定時(shí)間可以人工設(shè)定修改，也可以通過(guò)設(shè)定軋制速度和不穿水長(zhǎng)度自動(dòng)計(jì)算，以最后一種狀態(tài)為準(zhǔn)。預(yù)水冷一段和二段水冷箱對(duì)應(yīng)的位置傳感器為檢測(cè)預(yù)精軋電機(jī)（18 號(hào)軋機(jī)電機(jī)）咬鋼信號(hào)（電流超200 A），水冷一段、二段、三段、四段水冷箱對(duì)應(yīng)的位置傳感器為檢測(cè)精軋電機(jī)咬鋼信號(hào)（電流超400 A）。

控制軋制冷卻溫度的控制管路部分組成包括：檢測(cè)冷卻水流量的電磁流量計(jì)、檢測(cè)水壓的壓力變送器、調(diào)節(jié)水流量的氣動(dòng)V 型調(diào)節(jié)球閥。

圖1 高效噴嘴圖

3 實(shí)施效果

系統(tǒng)優(yōu)化改造完成后，熱負(fù)荷試車一次性通過(guò)，達(dá)到水冷段安裝精度達(dá)到目標(biāo)要求。經(jīng)過(guò)調(diào)試，水冷段實(shí)現(xiàn)了流量自動(dòng)調(diào)節(jié)及溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，精軋溫度及吐絲溫度控制在±15 ℃范圍內(nèi)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥響應(yīng)時(shí)間預(yù)精軋后水冷箱：≤1.0 s，精軋后水冷箱：≤0.3 s，盤卷頭部失水段長(zhǎng)度由原來(lái)的30 圈減少至10 圈。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)水冷系統(tǒng)改造完成之后，徹底解決了制約品種開發(fā)的水冷控制人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)、控制精度低、失水段長(zhǎng)度長(zhǎng)等問(wèn)題，滿足了品種開發(fā)生產(chǎn)水冷要求，在穩(wěn)定產(chǎn)品性能，提高品種鋼成材率指標(biāo)的同時(shí)，大大降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，在提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，也為構(gòu)建和諧社會(huì)奠定了良好基礎(chǔ)。