摘要：某國產(chǎn)高線改造增加了雙機(jī)架迷你軋機(jī)后，3#號飛剪剪切后線材頭部產(chǎn)生彎曲和變形，頻頻導(dǎo)致后續(xù)工序的生產(chǎn)故障。本文針對故障現(xiàn)狀進(jìn)行分析，優(yōu)化現(xiàn)有工藝，重新設(shè)計相應(yīng)孔型，解決了3#飛剪切頭后頭部彎曲變形問題，保證了生產(chǎn)順行。

關(guān)鍵詞：雙機(jī)架迷你軋機(jī)" 3#飛剪" 彎曲和變形 孔型

0 前言

為匹配煉鋼產(chǎn)能，提高軋制速度，某公司在原來國產(chǎn)高線的基礎(chǔ)上，在精軋機(jī)后增加了美國摩根（現(xiàn)為普瑞特）雙機(jī)架迷你減徑機(jī)組。整個軋線共設(shè)有30架軋機(jī)，分別為粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組、預(yù)精軋機(jī)組、精軋機(jī)組和迷你機(jī)組。其中，前18機(jī)架均為平立交替布置，1#-6#軋機(jī)為粗軋機(jī)組；7#-14#軋機(jī)為中軋機(jī)組；15#-18#軋機(jī)為預(yù)精軋機(jī)組，機(jī)架為國產(chǎn)Ф285懸臂軋機(jī)； 19#-28#軋機(jī)為精軋機(jī)組，該機(jī)組為國產(chǎn)45°頂交無扭重載型；29#-30#機(jī)架為摩根迷你軋機(jī)，采用45°頂交無扭超重載型，機(jī)架規(guī)格為Ф230。軋線上配置有3臺啟停式飛剪，分別定義為1#飛剪，位于粗軋機(jī)組后面；2#飛剪，位于中軋機(jī)組后面；3#飛剪，位于預(yù)精軋機(jī)機(jī)組后面。具體示意見圖1。

增加摩根迷你軋機(jī)主要目的是提高軋制速度，以提高產(chǎn)能，滿足前道煉鋼工序的產(chǎn)能匹配。在實(shí)際運(yùn)行中，速度提高以后，發(fā)現(xiàn)精軋機(jī)組和精軋機(jī)組前面工序的生產(chǎn)故障增加明顯，尤其線材頭部卡在精軋機(jī)的空過管或者第一架的入口導(dǎo)衛(wèi)中，或者是頭子撞在精軋機(jī)前的側(cè)活套出口導(dǎo)輪導(dǎo)致堆鋼，造成大量的停機(jī)時間，影響作業(yè)率和成材率。

1 原因分析

經(jīng)過多次現(xiàn)場跟蹤，每次故障檢查后均發(fā)現(xiàn)3#飛剪切頭后線材都有明顯的頭部彎曲變形，導(dǎo)致在后續(xù)的紅鋼通道中受到阻力。頭部剪切變形越嚴(yán)重，后續(xù)通道內(nèi)運(yùn)行的阻力越大，發(fā)生生產(chǎn)故障的可能性越高。經(jīng)過多次的現(xiàn)場錄像，發(fā)現(xiàn)剪切瞬間，頭部都有或多或少的變形。分析3#飛剪的切頭彎曲變形原因，發(fā)現(xiàn)程序中設(shè)定的3#飛剪最高速度18米/秒 ，相應(yīng)的飛剪電機(jī)最高轉(zhuǎn)數(shù)320轉(zhuǎn)/分鐘（設(shè)備供貨單位確認(rèn)是本飛剪的最高剪切速度），而運(yùn)行中3#飛剪的實(shí)際剪切速度已到達(dá)18米/秒，甚至超過此速度，所以剪切瞬間，3#飛剪速度跟不上，導(dǎo)致切頭頭部彎曲變形。

3#飛剪的速度是依據(jù)前面預(yù)精軋機(jī)最后一架軋機(jī)的速度而定的，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，正常情況下［1］，為保證3#飛剪的切頭不發(fā)生彎曲變形，3#飛剪的超前系數(shù)為15～20%，理想值在20%左右。超前系數(shù)大，則剪切的頭部變形小，也就是3#飛剪的剪切速度V等于：

V=（1.15～1.20）×V1

其中V1：3#飛剪前預(yù)精軋機(jī)的最后一架運(yùn)行軋機(jī)的線速度，單位：米/秒

在沒有增加迷你軋機(jī)前，國產(chǎn)設(shè)備制造單位提供的不同規(guī)格的成品軋機(jī)速度和3#飛剪的實(shí)際運(yùn)行速度 （其對應(yīng)的前面預(yù)精軋機(jī)的最后一架運(yùn)行軋機(jī)都為18機(jī)架）見表1：

從上表可以看出，假如再加大3#飛剪的超前系數(shù)，則3#飛剪的速度將接近速度極限，例如把Φ10.0軋材的飛剪超前系數(shù)調(diào)到20%，則3#飛剪的速度達(dá)到17.688米/秒。但3#飛剪的實(shí)際速度還都控制在18米/秒之內(nèi)。

增加迷你軋機(jī)后，摩根公司設(shè)計的不同規(guī)格線材軋速和相應(yīng)的3#飛剪運(yùn)行速度見表2：

從上表看，Φ8.0以上規(guī)格，3#飛剪速度都超過了現(xiàn)有的速度極限，導(dǎo)致3#飛剪速度在剪切瞬間達(dá)不到要求速度，造成飛剪切頭頭部彎曲變形。因?yàn)?#飛剪的速度限制導(dǎo)致迷你軋機(jī)的速度不能完全到位，造成設(shè)備改造的目的不能完全達(dá)到。

2 解決方案

為了能解決此問題，提出了多種解決方案，最終歸納為二種方案。針對以上問題，提出兩種解決方案，分別為：

方案一：3#飛剪更換為摩根新型的智能型飛剪，提高剪切速度。摩根新型飛剪最高速度可達(dá)30.57米/秒，完全滿足飛剪的速度要求，但是訂貨周期長達(dá)1年以上，而且投資成本高，不是很可取。

方案二： 通過優(yōu)化工藝降低3#飛剪的速度，以改善飛剪剪切的頭部質(zhì)量，避免剪切頭部變形而造成生產(chǎn)故障。

2.1 梳理現(xiàn)有的不同規(guī)格工藝路線，從規(guī)格Φ8.0開始，精軋機(jī)前面2架或者4架以空過為主，經(jīng)過分析論證，提出把預(yù)精軋機(jī)組的最后2架軋機(jī)空過，精軋機(jī)組的前面2個空過機(jī)架投入使用。

2.2 在增加迷你軋機(jī)后不同成品規(guī)格的使用孔型如表3：

從表中可以看出， 現(xiàn)有的規(guī)格都經(jīng)過預(yù)精軋機(jī)的18機(jī)架，再進(jìn)入精軋機(jī)生產(chǎn)。3#飛剪速度均基于18機(jī)架的速度再加上超前量而定 ，假如把17、18機(jī)架空過，則3#飛剪速度改為基于16機(jī)架的速度而定。在原有速度不變的前提下，根據(jù)連軋的秒流量相等的基本原理，減少了2個軋制道次，每個道次按1.25%左右的延伸率計算，那16機(jī)架的速度只有18機(jī)架速度的三分之二左右，遠(yuǎn)低于18機(jī)架原有速度，因此3#飛剪的速度將明顯降低?？者^17、18機(jī)架后，該2架次的軋制延伸需要在精軋機(jī)組上承擔(dān)，為此精軋機(jī)組需要增加2個機(jī)架。

2.3 在此基礎(chǔ)上，對精軋機(jī)組增加的2個機(jī)架設(shè)計孔型和確定輥縫［2］，并確保原有的精軋機(jī)組之間的秒流量不變。

考慮到Φ10.0和Φ12.0規(guī)格的3#飛剪速度超出極限值較多，先從這2個規(guī)格開始，把17、18機(jī)架空過，該2個機(jī)架的軋制延伸改為精軋機(jī)組原空過的21、22機(jī)架上。

因?yàn)榫垯C(jī)組是集體傳動，每個機(jī)架的秒流量要保證相等，為此在孔型設(shè)計上，保證前后道次的軋件面積之比和前后速比成反比。經(jīng)過計算核對，設(shè)計精軋機(jī)組21、22 機(jī)架的孔型，孔型代號分別為A4、B4、C4、D4，見表4，孔型圖如圖2所示。

通過計算，新增加的4個孔型的具體尺寸、輥縫設(shè)定如下：

根據(jù)新設(shè)計的孔型，重新設(shè)計相應(yīng)的進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)。

根據(jù)橢圓孔型的圓弧半徑，設(shè)計新的導(dǎo)衛(wèi)對中模板，用于后道次圓孔型的滾動導(dǎo)衛(wèi)對中。

對新增的21、22機(jī)架的進(jìn)出口重新配置導(dǎo)衛(wèi)，導(dǎo)衛(wèi)形式如下：

2.4 重新制定軋制表，經(jīng)過調(diào)試，不斷完善相應(yīng)參數(shù)，保證了產(chǎn)品尺寸。

經(jīng)過工藝修改后，有關(guān)速度如下：

從表中看出，17、18機(jī)架空過后，3#飛剪速度基于16機(jī)架速度而定，因此速度明顯降低，遠(yuǎn)低于3#飛剪的速度極限。即使提高3#飛剪的超前系數(shù)到20%，Φ12.0規(guī)格的軋速也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于3#飛剪的速度極限，從而保證了3#飛剪剪切瞬間的速度滿足剪切的需要。

經(jīng)過此工藝路徑的優(yōu)化和孔型系統(tǒng)的設(shè)計，并在Φ12.0和Φ10.0規(guī)格上的試生產(chǎn)及精軋機(jī)新增2機(jī)架后的實(shí)際輥縫摸索，確保了順利過鋼。在此基礎(chǔ)上，多次跟蹤3#飛剪剪切的瞬間工況，飛剪剪切以后軋件經(jīng)過后續(xù)活套、精軋機(jī)入口導(dǎo)管等原來容易出現(xiàn)生產(chǎn)故障的位置均未再發(fā)生此類現(xiàn)象的故障。由此可見，此改進(jìn)方案，降低了3#飛剪采集速度的前道機(jī)架速度，從而降低了飛剪剪切瞬間的剪切速度，改善了飛剪切頭后的頭部形狀，避免了切頭變形引發(fā)的后工序的生產(chǎn)故障。從改進(jìn)后效果跟蹤來看，沒有再發(fā)生紅鋼剪切的頭部變形造成的生產(chǎn)故障，效果相當(dāng)明顯，為充分發(fā)揮迷你軋機(jī)的提速功能解決了瓶頸。

生產(chǎn)Φ10.0和Φ12.0等大規(guī)格線材時，把17、18機(jī)架停用，從而節(jié)省了預(yù)精軋機(jī)的電耗，而精軋機(jī)組本身就是集體傳動，增加2個機(jī)架后，電耗增加很有限，經(jīng)過測算總體上是節(jié)省電耗的。

可以靈活使用預(yù)精軋機(jī)組，因?yàn)轭A(yù)精軋機(jī)組的4臺軋機(jī)輥箱一樣，可承載的軋制力一樣，為此在預(yù)精軋組設(shè)備發(fā)生故障時，可以快速調(diào)整，保證生產(chǎn)。在此方案實(shí)施以后，曾經(jīng)出現(xiàn)過在生產(chǎn)Φ12.0時，預(yù)精軋機(jī)組的16機(jī)架設(shè)備故障（錐箱傳動齒打掉，沒有備件），按原來的工藝，只能等設(shè)備修復(fù)后再生產(chǎn) ，而根據(jù)現(xiàn)場當(dāng)時生產(chǎn)時，17、18機(jī)架空過，當(dāng)即調(diào)整，把15、16機(jī)架空過，改為17、18機(jī)架軋制生產(chǎn)，其他不變，很快恢復(fù)生產(chǎn)，否則至少要3-4天的停產(chǎn)，避免了重大設(shè)備故障的停臺時間。

3 結(jié)論

（1）通過降低飛剪速度采集的前道機(jī)架速度，達(dá)到降低飛剪剪切速度，改善切頭質(zhì)量，避免了切頭嚴(yán)重變形后續(xù)工序環(huán)節(jié)的順利通行而造成的生產(chǎn)故障，由此也為整個軋線提速的方案提供了可能，達(dá)到了軋線改造的真正目的，而不用花費(fèi)巨資再對3#飛剪進(jìn)行設(shè)備改造。

（2）經(jīng)過改造，總體生產(chǎn)成本可以降低，同時增加的生產(chǎn)組織的靈活性。

參考文獻(xiàn)

［1］ 強(qiáng)十涌，喬德庸，李曼云.高速軋機(jī)線材生產(chǎn)（第2版）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2015：495

［2］ 趙松筠，唐文林，趙靜.棒線材軋機(jī)計算機(jī)輔助孔型設(shè)計［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011：73