柳钢2032 mm热连轧卸卷打滑原因分析及防控

蒋小宇，庞剑爽，朱继贤，黄 棱

(广西柳州钢铁集团有限公司热轧板带厂，广西 柳州 545002)

柳钢2032 mm热连轧生产线卷取机组为2台具有AJC功能的摆臂式地下卷取机，主要设备包括：卷取机入口辊道、卷取机前侧导板、夹送辊、卷取机、带钢拦截装置、卸卷小车、打捆机等。卷取机基本时序控制点包括：F1咬钢信号发出、夹辊前热检检得、带钢头部进入夹送辊、带钢头部卷取、精轧末机架抛钢信号发出、夹辊前热检信号检失、钢卷定尾完成、卸卷小车卸卷、卸卷完成打捆。卷取机组基本控制时序如图1所示。

图1 卷取机组基本控制时序图

卷取机组在实际的生产过程中存在卸卷打滑现象，具体表现为钢卷的内圈或外圈在卸卷小车横移出卷筒时不跟随小车一起运动[1]。这会造成钢卷内圈划伤或外卷松圈,直接影响实物卷型，严重时对步进梁或托盘小车运输造成影响，出现堵钢、甚至翻钢，降低生产节奏，影响生产效率。在卸卷过程中出现打滑的直接原因是钢卷内圈与卷筒间隙过小、存在相互干涉，也受到卷筒涨径不稳定、卸卷小车状态异常、带钢轧制时板型不稳定、带钢头部温度过低以及控制参数调节不合理等综合因素的影响。由此可见，热轧钢卷出现卸卷打滑现象是多种因素共同作用的结果，因此对卷取机组卸卷稳定性提升的研究，从卸卷设备状态、卸卷控制原理出发，探索卸卷打滑的产生机理，并对卸卷打滑制定有效的防控措施，在实际的卷取生产中显得尤为重要。

1 卸卷过程控制原理

卷取机组的卸卷过程是通过卸卷小车进行的，当带钢卷取3～5圈完成踏步后No.1、No.2、No.3助卷辊打开，此时卸卷小车从下降位置高速上升到待机位置，等待位高度由系统设定。当卷取即将完成时，No.1、No.3助卷辊压紧带钢尾端，助卷辊位置由计算得出，带钢尾端在指定位置自动停止。具体原理是根据PLC计算得到的钢卷卷径数值，估算卸卷小车上升接触钢卷的高度，以及从待机位置上升到触钢位置所需要的时间，通过触钢时间乘以带钢线速度即可得到卸卷小车上升触钢启动时带钢尾部位置。卸卷小车从待机位置低速上升，托住钢卷并达到设定压力后自动停止，并转换为位置控制，同时No.1、No.3助卷辊打开到最大位置，卷筒停止转动并缩径，活动外支撑打开极限开关发出信号，卸卷小车向打捆位置横移，前进到打捆机位置时，卸卷小车升降缸退回到下降位置发出信号，卸卷后卷筒直径再扩大到待卷直径，3个助卷辊闭合，活动外支撑闭合至待卷位置，卸卷小车返回到卷取机内准备下一次卸卷。卸卷过程控制流程如图2所示。

图2 卸卷过程控制流程图

2 卸卷打滑原因分析

产生卸卷打滑的直接原因是钢卷内圈与卷筒间隙过小、存在相互干涉[1]，也受到卷筒涨径不稳定、设备功能异常导致的卸卷小车状态不稳定、精轧来料板型不稳定导致的卷形松圈、带钢头部温度过低以及控制参数调节不合理等综合因素的影响。出现卸卷打滑时需要人工手动卸卷，由于人工手动卸卷产生的误差影响，小车向上顶的高度不合适，会导致钢卷内圈轻微划伤，甚至出现内圈塔型、外圈松卷等实物卷型缺陷，如图3所示。

图3 卸卷打滑卷型缺陷

2.1 卷筒涨径不稳定

卷筒涨径过小是导致卸卷打滑的原因之一。2#卷取机卷筒目标涨径在742 mm～752 mm、3#卷取机目标涨径在748 mm～754 mm，当2#卷筒涨径≤742 mm或3#卷筒涨径≤748 mm时，在卷筒缩径后，卷筒与钢卷内圈会出现间隙过小的现象，导致相互干涉，极大的增加了卸卷打滑的产生概率。卷筒与成型板间隙过小、卷筒干油管堵塞、干油分配器损坏以及卷筒冷却不充分都会直接影响卷筒，导致卷筒涨径不稳定，进而出现卸卷打滑。

2.2 卸卷小车状态不稳定

2.2.1 卸卷小车水平不稳定

理想状态下，在卸卷过程中，卸卷小车托卷辊需要与钢卷下弧面平行接触，整个卸卷过程均匀受力，平稳卸卷。但当卸卷小车水平度较差或卸卷小车的横移轨道不平时，卸卷小车对钢卷施加的压力分布不均匀，出现局部压力过大，严重时会出现卸卷小车横移方向晃动，使钢卷内圈与卷筒不平行，挤压卷筒，在卸卷时钢卷与卷筒之间的摩擦力大于卸卷小车与钢卷之间的摩擦力，卸卷小车与钢卷之间产生相对滑动。

2.2.2 卸卷小车压力不稳定

卸卷小车压力波动会导致在卸卷过程中小车在垂直方向上产生位移，从本质上分析，是卸卷小车的接卷高度不平衡造成卸卷打滑。在正常卸卷状态下，卸卷小车压力和卸卷小车高度保持稳定地向打捆位置横移，前进到打捆机位置时，卸卷小车升降缸退回到下降位置发出信号卸卷完成。但当卸卷压力不合适或产生波动时，卸卷小车高度也随即产生变化，造成小车高度不一致，直接导致钢卷挤压卷筒产生摩擦制约钢卷运动，此时钢卷不再跟随小车同步横移，从而产生卸卷打滑。

2.3 轧制带钢板型不稳定

带钢的板型控制是通过调整板凸度和平直度来实现的。板凸度是指板材的横截面形状，具体表现为楔形、中心凸度、局部高点；平直度是指在延伸方向有凹凸不平起伏的程度，具体表现为波浪度、翘曲度和横向厚差[2]。当带钢楔形较差时，在带钢卷取后，多层楔形累积后会使钢卷两侧存在较大的厚度差；当中心凸度较大时，带钢多层累积后会使钢卷中间相对两侧存在较大厚度差。钢卷的厚度差会导致卸卷小车与钢卷下弧面只能局部接触，摩擦力不足，最终导致卸卷打滑。

2.4 轧后实物卷型不稳定

轧后实物卷型缺陷也是造成卸卷打滑的主要因素之一。当轧后实物卷型出现松卷或钢卷呈面包状、碗状时，钢卷实际的卷径大于理论计算卷径，会引起卸卷小车接触钢卷时的高度降低，直接导致卷筒缩径后的钢卷重心下移，造成钢卷内圈与卷筒的上表面接触，卸卷小车在横移卸卷时多数会出现严重的卸卷打滑现象，导致钢卷内圈出现严重抽芯，外松钢卷会出现外圈严重错层[2]。

2.5 带钢头部温度过低不稳定

带钢头部温度不稳定对卸卷的影响，主要表现在带钢头部温度过低时造成卷筒涨径偏小，引起的卸卷打滑。当带钢头部温度过低时，硬度相对较高，此时卷筒在执行二次扩张时，在涨缩缸施加相同压力情况下，卷筒扩张阻力较大，涨径过小，同样导致了卷筒缩径后钢卷与卷筒间隙过小，卸卷时钢卷刮蹭卷筒导致卸卷困难。

2.6 卷取控制参数调整不稳定

控制参数的调节在一定程度上也会影响带钢卸卷。当助卷辊压力补偿过大、踏步圈数较多时，会导致助卷辊对卷筒的压力较大，造成卷筒涨径偏小；当卷筒二扩设定距离较大时，带钢卷的圈数过多，此时卷筒才进行二扩也会导致卷筒涨径偏小。

3 卸卷打滑防控措施

3.1 维护设备状态稳定

(1)保持卷筒正常涨缩径稳定

加强对卷筒涨径情况的监控，保证在卷筒工作中干油输送正常，冷却充分，同时利用检修对卷筒进行维护，更换损坏的干油分配器，疏通堵塞的卷筒冷却水喷嘴，从而保证卷筒的使用性能。

(2)保持设备功能精度稳定

利用每次检修对成型板与卷筒间隙进行测量，当成型板与卷筒间隙过小时及时进行调整，这样能够较好地防止在卷筒涨径时由于成型板挤压卷筒导致涨径过小现象的发生。此外，当出现较为频繁的卸卷打滑现象时，需考虑是否为卷筒水平或者卸卷小车水平存在偏差，需对其进行精确测量，避免由于水平度较差导致持续出现卸卷打滑的情况。

(3)保持液压设备稳定

影响钢卷卸卷的液压系统是卷筒涨缩缸压力系统和卸卷小车压力系统。卷筒涨缩缸压力不稳定影响卷筒涨径，卸卷小车压力会导致钢卷卸卷过程小车高度发生变化，通过观察压力曲线，检测液压阀台压力，及时更换磨损严重的部件，能够有效的减少卸卷打滑现象。

3.2 调整带钢板型稳定

(1)提高精轧来料温度均匀性

来料温度均匀性会影响带钢的板型。各品规的不合理过渡、冷热坯混装等问题，均在很大程度上造成加热温度不均。提高加热炉腔压力的控制稳定性、板坯在炉保温时间，避免出现板坯局部加热不均匀的情况，保证出钢时的温度均匀性。同时加大炉后、粗除磷及精除磷系统运行监控，定期进行除磷效果的评估试验，确保上下排除磷水集管距轧件上下表高度控制在合理的范围内，根据各工序温度控制要求优化除鳞制度，避免因除鳞造成轧件温度不均匀。

(2)保持精轧机组设备稳定

带钢的板型最终体现在精轧机组。通过定期测量精轧机组设备精度，检查机组除磷水、冷却水使用情况，及时更换磨损严重的切水板，制定合理的压下分配制度，此外在不影响带钢性能的情况下，适当提高带钢头部卷取温度，能够有效的改善带钢板型，提高卷筒涨径，从而间接避免由于板型导致卸卷困难的情况出现。

3.3 合理调控卷取控制参数

通过对助卷辊压力补偿、踏步圈数、卷筒二扩设定距离、卷取张力进行适当调节，在保证卷取时钢卷不出现失张打滑的情况下，使卷筒涨径相对增大，从而使卷筒在缩径后与钢卷内圈间隙增大，避免卸卷打滑。

4 卸卷打滑处理操作

当出现卸卷打滑时，可按照以下操作进行调整。先按下操作面板的“卸卷保持”，现场确认钢卷内圈碰擦的痕迹，以判断钢卷在卸卷过程中是与卷筒的上表面还是下表面碰擦，再按下操作面板的“终涨”后，按下卸卷小车操作面板的“下降”。此时根据实际现场确认情况进行“前进”或“后退”操作，卸卷小车调整到合适位置后，按下操作面板的“上升”，接触钢卷后，按下操作面板的“缩径”，最后按下操作面板的“卸卷启动”，由此可调整初始时由于卸卷小车接卷高度偏差导致的卸卷打滑。

5 结语

钢卷出现卸卷打滑现象是多种因素共同作用产生的，各种因素相互影响叠加，提高了卸卷打滑出现的概率。在实际生产过程中，通过维护芯轴使用状态保持液压设备稳定性、调整卸卷小车水平及接卷压力、调整精轧板型、提高精轧来料温度均匀性等，保证卷筒在卷取过程中能够正常涨径，为卸卷提供足够的间隙，同时合理调控卷取控制参数，保证卸卷过程中卸卷小车不刮蹭芯轴，水平运动完成卸卷，便能极大减少卸卷打滑的产生。

柳钢2032 mm热连轧通过开展卷取机组卸卷打滑改善攻关，优化卸卷控制机制，对设备功能及工艺性能进行稳定性调整，目前得到了良好的控制，卸卷打滑的发生概率大幅度减少，由日均1～2卷降低到月均3～5卷。同时，通过总结卸卷打滑处理操作，能有针对性地处理异常，有效缩短了故障处理时间，提高了轧后实物质量。