基于迷你轧机开发Ф5.5线材的生产实践

吴亚东　张春龙

摘要：国内某国产高线引进进口迷你轧机，作为产线提产的途径，针对改造后的产线，为承接小规格产能，在开发Ф5.5线材的过程中，经过多次优化完善，确保了小规格Ф5.5线材的生产顺行，为目前国内众多迷你轧机产线开发Ф5.5生产提供了参考。

关键词：迷你轧机；Ф5.5线材；工艺优化

0 前言

某大型钢铁企业在2011年、2012年分别建设投产了5条高速线材生产线，其中2条线为进口线，3条线为国产哈飞线，年产能力300万吨。在原有国产高线的基础上，在2016年又分别在其中的2条国产高线上改造增加了进口迷你轧机（见图1），按照以规格为基准的专业化分工组织生产，一段时间内比较顺畅，但随着公司品种结构的开发和转型，5条高线的现有产线规格分工和品种开发出现了很大的矛盾。

１ 问题的提出

按照迷你轧机投产以后的生产规格组织，2条配有迷你轧机的产线以盘螺和普通线材为主，线材的规格以Ф6.5、Ф8.0、1Ф0.0、Ф12.0等为主，另一条国产线为Ф6.5为主，两条进口线中，一条为Ф5.5为主，一条以Ф8.0-25的大规格为主（具体产线的生产规格如下表1）。

但是随着公司品质结构转型升级的推进，需要开发胎圈、帘线用钢等品种钢，逐步缩小迷你产线的盘螺产量，且按照公司推进的计划，帘线用钢的目标产量月产3万吨，而原有的一条以生产Ф5.5为主的进口线（1#线）产能有限，为发挥产线优势、有效开发胎圈、帘线用钢等品种钢，势必需要把其中的部分品种转移到其他产线生产，留出生产帘线用钢的产能空间，为此公司提出需要在迷你产线上开发生产规格为Ф5.5的线材，品种以硬线钢、低碳钢、焊丝钢等为主。

在此背景下，迷你产线在2017年初开始确定开发Ф5.5小规格。

２ 项目的实施

配有迷你轧机的产线在2017年初，讨论确定了基于迷你轧机生产Ф5.5的计划等，由于迷你开发生产Ф5.5的现有资料很少，所以参考相应的仅有信息[1-2]，立足自我开发、改进、完善，产线开发团队从工艺分析、工装准备、轧制程序、导卫对中模板等系列工作出发，逐项落实。

2.1 生产Ф5.5的工艺分析

1）现有工艺不能满足Ф5.5的生產，Ф5.5的粗中轧孔型系列和现有的工艺不一样，需要重新加工孔型；

2）基于迷你轧机生产Ф5.5， 由于Ф5.5的规格小，速度高，轧线生产等故障多，轧线后区的水箱喷嘴、导槽的内孔尺寸的确定很重要；

3）基于迷你开发生产Ф5.5，不同钢种的迷你轧机入口温度有较明显的差异，迷你轧机前后的水箱导槽布置的空间有限，尤其是迷你轧机到吐丝机之间的距离较短，既要保证迷你轧机入口温度，又要确保迷你轧机后的水箱冷却效果，需要摸索；

2.2 工装的准备

不仅仅粗中轧的孔型系列不一样，预精轧、精轧机等都需要重新开新孔型，相应的导卫、导轮、导尖等需要全部准备，尤其是迷你轧机后的水箱喷嘴导槽的内孔规格的选择，会对生产影响较大。

2.3 轧制程序、电气自动化等确认

重新制定轧制表，查找电控程序中的程序逻辑顺序，是否满足Ф5.5的生产需要。

３ 基于迷你轧机的Ф5.5开发生产及问题

经过充分准备后进行调试生产，并在后续逐渐增加计划，该规格的开发还比较顺利，连续几个月的产量连续上升，见图2。

生产的钢种也从低碳的Q195逐步扩大到焊丝、硬线钢，见图3：

虽然产量明显提高，但反映出来的问题不少，直接制约了生产顺行和稳定。

3.1 成品“飞机料”

在成品头部或者通条出现大的耳子，俗称“飞机料”（见图4、图5），这个现象引发的生产故障最多。

3.2 水箱内的成品头部掉渣，红钢经过时阻力增加，引起生产故障，经常出现迷你轧机的废品箱堆钢（见图6）。

3.3 发生堆钢故障后迷你的废品箱冷条较多。

3.4 辊环过钢量偏低，辊环的孔型内表面容易出现裂纹、粗糙。

3.5 成品吐丝的尾部圈型差，容易出现扁尾、打火花。

3.6 硬线钢生产，在斯泰尔摩辊道上容易出现线圈“倒插”，影响集卷的顺利操作。

3.7 成品头尾尺寸超差的圈数偏多，多的达到30-40圈，造成剪头尾工作量增加，成材率降低到96%以下。

４ 问题的分析及解决

4.1 成品“飞机料”的解决办法

飞机料产生原因分析：主要是红钢头部温度高，迷你的机架间距大，造成在成品机架入口倒钢引起。

为此： 1）迷你轧机的入口滑动导卫内孔改小，靠近辊环的导卫出口从梅花形改为锥面，使得导卫更靠近辊环，2）成品机架入口滚动导卫的插入件高度改小，导尖内宽也同步减小，适当收小导卫的导轮开口度，以增加对红钢的扶持力，3）加长迷你轧机出口导卫的长度（原来的导卫设置，第一架出口导卫和第二架进口导卫之间的间隙比较大，达到20cm多，为此合理加长 ，延长了导卫对红钢的夹持距离，明显降低了红钢头部在此间隙中的扭转），经过相关导卫参数的修改完善，这种飞机料基本消失。

4.2 成品头部掉渣的解决

分析头部掉渣产生的原因，主要是从精轧机出来的红钢头部有开花、异常变形等，经过迷你前的水箱、导槽，再经过迷你轧机的2道次变形（从工艺角度，经过精轧机8个道次的轧制，应该有飞剪切头后再进入迷你轧机）头部发黑的部分在运行中掉入水箱喷嘴内，而且跟踪发现，头部渣子掉落的位置基本固定，都在迷你轧机后的第一个水箱的第1—2个喷嘴处。

为此：1）把水箱的头部不冷段设定优化，水箱的控制程序参数优化，控制出钢节奏，减少水箱残留水对下一支钢的头部影响，避免红钢的头部冷却，2）原有的国产精轧机机架间水冷导卫是常开的，为了避免冷却水对红钢头部的冷却影响，在冷却水的供水管上增加电磁阀，确保红钢头部经过精轧机时关闭机架间的水冷导卫的冷却水，经过延时再打开，3）在迷你轧机后的第一个水箱入口导槽间隙中，增加气吹，使得经过迷你轧机变形后的头部易掉落但还没有掉落的低温渣子提前在水箱进口前的导槽间隙间掉落下，减少了水箱喷嘴中的掉落量，4）生产Ф5.5期间，针对此现象，利用停机检查、换辊环、导卫时，把水箱打开检查，发现有掉渣及时清理，通过以上措施，目前因水箱掉渣引起的堆钢事故减为零。

4.3 优化电控程序，减少迷你轧机废品箱的堆钢冷条量

1）增加迷你轧机的“鱼线”经过路线，尽可能提前检测到堆钢信号，2）修改程序中的迷你轧机前卡断剪的动作顺序，尽可能缩短相应时间，减少冷条量。

4.4 改善迷你轧机咬钢条件，避免迷你咬钢不进的生产故障

现场跟踪发现多次迷你轧机咬钢不进，都是因为红钢头部“肥头”引起，尺寸偏大，造成第一机架不能顺利咬入而发生堆钢事故，为此，1）减小精轧机的出口红钢尺寸，在标准基础上收小迷你来料的红钢面积5%-10%，适当放大第一机架的辊缝，2）在现有孔型基础上，适当改变第一机架的孔型宽高比，便于咬钢顺利［3］，3）同时，对迷你轧机的动态速降补偿值和时间做优化，避免咬钢瞬间的堆钢事故，目前迷你轧机咬钢不进现象已消除。

4.5 优化辊环牌号选择，提高过钢量

按照原来的设想，辊环的直径加大，同样的成品轧制速度，辊环的转速降低了，则过钢量会提高，但实际上，由于迷你入口的红钢温度相对原来精轧机生产降低明显，辊环过钢量达不到理想状态，而且国内目前8寸辊环生产Ф5.5产品的辊环牌号选择没有参考，为此和辊环厂家交流、试用，确定了相应牌号，辊环过钢量显著提高，生产焊丝钢，过钢量从起初的30支左右提高到150支左右，最高可接近200支（约470吨），其他钢种也有较明显的提高 。

4.6 提高吐丝机的维护标准，改善吐丝尾部质量

以前生产的规格以Ф6.5以上的为主（该2条迷你产线Ф6.5的生产比例也不是很高），吐丝尾部圈型对生产顺行的影响不明显，但对于Ф5.5生产，这个问题成为一个主要矛盾，经常出现尾部圈型严重变形，吐丝尾部打火花，甚至尾部甩成几段，掉落在辊道上，造成在斯泰尔摩辊道上运行卡阻，集卷难于落下、严重时打断的断料卡在吐丝机下面的密排辊道中，造成传动链条断而引发更严重的生产故障［4］。为此，对照吐丝机的图纸要求和维护标准，发现吐丝机的防护罩因长期磨损和吐丝盘的间隙太大，大的达到6 mm～8 mm，而图纸标准此間隙不超过3.0 mm，为此，提高吐丝机的维护标准，利用检修时间，通过手动盘吐丝盘，循着吐丝盘上的导向板运行轨迹，用专用的量块，检测间隙，按磨损程度，逐点进行堆焊打磨，确保了吐丝尾部圈型，避免的吐丝故障。

4.7 优化斯泰尔摩风冷线运行效果

1）Ф5.5的小规格生产，由于钢种差异大，斯泰尔摩的辊道速度基本是两个极端，生产焊丝钢时，工艺要求辊道速度越低越好，生产硬线钢时，辊道速度又很高，为此产线维护人员对辊道的链条涨紧进行完善 、减少辊道轴承座的晃动，确保在极限辊道速度时，辊道仍能平稳运行（原来低速运行时，辊道有明显地打顿停滞现象，造成在斯泰尔摩辊道上运行的线圈不均匀），在生产高碳钢时，辊道速度较快，又易出现倒插等现象（原来速度快时，稍有故障，辊道上的线圈就出现倒插，造成集卷困难，严重时，线圈就像滚雪球一样隆起，造成严重的生产故障），为此在原有工艺参数下，摸索出一组合理的速度配比，基本消除了此问题［5］。2）在运行中，跟踪辊道上出现倒插的点，发现第2-5段辊道速度明显不一样，这区域的辊道速度按照设定原则，都是后一段快于前一段，而同一段内，速度应该是一样的，但现场发现同一段内，后半段肉眼可见速度低于前半段，在此点出现倒插，为此，一是增加相变结束以后的辊速，以把已形成的倒插拉开，二是把现场发现的同一段前后辊速不一的辊道传动进行改造，把前半段的传动齿轮外径适当增加，增加齿数，从而使得前半段的辊道速度相应减小，避免了此处线圈形成倒插。3）在斯太尔摩辊道上增加纠偏辊，改进线圈运行的对中［6］。

4.8 进一步优化轧线堆拉关系［7］，减少成品头尾尺寸超差、耳子的圈数。

由于迷你轧机和精轧机之间没有活套等调整张力，为确保生产顺行，这两个机组之间一般都设定有一定的张力，但是此张力的存在又把前道工序的张力造成的红钢头尾尺寸差异放大，为此，一是在现场利用冷条在正常过钢时轻微挑动红钢，判定其张力大小，二是在主控台HMI画面上增加迷你和精轧机之间张力系数显示，通过现场和控制台之间的沟通，进一步调整张力大小，三是进一步调整前道工序的堆拉关系，完善活套的套高设定，减少前道工序存在的张力对后道次的影响和叠加，目前从尺寸角度出发，头尾剪切的圈数可以控制在目标以内 。

5 结论

通过多次生产、工艺、设备、自动化等方面的改进、改善，目前基于迷你轧机开发Ф5.5的生产已趋于稳定，班产日产稳步提高，堆钢次数明显减少，最好的指标可以连续生产1周，没有发生一次堆钢故障，终轧速度可以稳定在100 m/s，最高班产692吨 ，日产突破1 300吨，成材率达到97.3%， 原来困扰生产、质量的问题都基本得到解决和控制，为公司品种结构升级转型承接原来进口线生产的Ф5.5产能做出了贡献，也为目前国内多条国产线增加迷你轧机生产小规格线材提供了经验。

参考文献

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［6］ 张国林；高速线材风冷线纠偏装置［P］，中国，专利CN206240940U

［7］ 李杰、刘毅、张春艳，棒线材连轧中的张力控制［J］，山西冶金2017，04 ，105-106