论文部分内容阅读
针对本钢热连轧厂2 300mm机组卷取机多次发生薄带钢缠绕在上夹送辊上以及带钢从活门穿出的设备事故，通过对几次事故的数据整理，对现场实际情况的观察、分析，总结出了事故发生的规律，并制定了解决方案。
本钢热连轧厂2 300mm机组是一条具有国际先进水平的热轧带钢生产线，轧制线工艺和机械设备由德国西马克德马格公司（SMSD）负责设计，其产品特点为高强度、高精度、高质量。
此条生产线共设置3台卷取机，卷取机被设计为带液压踏步控制的三助卷辊式卷取机。其中，1#卷取机与2#卷取机结构完全一样，3#机较1#、2#机有所强化，能够卷取一些高强度带钢。1#、2#卷取机设计卷取带钢厚度为1.2mm～25.4mm，3#卷取机设计卷取带钢厚度为3.0mm～25.4mm。自2008年年末投产以来，1#、2#卷取机相继出现多次薄带钢（≤2.5mm）缠绕上夹送辊及活门穿钢事故，给设备及生产造成了极其不利的影响。
设备介绍及事故描述
图1为2 300mm机组卷取机夹送辊及导板装置示意图。
卷取机上夹送辊直径设计为900mm，堆焊层厚度15mm，使用范围880～900；下夹送辊直径设计为500mm，堆焊层厚度20mm，使用范围470～500。上、下夹送辊中心设计偏移量为200mm（见图2），这样会引导带钢沿着上、下夹送辊中心连线的垂线方向顺利进入卷取机。带钢走向如图所示。
正常卷钢时：活门抬起，与上夹送辊间留有较小间隙，上导板落下，活门、上导板与上、下夹送辊及下夹送辊后两块导板间形成一个通道，如图所示，带钢经过上、下夹送辊的夹送，沿此通道运行从活门及上导板下方进入卷取机进行卷取。
上夹送辊缠钢：带钢经过上、下夹送辊夹送后，沿着上夹送辊圆周方向运行，穿过活门与上夹送辊间的缝隙，在上夹送辊辊身上缠绕多圈。
活门穿钢：带钢经过上、下夹送辊夹送后，穿过活门与上夹送辊间的缝隙，造成卡钢，不能正常进入卷取机。
因为活门穿钢与上夹送辊缠钢事故类似，且产生原因相同，所以在此一并分析。
歷次事故情况
1#卷取机上夹送辊缠钢20110808
1）事发经过：2011年8月8日04：30，1#卷取机卷取Q235B/1.8mm*1 250mm带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约6圈，停机处理130分钟，产生废品两块。
2）现场测量：（1）带钢头部呈刀刃状，最薄处0.67mm。（2）带钢头部测量2m长度，宽度约1 280mm。（3）夹送辊辊缝设置为0时：上、下辊两侧各约600mm长度接触，中间约1 100mm长度辊缝为0.6mm；活门与上辊传动侧约200mm接触，操作侧缝隙约0.15mm，中间缝隙约0.5mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年6月15日，上辊φ890.24，下辊φ480.03。
2#卷取机上夹送辊缠钢20111203
1）事发经过：2011年12月3日03：20，2#卷取机卷取DC53D+Z/2.5*1380带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约8圈，停机处理155分钟，产生废品2块。
2）现场测量：（1）带钢头部呈刀刃状，最薄处约0.75mm。（2）夹送辊辊缝设置为2.5时，活门与上辊间隙约为3.2mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年12月1日，在机运行不到两天，上辊φ898.51，下辊φ475.68。
2#卷取机活门穿钢20120206
1）事发经过：2012年2月6日06：20，2#卷取机卷取SPHC/1.83*1520，活门穿钢，停机处理50分钟，产生废品两块。
2）现场测量：上、下夹送辊辊缝设置为1.8时，活门与上夹送辊间隙在0.2～0.3之间。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年12月1日，上辊φ898.51，下辊φ475.68。
1#卷取机活门穿钢20120418
1）事发经过：2012年4月18日14：20，1#卷取机卷取Q235B/1.48*1500mm带钢时，活门穿钢。停机处理40分钟。
2）现场测量：辊缝设置为0时，活门与上夹送辊间隙约1.0mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年4月17日，上机仅一天，上辊φ895.06，下辊φ492.63。
2#卷取机上夹送辊缠钢20121212
1）事发经过：2012年12月12日11：25，2#卷取机卷取Q235B/1.5*1500带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约20圈，导致设备损伤，单独更换上夹送辊。1#机单机生产，轧制节奏慢，时间累计155分钟。
2）现场测量：对下机上夹送辊直径进行测量：中间897.08，两端897.53。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年11月13日，上辊φ897.72，下辊φ478.59。
2#卷取机活门穿钢20130111
1）事发经过：2013年1月11日17：58，2#卷取机卷取DQ2J/2.5*1240带钢时，活门穿钢，停机处理20分钟，产生中板1块，冷卷1块。
2）现场测量：辊缝设置为0时，活门与上夹送辊间隙小于0.5。辊缝设置为2.5时，活门与上辊间隙小于1.8。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年11月13日，其中上辊于2012年12月12日因缠钢更换，在机上辊φ894.94，下辊φ478.59。
数据对比 如表1、表2所示。
分析总结
1）由上文可知活门与上夹送辊间隙对缠钢的产生并非主要影响因素，如果间隙调整过小，还会造成“啃辊”。且通过上文可知薄板头部要比目标厚度薄很多，即使活门间隙小于带钢厚度，也不能绝对小于带钢头部厚度。（注：此处的“啃辊”指活门与上夹送辊辊面接触、摩擦造成辊面损伤。2012年2月6日，1#机活门间隙调整过小造成“啃辊”，临时更换上夹送辊。）
2）通过表1对夹送辊上机时间及事故发生时间的对比，可知缠钢及穿钢的产生与夹送辊在使用中的磨损无必然关系。
3） DC53D+Z、SPHC与Q235B等钢种含碳量较低，硬度小，粘度大，带钢头部撞击上夹送辊并经过挤压有粘在上夹送辊上的可能，且薄板更易变形，粘在辊面上后，会随辊卷起。
4）根据工艺要求，轧制1.8mm及以下带钢，夹送辊咬钢时，无冷却水。带钢与夹送辊之间无水阻隔，容易粘连，且薄板速度快、质量轻、张力小，增大了缠在夹送辊上的可能性。另外，卷取1.8以上厚度的带钢，咬钢时擦拭器的投入，减少了夹送辊辊面的水量，薄板也可能粘在夹送辊上。
5）通过表2可以发现：
（1）在上辊max/下辊min状态时咬入角最大，为16.94o。在上辊min/下辊max状态时咬入角最小，为16.33o。
（2）发生缠钢或穿钢事故时，咬入角都大于理论设计值（16.59o），易于带钢向下弯曲进入正常通道，但相应增加了咬入难度，带钢更易冲击上辊。
6）2012年12月12日发生的上夹送辊缠钢事故，发现上夹送辊辊面有明显的擦拭器摩擦痕迹，对带钢粘在辊上应该起到了一定的辅助作用。
7）夹送辊辊面堆焊材质的选择：之前发现，有些夹送辊在使用过程中辊面会产生一层褐色类似水锈的物质，能够有效避免辊面产生粘钢情况，也就意味着能够避免带钢粘在上夹送辊上造成缠钢或穿钢。
解决方案
1）上、下夹送辊辊径合理搭配，尽可能避免较大辊径上夹送辊与较小辊径下夹送辊搭配，且尽量使咬入角在16.33o～16.59o之间。
2）如1）实施中遇到困难，可适当调整下夹送辊辊标高，以及通过垫片调整下夹送辊与上夹送辊的偏移量，来保证咬入角。
3）活门与上夹送辊间隙在设备允许的条件下尽可能调小，或改进设备实现间隙为0。
4）降低擦拭器风压，避免辊面异常磨损。
5）调整夹送辊冷却水及擦拭器的投入时机，保证带钢与夹送辊接触瞬间有足够的水量。
6）对夹送辊辊面硬度及堆焊材質的进一步研究，选择合适的堆焊材质，能够避免夹送辊缠钢及活门穿钢的发生。
结论
通过对历次事故的分析，总结出了一定的规律，并提出了解决方案。经过资料搜集，发现很多热轧带钢厂矿，存在同样问题，但是原因不尽相同。希望通过此文，能给设计厂家在此类问题上一些指导意见。同时，给同类厂矿的类似故障分析及设备改进，提供一些技术参照。
参考文献
[1]付志刚，孙文彬，王景林，等.带钢缠夹送辊事故分析与改进措施[J].轧钢，2006，23（4）：55-57.
[2]万飞.夹送辊接触应力分析计算[J].重型机械科技，2001（z1）：39-43.
[3]张相福.热轧夹送辊专用堆焊材料的研制与应用[J].现代焊接，2011（8）：43-44.
（作者简介：侯伟光，本钢热连轧厂。）
本钢热连轧厂2 300mm机组是一条具有国际先进水平的热轧带钢生产线，轧制线工艺和机械设备由德国西马克德马格公司（SMSD）负责设计，其产品特点为高强度、高精度、高质量。
此条生产线共设置3台卷取机，卷取机被设计为带液压踏步控制的三助卷辊式卷取机。其中，1#卷取机与2#卷取机结构完全一样，3#机较1#、2#机有所强化，能够卷取一些高强度带钢。1#、2#卷取机设计卷取带钢厚度为1.2mm～25.4mm，3#卷取机设计卷取带钢厚度为3.0mm～25.4mm。自2008年年末投产以来，1#、2#卷取机相继出现多次薄带钢（≤2.5mm）缠绕上夹送辊及活门穿钢事故，给设备及生产造成了极其不利的影响。
设备介绍及事故描述
图1为2 300mm机组卷取机夹送辊及导板装置示意图。
卷取机上夹送辊直径设计为900mm，堆焊层厚度15mm，使用范围880～900；下夹送辊直径设计为500mm，堆焊层厚度20mm，使用范围470～500。上、下夹送辊中心设计偏移量为200mm（见图2），这样会引导带钢沿着上、下夹送辊中心连线的垂线方向顺利进入卷取机。带钢走向如图所示。
正常卷钢时：活门抬起，与上夹送辊间留有较小间隙，上导板落下，活门、上导板与上、下夹送辊及下夹送辊后两块导板间形成一个通道，如图所示，带钢经过上、下夹送辊的夹送，沿此通道运行从活门及上导板下方进入卷取机进行卷取。
上夹送辊缠钢：带钢经过上、下夹送辊夹送后，沿着上夹送辊圆周方向运行，穿过活门与上夹送辊间的缝隙，在上夹送辊辊身上缠绕多圈。
活门穿钢：带钢经过上、下夹送辊夹送后，穿过活门与上夹送辊间的缝隙，造成卡钢，不能正常进入卷取机。
因为活门穿钢与上夹送辊缠钢事故类似，且产生原因相同，所以在此一并分析。
歷次事故情况
1#卷取机上夹送辊缠钢20110808
1）事发经过：2011年8月8日04：30，1#卷取机卷取Q235B/1.8mm*1 250mm带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约6圈，停机处理130分钟，产生废品两块。
2）现场测量：（1）带钢头部呈刀刃状，最薄处0.67mm。（2）带钢头部测量2m长度，宽度约1 280mm。（3）夹送辊辊缝设置为0时：上、下辊两侧各约600mm长度接触，中间约1 100mm长度辊缝为0.6mm；活门与上辊传动侧约200mm接触，操作侧缝隙约0.15mm，中间缝隙约0.5mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年6月15日，上辊φ890.24，下辊φ480.03。
2#卷取机上夹送辊缠钢20111203
1）事发经过：2011年12月3日03：20，2#卷取机卷取DC53D+Z/2.5*1380带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约8圈，停机处理155分钟，产生废品2块。
2）现场测量：（1）带钢头部呈刀刃状，最薄处约0.75mm。（2）夹送辊辊缝设置为2.5时，活门与上辊间隙约为3.2mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年12月1日，在机运行不到两天，上辊φ898.51，下辊φ475.68。
2#卷取机活门穿钢20120206
1）事发经过：2012年2月6日06：20，2#卷取机卷取SPHC/1.83*1520，活门穿钢，停机处理50分钟，产生废品两块。
2）现场测量：上、下夹送辊辊缝设置为1.8时，活门与上夹送辊间隙在0.2～0.3之间。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2011年12月1日，上辊φ898.51，下辊φ475.68。
1#卷取机活门穿钢20120418
1）事发经过：2012年4月18日14：20，1#卷取机卷取Q235B/1.48*1500mm带钢时，活门穿钢。停机处理40分钟。
2）现场测量：辊缝设置为0时，活门与上夹送辊间隙约1.0mm。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年4月17日，上机仅一天，上辊φ895.06，下辊φ492.63。
2#卷取机上夹送辊缠钢20121212
1）事发经过：2012年12月12日11：25，2#卷取机卷取Q235B/1.5*1500带钢时，带钢缠绕在上夹送辊上约20圈，导致设备损伤，单独更换上夹送辊。1#机单机生产，轧制节奏慢，时间累计155分钟。
2）现场测量：对下机上夹送辊直径进行测量：中间897.08，两端897.53。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年11月13日，上辊φ897.72，下辊φ478.59。
2#卷取机活门穿钢20130111
1）事发经过：2013年1月11日17：58，2#卷取机卷取DQ2J/2.5*1240带钢时，活门穿钢，停机处理20分钟，产生中板1块，冷卷1块。
2）现场测量：辊缝设置为0时，活门与上夹送辊间隙小于0.5。辊缝设置为2.5时，活门与上辊间隙小于1.8。
3）数据查询：此套夹送辊上机时间为2012年11月13日，其中上辊于2012年12月12日因缠钢更换，在机上辊φ894.94，下辊φ478.59。
数据对比 如表1、表2所示。
分析总结
1）由上文可知活门与上夹送辊间隙对缠钢的产生并非主要影响因素，如果间隙调整过小，还会造成“啃辊”。且通过上文可知薄板头部要比目标厚度薄很多，即使活门间隙小于带钢厚度，也不能绝对小于带钢头部厚度。（注：此处的“啃辊”指活门与上夹送辊辊面接触、摩擦造成辊面损伤。2012年2月6日，1#机活门间隙调整过小造成“啃辊”，临时更换上夹送辊。）
2）通过表1对夹送辊上机时间及事故发生时间的对比，可知缠钢及穿钢的产生与夹送辊在使用中的磨损无必然关系。
3） DC53D+Z、SPHC与Q235B等钢种含碳量较低，硬度小，粘度大，带钢头部撞击上夹送辊并经过挤压有粘在上夹送辊上的可能，且薄板更易变形，粘在辊面上后，会随辊卷起。
4）根据工艺要求，轧制1.8mm及以下带钢，夹送辊咬钢时，无冷却水。带钢与夹送辊之间无水阻隔，容易粘连，且薄板速度快、质量轻、张力小，增大了缠在夹送辊上的可能性。另外，卷取1.8以上厚度的带钢，咬钢时擦拭器的投入，减少了夹送辊辊面的水量，薄板也可能粘在夹送辊上。
5）通过表2可以发现：
（1）在上辊max/下辊min状态时咬入角最大，为16.94o。在上辊min/下辊max状态时咬入角最小，为16.33o。
（2）发生缠钢或穿钢事故时，咬入角都大于理论设计值（16.59o），易于带钢向下弯曲进入正常通道，但相应增加了咬入难度，带钢更易冲击上辊。
6）2012年12月12日发生的上夹送辊缠钢事故，发现上夹送辊辊面有明显的擦拭器摩擦痕迹，对带钢粘在辊上应该起到了一定的辅助作用。
7）夹送辊辊面堆焊材质的选择：之前发现，有些夹送辊在使用过程中辊面会产生一层褐色类似水锈的物质，能够有效避免辊面产生粘钢情况，也就意味着能够避免带钢粘在上夹送辊上造成缠钢或穿钢。
解决方案
1）上、下夹送辊辊径合理搭配，尽可能避免较大辊径上夹送辊与较小辊径下夹送辊搭配，且尽量使咬入角在16.33o～16.59o之间。
2）如1）实施中遇到困难，可适当调整下夹送辊辊标高，以及通过垫片调整下夹送辊与上夹送辊的偏移量，来保证咬入角。
3）活门与上夹送辊间隙在设备允许的条件下尽可能调小，或改进设备实现间隙为0。
4）降低擦拭器风压，避免辊面异常磨损。
5）调整夹送辊冷却水及擦拭器的投入时机，保证带钢与夹送辊接触瞬间有足够的水量。
6）对夹送辊辊面硬度及堆焊材質的进一步研究，选择合适的堆焊材质，能够避免夹送辊缠钢及活门穿钢的发生。
结论
通过对历次事故的分析，总结出了一定的规律，并提出了解决方案。经过资料搜集，发现很多热轧带钢厂矿，存在同样问题，但是原因不尽相同。希望通过此文，能给设计厂家在此类问题上一些指导意见。同时，给同类厂矿的类似故障分析及设备改进，提供一些技术参照。
参考文献
[1]付志刚，孙文彬，王景林，等.带钢缠夹送辊事故分析与改进措施[J].轧钢，2006，23（4）：55-57.
[2]万飞.夹送辊接触应力分析计算[J].重型机械科技，2001（z1）：39-43.
[3]张相福.热轧夹送辊专用堆焊材料的研制与应用[J].现代焊接，2011（8）：43-44.
（作者简介：侯伟光，本钢热连轧厂。）