吐丝机与夹送辊

夹送辊电流限幅值调节的作用

通过夹送辊电流限幅值的调节，可以改变夹送辊在夹持过程中的工作状态及夹送辊夹持能力。应控制其产生的夹持力小于压下力与摩擦系数的乘积，以使夹送辊圆周速度与线材速度之间的准确匹配，从而保证良好的吐丝质量。

夹送辊的速度设定及其技术要求

夹送辊的速度一般超过精轧机出口速度的3％～5％，在轧速很高的情况下可以再增大些，但一般不应超过10％。夹送辊的速度设定是由人工向计算机输入夹送辊辊径，再由计算机根据轧制速度和夹送辊超速系数算出夹送辊的速度计算值，该值即为夹送辊速度基准值。

对夹送辊的技术要求如下：

夹送辊辊缝设定范围为0.2～2mm，视不同规格和钢种进行调整；夹送辊气缸工作压力为0.2～0.35MPa，视不同规格和钢种进行调整；夹送辊导卫的安装对中较为严格。进口导卫要对准夹槽，推到位后再夹紧固定。出口导卫与夹送辊辊面保持微间隙并夹紧固定

夹送辊吐丝机堆钢事故的主要原因有：

（1）夹送辊前光电管检测信号失灵，使夹送辊不能按时张开/闭合而造成堆钢；

（2）夹送辊孔槽与所轧规格不符，或上下辊错位造成堵钢堆钢；

（3）导卫安装不正确，导卫、辊环磨损严重或导卫内有异物导致堆钢；

（4）吐丝管内有异物、吐丝管变形、吐丝管穿孔或磨损严重引起堆钢；

（5）夹送辊辊缝或气缸工作压力设定不合理造成堆钢或拉断；

（6）精轧机、夹送辊、吐丝机三者速度配合不合理引起堆钢；

（7）精轧机和夹送辊之间张力过大造成拉断；

（8）线材内部质量缺陷（冶炼缺陷）或轧制缺陷（严重折叠）造成堆钢

在轧制大规格高线产品时夹送辊升速的作用

在低速大规格线材产品轧制时，由于尺寸大、速度低，在轧件尾部离开减定径机后，会由于水冷段的抗力等因素，导致线圈尾部吐丝圈小或扭花，无法吐丝成圈，滞留在吐丝管内造成事故。故当轧制速度低于22m/s左右时，需要在轧件尾部离开减定径机时，采用夹送辊和吐丝机升速的控制方式，在其电流限幅值下，以最大允许的加速度，保证轧件的尾部在22m/s这一速度左右完成吐丝。

吐丝机出口线材成圈差的原因主要有以下几点：

（1）轧机间张力太大，精轧机、减定径机的转速波动过大；

（2）水冷段对中调整偏差，喷嘴导管磨损、腐蚀造成轧件运行不稳定；

（3）由于夹送辊辊环磨损或气缸连杆机构失效导致的夹送辊夹持力不适当；

（4）吐丝管弯曲曲线的偏差，吐丝管严重磨损，吐丝管氧化铁皮粘接，吐丝管动不平衡引起成圈差；

（5）减定径机、夹送辊、吐丝机速度配置不当，轧机严重的速度波动，引起轧件速度或快或慢，导致线圈大小不均；

（6）吐丝机后的辊道平台不够高，当轧件温度高时，线圈太软，线圈落到接收平台上，会变成椭圆或乱圈。

吐丝机超前系数对线圈吐丝状态的影响

吐丝机超前系数的变化，会直接引起线圈直径大小及布圈偏向的变化，给后续的集卷造成一定的影响。吐丝系数过大，会使吐丝线圈直径偏小同时线圈顺吐丝机旋转方向左偏；反之，线圈直径偏大，同时线圈顺吐丝机旋转方向右偏。过大的吐丝系数设置偏差，会导致线圈吐丝瞬间失衡侧立，严重偏离吐丝轴心线，圈形不良，甚至无法集卷。根据不同的规格及轧制速度，吐丝机超前系数一般取2%～10%之间。

避免大规格轧材轧制时吐丝机卡钢的方法

避免大规格轧材轧制时吐丝机卡钢，首先必须保证夹送辊对大规格线材吐丝尾部的控制能力，这是建立在正确的夹送辊辊缝、压力、超前量、扭矩、电流限幅设定基础之上的，以使轧件尾部能顺利吐出。其次，由于大规格成品孔型侧压角小、辊缝相对亦小，所以，在保证基本的轧制条件下，必须严格控制住成品在任何时候的飞边耳子出现，这是确保大规格线材头、中部不出现吐丝机卡钢事故的关键。

吐丝机振动的主要原因及解决措施

吐丝机振动的主要原因及解决措施有：　

（1）电机转速波动大造成机体振动，应进行电机优化或优化轧制工艺；

（2）联轴器不对中或螺栓松动造成振动，应重新进行对中找正，其径向偏差不应超过0.1mm；

（3）齿轮箱内轴承损伤或间隙偏大造成振动，每年应解体检查轴承间隙是否符合标准；

（4）齿轮箱内伞齿轮调整不当，啮合差造成振动，应保证齿侧隙0.2～0.4mm，啮合面大于20％；　

（5）吐丝锥幅板开裂或动不平衡造成振动，应定期检查吐丝锥是否开裂，动平衡块是否丢失，并将吐丝管、吐丝盘安装好后做动平衡；

（6）吐丝锥、吐丝盘与围盘间隙超差造成振动，当间隙小于2mm时，会因吐丝锥发热导致吐丝盘与围盘摩擦，应对围盘进行修磨，当间隙大于4mm时，会导致间隙内卡钢，从而引起吐丝锥及机体损伤；

（7）吐丝管动不平衡造成振动，吐丝管重量、材质、壁厚不规范，吐丝管弯曲曲线不规范，吐丝管管夹安装不规范，吐丝管严重磨损或氧化铁皮粘接，均会导致动不平衡，应及时更换吐丝管。

吐丝机吹扫气的作用

由于高速线材轧机的高速轧制，普遍采用了设计有一定倾斜度（其轴线与水平夹角为10°～20°）的卧式吐丝机，为了防止氧化铁皮停留在吐丝管内，以及形成吐丝管内壁的“刻痕”。在吐丝管的入口端装有高压空气吹扫喷嘴，依靠它对吐丝管进行吹扫，有利于减缓吐丝管的磨损，并加强吐丝管的散热性能，延长吐丝管的使用寿命。空气的供给，可以在线材尾部离开精轧机或减径定机前被释放，或由操作人员确定吹扫时间，或连续吹扫。

降低辊耗的有效途径——采用表面堆焊技术修复夹送辊

邯钢薄板坯连铸连轧生产线于1999年12月10日投产使用，是国家引进德国西马克公司研究开发的20世纪90年代世界钢铁工业高新技术CSP(CompactStripProduction即紧凑式板带生产)生产线之一，是国家“九五”重点工程之一。夹送辊系统作为CSP生产线中重要的一环，其设备运行是否正常与平稳直接影响到整条CSP生产线的稳定、均衡生产。为了更好的保证生产、降低成本，许多关键件急需国产化改造，夹送辊就是其中重要的一项。

夹送辊的技术要求

(1)耐高温　

夹送辊承受的温度约为550～650℃；要求夹送辊辊面具有耐高温、耐冷热交变的性能。

(2)抗压力　

夹送辊压力设定值最大为40kN左右；要求在线生产时夹送辊辊面承受最大压力设定值运行不低于10个周期(6万吨/周期)。

(3)耐冲击　

带钢咬入夹送辊辊缝时瞬间冲击力非常大，要求夹送辊辊面承受500～600kN瞬时冲击而不受损伤。

(4)耐磨损　

要求夹送辊过钢量达到60万t后，辊面直径方向磨损量≤35mm。

(5)耐腐蚀　

要求夹送辊辊面耐高碱度循环水反复冲蚀冷却。

(6)做动平衡试验　

夹送辊制造完成后必须做动平衡试验，平衡精度等级要求为G6，提交动平衡试验报告。

修复工艺方案的确定

1)夹送辊的构造及失效机理

夹送辊是CSP生产线后部卷取机械的重要组成部件之一，其作用为在开始卷取时咬入带钢，使带钢头部向下弯曲并沿导板方向顺利地进入卷桶，并建立卷取操作所需的张力。上夹送辊为空心辊焊接结构，下辊为实心；上、下夹送辊均为硬质耐磨表面，冷却方式均为外水冷却方式。

热连轧夹送辊承受400℃以上钢带高速冲撞和甩尾打击，而且辊子与钢带之间相对速度差时有发生，因此夹送辊损坏失效行为主要为磨损、粘钢和局部小块剥落。其中粘钢是由于相对速度差引起的粘着磨损。

2)堆焊修复工艺方法比较及选择

选择科学的堆焊方法极其重要，主要考虑几个方面的因素：夹送辊的质量要求、基体金属的冶金性能、耐磨堆焊合金层的形成、工艺操作技巧及修复成本。

(1)选用耐磨合金焊条，手工堆焊，生产时间较长，保温不好，易出现气孔、夹渣，随着堆焊厚度的增加，焊条头较多，浪费大，成本增高。

(2)选用明弧焊堆焊，不仅成本高，而且明弧焊丝在焊后一般硬度及耐磨度均偏低，难以确保夹送辊的使用寿命。

(3)采用管状药芯焊丝埋弧堆焊，焊丝药芯成分可根据辊面技术要求调整，埋弧堆焊焊道成形好，夹渣较少，成本较低，但易出现气孔。根据以上分析，最终使用管状药芯焊丝，采用埋弧堆焊的工艺方法。

3)堆焊修复材料的比较及选择

夹送辊堆焊材料应选择具有较高的硬度和较好的塑韧性，抗磨料磨损性能好，辊面易生成较致密且附着性好的氧化物薄膜，在国外，此类堆焊材料大多为Cr-Mo型低合金钢和Cr13型马氏体-铁素体型不锈钢，堆焊层硬度一般控制在53HRC+2HRC。

研究对比国内外堆焊辊的相关资料如下：若选择日本神户制钢所或美国麦凯公司生产的夹送辊专用焊丝，焊剂价格高昂，而且相对配套的各种设备要求高，工艺方法要求严格，若选择与国内知名焊材生产厂家共同研发药芯焊丝，不仅价格便宜，而且适应目前国内现有的设备来操作，工艺方法简单易行，为此根据选择焊材思路及国外焊材主体成分资料与上海焊材厂家一起反复研究，经多次试验最终确定了焊丝焊剂成分及合理配比。

4)确定修复工艺路线

根据焊接材料及工艺方法的最终确定工艺路线为：夹送辊粗加工-超声波探伤-预热-管状焊丝堆焊-焊后热处理-精加工-堆焊金属表面硬度检验-超声波探伤-动平衡实验-装机使用。

堆焊修复过程

1)辊子表面的准备处理

辊子表面所有氧化物和疲劳金属层(边缘上的冷变形)，都必须用适当方法去除，以保证有较好的表面进行堆焊，如准备不当，会引起气孔，稀释率高，涂层与基体的结合强度差。采用机械切削的方法去除辊子在使用过程中形成的疲劳层及缺陷，根据现场磨损状况调整加工要求，直到去掉所有的疲劳层及局部缺陷。

2)探伤

对辊子进行全面的着色和超声波探伤，根据检测报告采取相应措施。

(1)在辊子焊前、机加工前对辊颈、辊身进行超声波和探伤，以判别辊子的修复价值。

(2)对车削后辊面进行探伤检测，检查疲劳层、裂纹等缺陷是否已彻底清除，(此工序可能反复进行)，直到辊子的修复前状态符合探伤的相关标准

(3)对堆焊层是否存在裂纹、夹渣和气孔等缺陷进行探伤检测；对辊颈重新检测，检查在辊面堆焊加工过程中对辊颈部位是否产生影响，并出具报告，随产品一起交付用户单位。

3)热处理

针对夹送辊在堆焊过程中的预热、中间及最终热处理的需要，热处理炉在保证炉膛容积、热处理功率及温度控制等方面应达到大型辊类热处理工序使用要求。

(1)预热　

辊子预热对保护金属不引起开裂和变形是一个十分重要的因素，恰当的预热可使辊子堆焊前充分地膨胀，这样在焊接结束后，焊层与基体的变形、应力为最小，设计预热温度为400℃，保温2h.。

(2)层间温度控制　

在堆焊过程中，用氧乙炔火焰或电加热板对辊子进行加热保温，层间温度控制在280～300℃范围内。

(3)焊后回火　

辊身堆焊后加热到560℃，保温一段时间后随炉冷却至室温。回火处理后，消除焊接产生的内应力。

(4)埋弧堆焊　

为恢复辊身尺寸及相应的力学性能，堆焊是整个夹送辊修复工艺中最直接影响辊子材质、尺寸、形状、内在质量的关键工序，通 过使用两台 MZ-1000 埋弧焊机和大型焊接转胎实施焊接，连续焊接长达 7 ～ 8 天 ( 每天 24h) ，节约 2 ～ 2.5t 堆焊材料。

堆焊过程中，加强现场检测工作，通过量具、仪器、仪表的使用，时刻掌握影响焊接质量的各类因素，如温度、电压、电流、送丝速度及辊子旋转速度等等。

通过有效的控制，严格执行工艺参数，使同时使用的两台埋弧焊机处于几乎相同的工作参数条件下，确保焊层的统一性能。还通过精确计算材料用量，在同一根辊子上使用某厂家同一批号的焊丝，保证材质均匀性，取得较好的焊接效果。

4）焊接参数

电压：28～34V；电流：500～600A；焊丝伸出长度：28～31mm；辊子线速度：500～700mm/min；导前距：50mm层间温度：280～300℃；送丝速度：0.2r/s；辊道搭界率：50%。

质量检验

(1)对辊身分六点进行辊身直径尺寸检测，符合图纸尺寸。

(2)对辊面按A，B，C，D四条母线进行硬度检测，相邻母线间剖面夹角为90°，每条母线上测10点硬度值，硬度值均为大于51HRC，小于54HRC。

(3)经过由资质探伤检测单位对辊身按标准进行探伤，确认辊面堆焊层中没有超标缺陷及裂纹性缺陷。

(4)按图纸要求请专业厂家对夹送辊做减重法动平衡试验，达到G16级。

使用效果

大幅度降低了辊耗，提高了轧机产量、作业率及产品质量，达到了进口辊使用前标准，实现了夹送辊修复前的预期目的，2004年～2005年公司共修复4套夹送辊，累计过钢量260万t。

经济效益分析

随着堆焊技术的推广使用，各生产企业为降低成本，将原单纯的更换配件倾向于修复配件，夹送辊的整体堆焊修复在备件效能优势凸现，修复的价格一般在新产品价格的25%～35%，夹送辊的直接经济效益见表。

表效益计算表

采用表面堆焊技术修复夹送辊，经实践证明：堆焊夹送辊所选用的工艺，配定的硬面层堆焊材料是可行且可靠的；经修复的夹送辊使用寿命大大提高，满足连轧厂生产需求；节约了大量企业制造费用、运输费用、外部资金，效益显著 。

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