高速线材轧机吐丝异常产生原因及整改措施

柳志坚，袁小印，李永发，王 通

（日照钢铁控股集团有限公司长材技术处，山东 日照276806）

1 前 言

在过去几年中，随着高速线材厂机组装备水平的提高（引进进口设备达涅利生产的双模块TMB轧机及夹送辊和吐丝机），其最高终轧速度最终达到115 m/s，产品规格扩大到Φ5.5～Φ16 mm，钢种已从普碳钢-30 mnsi 系列-焊线钢-72A（轮胎钢丝），随着工艺技术的不断成熟，尤其是盘条尺寸的不断极限化、轧制速度的增快以及新品种钢材的研发，对线材吐丝技术提出了更高的要求，对机组的正常生产率和产品质量也产生了较大的影响。自产线投产以来增加3条高线机组，在生产过程常出现尾部大小圈、头尾挂钢、圈形不规则、集卷错位、集卷卡钢等问题，严重影响了公司的正常运转。基于此，对该类机组吐丝异常问题进行研究，为提高机组生产效率和质量提供参考。

2 吐丝区域设备及其工作原理

2.1 吐丝机

公司引进的高线生产线的吐丝机主要有两种类型：一是达涅利卧式吐丝机，倾斜角度为15°；二是国产卧式吐丝机，倾斜角度为15°。两台吐丝机均由1台电机通过联轴器齿轮箱传动吐丝锥（包括吐丝管、吐丝盘）。其中，吐丝管采用阿基米德空间螺线加工方式完成，为确保线材准确对中，在吐丝管前端一般安装有一段直线管，可有效提供线材对中准确率；同时，在吐丝管的出口位置安装有可以调节的圈形，能够有效地提高吐丝布圈率。

2.2 夹送辊

夹送辊是吐丝机中的重要组成部分，位于吐丝机前，是辅助完成吐丝的关键设备。夹送辊通过电机带动齿轮箱传动装有碳化钨锟环的锟轴工作。按照不同的产品规格等，夹送辊一般设置有3种工作模式，包括夹头、夹尾和全程夹。夹送辊的不同模式工作是通过调节气缸实现夹持力调节目的。

2.3 斯太尔摩冷却线

在吐丝机入口段部位，一般采用集体传动、密排锟布置实现对线圈的接收好输送。此时，需要经过斯太尔摩冷却线处理，这是由于斯太尔摩冷却线具有线圈收集、运输和二次冷却的基本功能。

2.4 电气自动化控制系统

随着计算机技术和自动化控制程序的进步，吐丝机中引用了电气自动化控制系统，以自适应、自学习的高精度数学模型为基础，通过PLC（可编程控制器）对吐丝机进行自动化控制。同时，吐丝机连接以太网，逐步实现吐丝温度、速度等的有效控制，对超前量滞后量，夹送辊延时，及夹持时间等工艺参数的设定与调整，以及夹送模式、头尾（让头尾长度的设定）、及水箱开启或关闭时间的设定等基本功能的选择与控制。

2.5 工作原理

吐丝机的工作主要是通过主控台实现的，主控台中引入了现代化自动控制技术，通过主控台中的控制界面对吐丝机的基本功能、工艺参数进行确定，逐步完成采集、处理、数据交换等功能。对吐丝机速度、超前系数和输出夹送辊速度、超前量等进行严格控制，一般通过操作台的斯太尔摩冷却线入口段的辊道速度调整进行参数更改等。线材通过精轧机架导入2#、3#、4#水箱经缓冷导槽、入口导卫到达夹送辊，夹送辊接到精轧机没钢且八号套落套的延时响应信号后，以终扎速度为基本参考参数进行逐步减速和加速处理，有效地调节成品与轧机之间的恒微张力。此外，线材经过下弯导卫通过吐丝机直线段、吐丝管、吐丝盘等，在机组的综合作用拉力下，线材逐渐弯曲变形向前运行，即由直线运移转变为螺线运移，最终形成稳定的线圈，均匀的分布在斯太尔摩线的入口辊道上。

3 吐丝异常现象及其原因分析

吐丝机异常的情况与线材的尺寸、钢种、规格、成品速度等差异而具有较大的差异，一般在轧制Φ 5.5～Φ8 mm 小规格线材时容易出现头尾吐丝乱（尾部大小圈）挂钢、尾部大小圈、圈形不规则（乱卷）；一般在轧制Φ12～Φ16 mm大规格线材时容易出现吐丝卷形错位、尾部小圈。

3.1 头尾吐丝异常挂钢

为了避免水箱水流对线材头部造成的阻力，每根钢坯的头尾要有一段不进行水冷，因此线材吐丝后头尾较软，在斯太尔摩线入口辊道第一辊道及冷却线侧壁上容易发生扎头，造成挂钢事故。

1）日照某高线吐丝机的旋转方向与吐丝管的方向相反（吐丝管逆时针方向，则吐丝机转向为顺时针方向，面向吐丝机方向），吐丝机旋转方向为逆时针方向（面向轧钢方向）吐丝系数可改变线圈直径的大小和在风冷辊道的位置变化（左右变化），还可改变钢头部的朝向为此吐丝后线材头部直接扎入密排辊道间隙、辊道护板间隙，或者通过入口密排辊道后扎入后面辊道较大的间隙内，这两种情况在生产小规格线材时都易出现，而后者主要出现在生产大规格线材时。其原因是吐丝超前系数设置不合理，吐丝机的超前越大吐丝向（面对轧制方向）向右偏，反之向左；当生产中经常出现吐丝头部扎入密集辊道侧壁时，可通过微调整吐丝机超前系数改变头部的落地点，避免事故发生。

2）小规格线材尾部大小圈及吐丝甩尾而造成挂钢。其原因是A 夹送辊夹持力不够（夹槽磨损、气缸泄漏故障）、B 夹送辊辊缝调整不当、C 夹送辊的延时设定不当（没有夹到或加的少造成）、D夹送辊与吐丝机的超前系数匹配不当等。而在实际生产中出现问题时要先排除A-B-C-D逐一排查只有这样才会找到原因对症下药。

3.2 小规格线材吐的卷形不规则(乱卷)

线材吐的卷形不规则主要指在小规格线材的生产中，吐丝圈形不良、乱卷的现象。

1）吐丝机的速度和张力变化。若吐丝机、精轧机、夹送辊以及减定径机（TMB）之间的速度匹配性不好，则极易造成不同扎件之间的恒微张力状态无法稳定存在，这就导致扎件出现速度忽快忽慢的现象，最终引起线圈大小不规则。

2）设备安装及吐丝管磨损的影响。吐丝管、吐丝盘等安装质量不高（振动值大），带来轧制线对中较差；若吐丝管出现的磨损且更换不及时，则易造成轧制线在调整过程中出现较大偏差，进而引起扎件运行状态不稳定等，最终导致吐丝线圈不规则。

3）夹送辊超前对线圈的影响。夹送辊，吐丝机超前量设定不合理，特别是两者不匹配时造成吐丝甩尾加有大小圈对下落造成很大的问题。

4）吐丝机托盘的影响。小规格线材在集卷后在中间出现大圈（所谓的乱卷）特别一线在轧制8圆时经常出现中间，对此通过现场观察两边托盘（东侧或西侧）所焊接的挡块只要有刮刚现象，就有乱卷，只要下降到一定位置就可以解决。

5）保证吐丝温度不能太高，会因钢太软出现乱卷给集卷带来不便。

4 大规格线材吐丝卷形差

日照某高线生产大规格Φ14 和Φ16 mm 高碳钢时，出现吐丝卷形错位、尾部小圈等问题。

1）开始轧制大规格时尾部小圈尤其严重。分析原因是夹送辊的夹持时间和夹尾延时调整不当。夹持时间就是在夹送辊夹尾动作开始到结束的时间；而夹尾延时就是在钢尾部出精轧机或双模块机组延时多长时间夹尾的时间，对于大规格来说以精轧机为基准时延时在调整的范围之内越小越好；辊缝调整不当也会造成尾部小圈。

2）开始到现在轧制大规格时吐丝卷形错位尤其严重。分析认为主要原因与吐丝机速度及超前系数；斯太尔摩运输线（风冷辊道）的最后一段的速度与托盘下降的速度不匹配和吐丝温度有关。

3）在实际生产中在轧制Φ14 和Φ16 mm 高碳钢时通过与3#台不断的修改吐丝机超前系数和最后一段的速度与托盘下降的速度及在集卷筒上方插钢筋的位置尽量使错位度减小来满足生产减少对打包机的损害，其次就是在选用水箱上不要用4#、5#水箱，2#水箱全用，3#水箱也尽量少开，这样不仅可以抑制晶粒的迅速长大，而且有较长的缓冷段回升温度便于吐丝减小错位及尾部小圈的出现。

5 结 语

综上所述，吐丝机出现异常的原因是多方面的，对线圈生产影响较大。在分析导致日照某高线吐丝机异常的诱发因素后，有针对性地提出了解决措施，处理后目前吐丝机的运行状态良好，能够生产出不同钢种、规格、尺寸的线圈，有效的缓解了集卷卡钢、圈形不规则、头尾挂钢等事故发生率。