武钢条材总厂棒材分厂2010年进行了80万t生产线技术改造，产量和速度均有较大幅度提升，但冷床上钢设备仍为原30万t产能的设备状况，再加上切分轧制和控轧控冷等新工艺的引进，上钢能力成为了影响生产稳定性的一大瓶颈，经常出现上钢夹尾、上钢辊道堵钢、冲钢以及倍尺上冷床忽前忽后等一系列的乱钢问题，严重影响到安全生产、优特钢表面质量、生产节奏、成材率等。因此，急需对上钢工艺及设备进行优化，以达到稳定生产目的。
1、冷床上钢工艺与设备
冷床是棒材生产线的主要辅助设备之一，上钢装置是冷床的关键设备。冷床上钢装置由液压缸、同步轴、连杆、输入辊道、制动裙板(升降滑板)、副冷床等部分组成。
钢坯经过加热、轧制成棒材，棒材通过倍尺剪剪切后分为前、后两倍尺后，在冷床输入辊道高速运行，通过设定上钢工艺参数(辊道速度、分组点、抛钢距离、底部停留时间、中部停留时间等)，在预定位置正常从带摩擦制动滑板的上钢裙板送入冷床。冷床上钢装置有3组变频辊道，通过调节辊子转速，使棒材前倍尺尾部与后尾尺头部分离。每组辊道所有辊子均与冷床水平面成12°，以利于轧件滑入制动裙板进入副冷床。
当棒材靠自身重力作用滑入制动裙板时，利用升降滑板与轧件之间的摩擦阻力使轧件制动。制动的过程和速度根据品种规格不同进行调整，以保证整个制动循环具有较好的重复性。
制动裙板的动作是通过4组液压阀台，11个液压缸来驱动的。液压缸通过同步轴、连杆等驱动制动裙板同时做升降运动。在同步轴上设置接近开关，检测和控制提升裙板的升降位置，保证准确控制制动裙板在垂直方向形成低位、中位、高位3个工作位置，并按照中位一高位一低位一中位的动作规律周期运动完成棒材第n+1根的制动和第n根棒材在辊道上的运送，在高位时将第n根棒材输送到冷床。
2、上钢工艺及设备存在的问题
倍尺被冷剪剪切后分为前、后2根倍尺在高速运转的上钢辊道和带摩擦制动滑板上运行，由于棒材的实际运行轨迹受到飞剪倍尺头尾剪切实际情况、冷床输入辊道和带摩擦制动滑板的上钢裙板的相关机械设备、液压系统及电气控制的影响，如上钢各分组阀台压力的平衡、辊道速度的匹配、滑板的平行度、盖板间隙等硬件因素和上钢工艺参数设定不合理等，会造成冲钢或乱床。针对上钢易出现的冲钢、乱钢等现象，从上钢工艺调整及设备运行状况认真分析，从而找到了问题症结如下：
1)扩容改造提速轧制后，棒材在辊道上跳动严重，特别是在轧制小规格时，由于轧制速度超过16m/s，输送辊道速度达到了18m/s左右，在裙板处于高位时，棒材从裙板盖板间隙中跳出或从辊道上越过裙板直接跳出现象频繁发生，引起辊道堆钢或冷床乱钢。再者原设计辊子盖板衔接处均在辊子的正上方，棒材跳动最明显的位置就在辊子的正上方，由于盖板变形严重，盖板间间隙较大，造成棒材跳出辊道故障频现。
2)上钢裙板由135块滑块组成，每个滑块约1.2m，上钢裙板总长162m。滑块间运行分组处会出现相邻间滑板错位，即相邻前后滑块出现前高后低或前低后高，特别前高后低时倍尺头部会被擂弯造成上钢堵钢。
3)轧制速度提高后，裙板动作周期变短，要求制动裙板液压缸需要响应更快、更准，液压缸加压后出现了液压管路漏油、爆管等故障，导致各部分液压缸运动速度不一致，从而引起制动裙板动作不同步，倍尺出现夹尾、挂钢等情况。
4)裙板工作位置限位开关精度不高，限位开关是固定在同步轴上的，在连续生产5个班以上后，会出现限位开关固定松动，导致两端裙板工作位置不一致，出现裙板堵钢。
5)小规格螺纹钢切分轧制时，频繁发生四线或三线倍尺材之间出现扭转和缠绕并停留或滞后在输送斜辊上，无法正常卸钢至冷床，虽然进行了多次上钢参数的调试，但挂钢现象未能消除。
6)上钢工艺参数辊道速度、分组点、抛钢距离、底部停留时间、中部停留时间等标准化水平较差，各参数间匹配不合理。
由于提速轧制后出现以上难点及问题，2011年全年平均每月出现上钢故障次数超300次，月均上钢故障时间460min。
3、主要攻关措施
通过对存在问题的系统梳理，从设备改进及工艺优化两个方面解决上钢存在的瓶颈问题。
3.1、设备改进措施
1)改进辊子上表面与盖板高度差，将辊子上表面与盖板高度差由70mm增加到100mm，减少棒材跳动时与盖板接触。
2)加强设备点检，定期对上钢辊道辊子磨损情况及盖板变形情况进行点巡检，发现输入辊道辊面磨损超过5mm的辊子必须更换。
3)设计、制作、安装新裙板盖板。增加盖板厚度，将两盖板衔接位置确定在两辊子中间位置，且衔接方式为逐次搭接方式，这样可避开盖板衔接处在辊子正上方，减少辊子处棒材跳动跑钢的可能性。
4)改进了上钢滑板连杆装置，由原来的固定式改进为可调节式，进一步保证了上钢滑板的平直度，提高了上钢设备的稳定性。
5)改进液压缸及管线，平衡各液压缸流量，选择优化上钢液压系统压力，将液压站系统工作压力控制在10.5～12.5MPa。
6)建立上钢设备系统维护及调整标准，如输入辊道辊面磨损、上钢滑块的平直度、滑板与固定座之间的间隙、液压站系统工作压力标准、蓄能器充氮压力标准等，保证设备运行标准化操作、可靠性运行。
7)提高电气控制精度。设计制作上钢同步轴上限位开关专用固定装置，并针对各品种规格限位精确点进行标记，防止限位开关随同步轴工作出现错位现象，保证了上钢限位精度并不受品种规格的影响。
8)调整上钢辊道电机支座，使上钢辊道及其盖板的倾斜角度由原来的12°增加到15°，加大倍尺材下行速度，减少下行时间，消除上钢辊道挂钢问题，改善了多线切分上钢无法抛钢情况。
3.2、工艺优化措施
1)开展上钢工艺参数调整优化工作。建立工艺参数实时跟踪表，对上钢状况进行系统跟踪，特别对上钢异常情况及最佳情况时上钢工艺参数进行重点跟踪，并形成上钢工艺参数数据库。在利用Minitab软件对各相关参数进行相关分析及线性回归，得到上钢工艺参数辊道速度、分组点、抛钢距离、底部停留时间、中部停留时间等参数最佳匹配值，使得工艺参数更加优化可靠。
2)加强上钢装置开机前动态确认及调整。每次更换品种时，对上钢分组位置、上钢盖板间隙等进行检查确认。设计上钢系统机旁操作系统，对上钢动平衡状况进行确认，保证上钢稳定性。
4、结语
通过对上钢辊道、液压系统、电气控制精度以及上钢工艺参数调整及优化工作，加强了上钢开机前的动态确认工作，上钢生产工艺稳定性有了明显的改善和提高，2012年造成的冲钢次数月均30次，较2011年下降90%，冲钢故障时间降低至月均72min，在很大程度上也降低了上钢的安全隐患。
