带钢缠夹送辊事故企业生产实际教学案例库.docx

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带钢缠夹送辊事故企业生产实际教学案例库

CL0210-带钢缠夹送辊事故

案例简要说明:

依据国家职业标准和金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

该案例是带钢生产中的轧制——卷取事故案例，体现了轧前工艺准备、轧机操作、辅助设备使用及维护等知识点和岗位技能，与带钢生产课程中常见轧制事故的处理及预防单元的教学目标相对应。

案例名称

带钢缠夹送辊事故

适用说明

本案例适合中职、高职、职业本科等院校金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业，在冶金概论、板带钢生产、轧钢机械设备等课程或相似的综合性课程教学中使用，更适合在加轧钢工工种的职工培训中使用。

案例背景

某厂热连轧机组是由德国西马克设计的具有当代国际先进水平的热轧带钢生产线，轧机轧制能力大、生产工艺先进、设备配置和控制措施齐全，年设计生产能力达到450万吨。

产品厚度范围由1.2mm~25.4mm，以生产汽车用钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢等为主导产品，还可生产高附加值的热轧双相钢（DP）、多相钢（MP）、相变诱导塑性钢（TRIP）以及高强度级管线钢等，产品的主要特点集中在高强度、高精度、高表面质量和薄规格等方面。

案例所涉及的知识点

热轧带钢生产工艺流程；

热轧带钢生产工艺设备操作及使用。

案例所涉及的技能点

轧钢生产操作要点的制定

案例工作任务的分解

热轧带钢生产工艺流程，生产注意事项，轧钢操作规程及相关制度规定，各工艺参数的选取及设备结构的分析。

教学目标

（1）了解带钢生产工程中应关注的问题；

（2）掌握带钢生产操作要点；

（3）学习综合考虑预防带材发生缠夹送辊事故的措施，根据设备、原材料，选择相应的工艺操作；

（4）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

案例建议的教学时间

6~8学时

案例的操作演示

现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。

（视频、图片等）

案例点评

案例教学可实现现场案例与所学理论知识的有机结合，将书本知识转化为现实工作能力，培养了学生的分析问题、解决问题的能力。

通过本案例案例的学习，学生们能够掌握轧钢工艺过程及设备操作，并且对生产中易出现的故障有了进一步的了解，并且通过本案例的学习，学生能够更深切的感受到现场生产的氛围与轧钢工岗位的重要性，感受自身肩负的责任感。

带钢缠夹送辊事故

1.背景介绍

某厂热连轧机组是由德国西马克设计的具有当代国际先进水平的热轧带钢生产线，轧机轧制能力大、生产工艺先进、设备配置和控制措施齐全，年设计生产能力达到450万吨。

产品厚度范围由1.2mm~25.4mm，以生产汽车用钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢等为主导产品，还可生产高附加值的热轧双相钢（DP）、多相钢（MP）、相变诱导塑性钢（TRIP）以及高强度级管线钢等，产品的主要特点集中在高强度、高精度、高表面质量和薄规格等方面。

2.主要内容

2.1卷取机简述

CSP卷取机是3个助卷辊式的地下卷取机，由卷取机入口侧导板、压下辊、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。

夹送辊、助卷辊采用液压伺服控制；卷筒结构为斜楔式；卷取机可以移出。

图1上下夹送辊区域简图

1-上夹送辊；2-输出辊道；3-下夹送辊；4-活门

带钢头部缠夹送辊事故，即带钢头部通过夹送辊后，没有经过活门与下溜板进入卷取机内，而是从活门与上夹送辊之间的缝隙中窜出缠在上夹送辊上。

夹送辊区域布置如图1所示。

图2卷取机前夹送辊

2.2事故经过

某日上午9时30分，热轧带钢生产车间丙班，在轧制薄规格（≤2.5mm）、窄断面（1220～1270mm）低碳钢热轧带卷时，卷取机处发出异响，出现带钢头部缠夹送辊事故,操作工采取紧急停车措施，经过处理后，下午13时20分恢复生产。

2.3事故原因分析

在对夹送辊的控制中，上下辊转速比、偏移量、卷取厚度、夹送辊辊缝值、夹送辊磨损和轧件材质对带钢头部弯曲的影响很大。

在其影响下，任何一种因素发生变化都可能导致带钢头部向上或向下发生过度弯曲，上下辊转速比对轧件头部弯曲的影响曲线呈波浪状，规律很复杂。

调整上下夹送辊转速比、夹送辊辊缝和增大上下夹送辊偏移量，均可消除轧件头部上翘而获得要求的向下弯形状。

通过生产跟踪、实测带钢头部厚度和夹送辊磨损等数据，为解决带钢头部缠夹送辊问题提供了有力依据。

某年9～10月某钢厂CSP卷取带钢缠夹送辊堆钢事故频繁。

为此，对带钢缠夹送辊事故进行了现场跟踪。

在此期间，卷取厚度相同、宽度为1500mm的Q345A、SS400带钢没有出现缠辊；缠辊的钢种全部是SPHC，其带钢宽度为1220、1270mm，厚度集中在1.8、2.0mm两种薄规格。

通过分析，得出以下几点：

（1）缠夹送辊的钢种

SPHC钢的C含量为0.065%，不足SS400和Q345A钢C含量（0.19～0.21%）的1/3，碳含量越低，硬度越小，粘度越大，带钢头部在上下夹送辊的作用下越易粘在上夹送辊上，这是带头上翘的原因之一。

（2）带钢头部的厚度

将缠在上夹送辊的带钢头部500mm切割下来、取样，并测量带钢头部不同位置的厚度。

每次缠辊测得的数据为1组，共取11组数据。

目标厚度为1.8mm的带钢，实际带头舌尖部厚度接近1.0mm；目标厚度为2.0mm的带钢，实际带头舌尖部厚度接近1.1mm；端部带钢厚度为1.5～1.6mm，与目标厚度相差0.3～0.4mm。

可以看出，带头舌尖部的厚度与目标厚度差距较大。

（3）上、下夹送辊使用期与辊径

夹送辊上辊为空心，下辊为实心，辊面带耐磨层，可进行重磨。

卷取工艺技术要求：

上夹送辊辊径使用范围为Υ900/Υ880mm，下夹送辊辊径使用范围为Υ500/Υ470mm；夹送辊更换周期为1个月。

在频繁出现缠带钢的夹送辊下线后对其21个位置的辊径进行测量，夹送辊辊径磨损测量位置图与夹送辊辊径磨损辊型图，如图2所示。

从图2可看出，上夹送辊上机直径为Υ884.176mm，下机直径从位置5到位置15已到报废直径Υ880mm；下夹送辊上机直径为Υ82.962mm，下机直径从位置5到位置15为Υ480.6mm，与报废直径相差10.6mm。

对夹送辊的更换周期以及磨削后上机状况进行统计，发现上夹送辊辊径在Υ880mm时，易缠夹送辊。

上夹送辊直径较小，是带钢头部上翘的又一个原因。

图3夹送辊辊颈磨损辊型图

1-上夹送辊；2-下夹送辊

（4）夹送辊的偏移量

上下夹送辊的中心连线与水平面有一个角度，中心连线与水平面的角度称为偏移角，中心连线的水平投影称为偏移量。

这样设计是为了带钢头部产生向下的弹塑性弯曲变形，使带钢出夹送辊后改变运行方向，向下沿溜板进入助卷辊与卷筒的间隙。

某钢厂设计的偏移量为200mm。

当偏移量增大时，咬入角增大，则带钢不易被咬入。

如果偏移量过大，首先会使夹送辊咬入带钢困难，其次头部过分弯曲会划伤下溜板且不能在导板中正确导向，易栽头卡钢；如果偏移量过小，带钢头部弯曲变形不大，易撞击活门上的耐磨板，会使热带从活门与上夹送辊间的间隙窜出或缠辊，因而不能顺利卷取。

（5）夹送辊辊缝

为了保证夹送辊和带钢直接接触，夹送辊辊缝值应根据带钢厚度来确定，原则上辊缝应小于带钢厚度。

在卷取机夹送辊PLC程序中，咬入带钢时上下夹送辊的实际辊缝控制设定值为:

S=h-0.6式中，S为夹送辊开口度，mm；h为终轧带钢厚度，mm。

（6）1#卷取机活门的位置控制与2#卷取机活门的压力控制对比

1#、2#卷取机活门都有位置控制和力控制。

1#卷取机采用位置控制，2#卷取机采用力控制。

1#、2#卷取机活门上的耐磨板分别为铸铁，胶木制造，安装形式相同。

1#卷取机需经常调整耐磨板与上夹送辊的间隙，2#卷取机需检查耐磨板使用过程中的损坏。

检查带钢头部缠夹送辊时的耐磨板状况，可得出夹送辊与活门之间确有间隙，耐磨板有损坏和松动。

2.4预防措施

在事故分析、确认的基础上，有针对性地制定了具体的防范改进措施：

（1）修改夹送辊位置

夹送辊使用后期冷轧薄规格用料增多，轧制公里数比以前增加不止1倍，夹送辊辊径磨损较快。

因带钢舌头尖部的厚度与目标厚度差距较大，故将原卷取机待钢时的位置控制在带钢厚度减0.6mm的基础上再减小一些。

（2）增大夹送辊的偏移量

为平衡带头在夹送辊咬入和带头缠夹送辊情况，将下夹送辊向轧机方向移动，以增大上下夹送辊的偏移量。

（3）定期对卷取机前的侧导板进行标定

为保证带头进入卷取机时基本在夹送辊的中间部位，以使上夹送辊的受力平衡，避免带头到达夹送辊的瞬间上下夹送辊两侧辊缝不一致，要定期对侧导板进行标定。

（4）定期紧固活门耐磨板，调整活门耐磨板与夹送辊之间的间隙

由于带钢头部每次经过夹送辊进入卷取机时，都会撞击活门上的耐磨板，长期撞击会使活门上的铸铁耐磨板（胶木瓦）松动（破损）。

因此定期检修时要检查耐磨板的固定、耐磨板与夹送辊间隙情况，并及时调整。

以使耐磨板与夹送辊的间隙不大于1mm。

（5）完善夹送辊的管理制度

避免上夹送辊辊径在Υ880～Υ885mm与下夹送辊辊径在Υ485～Υ500mm之间配对。

每次夹送辊修磨后都要调整下夹送辊轴承座的垫片厚度，保证夹送辊在使用过程中始终在轧制线上。

由于SPHC钢塑性较好，易粘结，考虑到与夹送辊材质的粘连性，对夹送辊表面建立硬度梯度制度，使辊面硬度为HRC45～50。

防止带头在上、下夹送辊之间受力后粘在上夹送辊上。

（6）缩短夹送辊的更换周期

针对当前薄规格（≤2.5mm）、窄断面（1220～1270mm）低碳钢带钢产量较多的情况，将夹送辊更换周期由1个月改为20天。

（7）增大上夹送辊速度

将上夹送辊直径输入值比实际值减小3mm，从而使上夹送辊速度增大0.07m/s，使带头向下弯曲的趋势增加。

3分析路径

该案例是带钢生产中的轧制——卷取事故案例，本生产案例体现了轧前工艺准备、轧机操作、辅助设备使用及维护等知识点和岗位技能，与金属材料及热处理技术、材料成型与控制技术专业带钢生产课程中常见轧制事故的处理及预防单元的教学目标相对应。

根据国家职业标准关于轧钢工工种要求，对应教学目标，从此生产案例归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

采用视频、图片、实物展示、现场教学等手段，引导学生通过参观、自学、讲授、讨论、对比等方式学习带钢生产中的相关知识，掌握轧钢工程中卷取操作的基本技能，达到教学目标要求。

随着科学技术的不断进步，用户对带钢表面质量要求越来越高，这对轧钢生产工艺也提出了更高的要求。

轧机的基本设计思路已转变为在降低能耗的同时，提高板带的产量和质量。

但是，由于薄带材在高速轧制过程中缠辊现象时有发生，机组反复停机重新穿带将严重降低生产线产能和钢板的成品率。

因此，减少事故是保证企业经济效益，稳定生产，保证质量的重要项目。

带钢缠夹送辊是轧钢生产最常见的事故，在带钢的生产工程中时有发生。

学生通过走进现场，学习相关的生产知识，通过现场工人师傅的讲解，老师的讲解和自身的观察学习，学会分析问题和具有独立解决问题的能力。

在学生的学习过程中，事故预防与分析是高技能人才的重要能力，牵涉到操作人员、机械设备、现场环境、来料质量等多方面因素，事故分析与处理也是一个很好的代表性工作任务。

4教学目标

（1）了解带钢生产工艺过程中应关注的问题；

（2）掌握带钢生产操作要点；

（3）学习综合考虑预防带材发生缠夹送辊事故的措施，根据设备、原材料，选择相应的工艺操作；

（4）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

5教学方式方法

建议采用现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等教学方式方法。

具体教学过程设计如下：

5.1课前计划

（1）学生掌握知识：

轧钢生产中，轧制-卷取工艺的基本原理及设备、学习相关岗位的操作规程及相关规定章程等；

（2）学生分组，指定组长；分发任务书，资讯指导，学生分组讨论并完成任务，教师巡回指导，学生互查完成任务情况，教师评价。

（3）与现场联系，进行现场教学准备，包括安全教育、劳保用品、行走路线，现场兼职教师，现场教室等；

（4）安全教育，教师带领学生下厂调研，记录10卷钢卷生产中相应的工艺参数，收集事故相关资料；

（5）学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结带钢缠夹送辊事故的产生原因、预防措施；

（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授轧钢生产中出现的带钢缠夹送辊事故。

（可选）

（7）教室设置成学习岛，准备投影，为每组准备2张0开白纸，大号记号笔1支、作业纸每人2张。

5.2课中计划

（1）学生按小组就座学习岛周围，选举记录人、发言人。

（2）采用头脑风暴法，每人总结一条带钢缠夹送辊事故的产生原因并提出预防措施，按顺时针顺序轮流发言，记录人将操作要点在0开白纸上按人、机、料分别记录。

要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间8～10分钟；

（3）整理完成后，小组发言人上台展示0开白纸上的记录，并向全体师生汇报交流带钢缠夹送辊事故的产生原因和预防措施；发言学生汇报完成后，同组学生可以补充。

汇报完成，本组自评，其它组进行点评打分，现场技术人员参与对学生汇报的操作要点评价，指出优点和不足，每组时间5～8分钟；

（4）技术人员讲授实际生产中带钢缠夹送辊事故案例，时间20分钟；（可选）

（5）教师讲授带钢缠夹送辊事故案例，引导学生分析本案例带钢缠夹送辊的产生原因，熟悉预防措施，时间30分钟。

5.3课后计划

布置作业，见6.3。

6思考题及考评

6.1课前思考题

布置课前思考题，保证学生下厂调研知道找什么材料、看什么操作、思考为什么如此操作。

（1）卷取机分为哪几种类型?

（2）带钢缠夹送辊事故产生原因、处理手段和预防措施是什么？

（3）在卷取操作过程中还容易出现哪些事故？

6.2课堂练习

课堂提问或者集体回答，目的：

及时复习、巩固知识，检查教学效果。

练习题

（1）（）是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，在热带钢连轧机（热连轧机组）、冷带钢连轧机和线材轧机上布置在成品机座之后。

D 

A.飞剪

B.开卷机

C.焊机

D.卷取机

（2）卷取机一般构成有核心设备卷筒（卷轴）、辅助卷取设备（辅助成型设备）、（）（成形辊）等。

A 

A.助卷辊

B.支撑辊

C.工作辊

D.中间辊

（3）（多选题）卷取机的类型很多，按其用途和构造可分为三种型式，有（）。

BCD 

A矫直卷取机B.带张力卷筒的卷取机

C.辊式卷取机D.线材和小型型钢卷取机

（4）（）位于卷取机前边，功能是将精轧机出来的带钢夹紧并把带钢送入卷取机,并且当带钢尾部离开精轧机后夹送辊压紧带钢使带钢仍保持一定的张力。

B 

A.助卷辊B.夹送辊

C.支撑辊D.工作辊

（5）（多选题）调整（），均可消除轧件头部上翘而获得要求的向下弯形状。

ABC 

A.上下夹送辊转速比

B.夹送辊辊缝

C.增大上下夹送辊偏移量

D.压下量

（6）（多选题）通过生产跟踪、（），为解决带钢头部缠夹送辊问题提供了有力依据。

BC 

A.测量带钢长度

B.实测带钢头部厚度

C.夹送辊磨损等数据

D.夹送辊质量

（7）碳含量越（），硬度越（），粘度越（），带钢头部在上下夹送辊的作用下越易粘在上夹送辊上，这是带头上翘的原因之一。

A 

A.低、小、大B.高、小、大C.低、大、大D.高、大、小

（8）夹送辊上辊为（），下辊为（），辊面带耐磨层，可进行重磨。

C 

A.空心、空心B.实心、实心C.空心、实心D.实心、空心

（9）上下夹送辊的中心连线与水平面有一个角度，中心连线与水平面的角度称为（），中心连线的水平投影称为（）。

A 

A.偏移角、偏移量

B.偏移量、偏移角

C.横移角、横移量

D.横移量、横移角

（10）当偏移量（）时，咬入角（），则带钢不易被咬入。

D 

A.减小、减小B.减小、增大C.增大、减小D.增大、增大

（11）如果偏移量（），带钢头部弯曲变形（），易撞击活门上的耐磨板，会使热带从活门与上夹送辊间的间隙窜出或缠辊，因而不能顺利卷取。

C 

A.过小、不小B.过大、不大C.过小、不大D.过大、不小

（12）为了保证夹送辊和带钢直接接触，夹送辊辊缝值应根据带钢（）来确定，原则上辊缝应小于带钢厚度。

D 

A.长度B.宽度C.温度D.厚度

（13）为平衡带头在夹送辊咬入和带头缠夹送辊情况，将下夹送辊向轧机方向移动，以（）上下夹送辊的偏移量。

B 

A.减小B.增大C.平衡D.测量

（13）为保证带头进入卷取机时基本在夹送辊的（）部位，以使上夹送辊的受力平衡，避免带头到达夹送辊的瞬间上下夹送辊两侧辊缝不一致，要定期对侧导板进行标定。

C 

A.下方B.上方C.中间D.辊身

（14）每次夹送辊修磨后都要调整（）轴承座的垫片厚度，保证夹送辊在使用过程中始终在轧制线上。

A 

A.下夹送辊B.上夹送辊C.助卷辊D.夹送辊

（判断题）

（15）如果偏移量过大，首先会使夹送辊咬入带钢困难，其次头部过分弯曲会划伤下溜板且不能在导板中正确导向，易栽头卡钢。

（）√ 

（16）如果偏移量过小，带钢头部弯曲变形过大，易撞击活门上的耐磨板，会使热带从活门与上夹送辊间的间隙窜出或缠辊，因而不能顺利卷取。

（）× 

（17）为了保证夹送辊和带钢直接接触，夹送辊辊缝值应根据带钢厚度来确定，原则上辊缝应小于带钢厚度。

（）√ 

（18）检查带钢头部缠夹送辊时的耐磨板状况，很难看出出夹送辊与活门之间确有间隙，耐磨板有损坏和松动。

（）× 

6.3课后作业

课后作业，复习巩固知识、提升能力。

（1）每人记录10卷以上卷取操作数据。

（2）每人结合自己调研结果，选择一个现场事故案例结合原理分析原因，提出预防措施。

（3）带钢缠夹送辊的主要原因是什么？

如何防止？

（4）什么叫带钢缠夹送辊事故？

6.4评价建议

学生考核评价实施表

评价方式

评价内容

评价结果

得分

过程性评价（100%）

学生出勤（10%）

迟到一次及以下

8~10

迟到三次

5~7

缺勤

0

课堂参与（50%）

小组评价（20%）

小组合作融洽，讨论能达到预定的目标

16~20

小组合作比较融洽，讨论基本达到预定的目标

10~15

小组合作相对融洽或不融洽，讨论未达到预定的目标

1~9

展示评价（20%）

展示内容全面，条理清楚、语言流畅

4~20

现场教学评价（10%）

遵守现场规章制度，有良好的安全意识。

0~10

完成作业（30%）

思路清晰，格式规范，内容正确

自我评价（10%）