太钢三轧厂的高线吐丝机采用原德马克技术，由太原矿山机器厂制造而成，产品规格在d5.5mm～d20.0mm之间，全线最高速度65m/s。吐丝机是线材生产线上的关键生产设备之一，位于精轧机后控制冷却线的水冷段和散卷运输机辊道之间，其轴线相对于轧制线向下倾斜10°，作用是将轧出的线材形成连续不断的螺旋线圈自动落在风冷散卷运输辊道上，经过风冷散卷运输辊道，落到集卷机上，集卷机翻倒90°进入P-F线。
1、工作原理
吐丝机主要由传动装置、空心轴、吐丝管、吐丝盘和轴承座组成。线材从高速精轧机轧出后，通过导管由吐丝机前的夹送辊送入吐丝机的空心轴内。电机通过增速机构带动空心轴旋转，空心轴带动固定在空心轴上的吐丝管、吐丝盘旋转，使进入空心轴内的线材通过旋转的吐丝管沿着圆周切线方向吐出，通过自重落在散卷运输辊道上。
2、存在问题
(1)在轧制d5.5mm～d6.5mm规格的线材时,由于轧制速度较高,分别为65m/s和55m/s，使落到风冷运输辊道上的线材盘卷呈椭圆形，夹在集卷芯轴上卡住，被迫中断生产，生产工人使用撬棍等工具强制把线圈捅下去，严重影响了卷形质量和表面质量，甚至影响到打捆机不能正常打捆(曾出现过多次损坏打捆机滑动轴承座的问题)。
(2)在轧制d5.5mm～d6.5mm规格线材时，吐丝较密，线材在落入风冷辊道时，前一圈的尾部推后一圈尾部，造成在吐丝机出口盘卷缠绕堆钢，被迫中断生产更换吐丝管，更换一根吐丝管至少需1.5h，有时吐丝机在吐丝过程中，突然乱卷吐出约2m的距离造成堆钢、废钢至少2卷，约2t。
(3)在轧制d16mm～d20mm规格的线材时，吐丝机吐丝尾部圈小，在集卷筒上下不去，造成中断生产。不得已将线圈尾部用氧枪割断，大大降低了成材率。
以上问题严重制约和影响了生产的顺利进行和产品的外观质量。
3、原因分析
(1)吐丝机工作时，给吐丝管以一定的转速，钢材在吐丝管内作相对滑动，在离心力、相对运动惯性力和吐丝管内滑动所产生的摩擦力作用下，直线运动线材逐渐弯曲，在吐丝管出口处达到所要求的曲率。高线吐丝机理论要求：吐丝管入口及出口处的加速度值为零、出口速度为零，并且钢材通过吐丝机后形成静止的圆环。
f1模型：r=t-sin(2π)
vr=〔1-cos(2π)〕αr=2πsin(2π)
吐丝管曲线模型如下：
f2模型：z=t-sin(π)
vz=〔1+cos(π)〕αz=sin(π)
根据秒流量相等的原则，吐丝管主轴转速与钢材转速应满足:
n=60V/πD
式中，n为吐丝机转速，r/min;V为钢材轧制速度，m/s;D为盘卷直径，mm。
本厂使用的吐丝机的工艺参数如下：电机功率P=90kW,D=mm,V=65m/s。
从上述公式可以看出：其一，如果吐丝管管口角度不合适，V不为零或过大，吐丝后在盘卷将离开吐丝机时，盘卷不通过托盘落入辊道而直接落在风冷辊上摔扁形成椭圆，造成盘卷在集卷筒上难以下落。其二，V增大，则D必增大，所以在轧制d16.0mm以上大规格线材时，线材尾部一出精轧机通过夹送辊升速夹送来提高线材尾部速度，保证尾部卷形正常。
(2)由于线材在吐丝管内存在离心力、零件外形误差及吐丝管等装配引起的误差，使得转子重心主惯性轴与轴线不重合，对吐丝机必须进行动平衡测试。
许用不平衡量一般为：M=1/2·em
式中，e为许用偏心距，m为转动部分的质量。
由于吐丝机动平衡要求精度很高，为此，吐丝管的管夹必须与吐丝管紧密配合，每间隔mm设置1个，而且轴向有牢固可靠的限位管卡，以免引起管子变形及移动造成的突然乱卷。
(3)在煨管机上煨制吐丝管时，通过热工艺来保证正确的形状，尤其是吐丝管在冷却过程中，通过固定卡子保证煨管机上曲线与吐丝管紧密接触，防止管头的翘曲，避免引起吐丝形状的变化。
(4)吐丝管分为3段：直线段、变形段、成形段。通过对使用过的吐丝管横截面的分段解剖，发现在直线段至变形段之间不同规格、不同速度的运动轨迹基本一致;而在变形段和成形段之间不同的速度有不同轨迹。实际上，在轧制中、大规格线材较多时，变形段和成形段之间轨迹槽摩损较深，如果使用同一根吐丝管再轧制小规格线材时，易造成吐丝圈形不规则。
4、措施及对策
(1)针对原设计存在的吐丝管管口不利于调整的现状，于吐丝机管口的第一卡子上增设顶丝进行过程中的冷调整，改变了过去吐丝机上无管口调整的不足。在轧制d5.5mm～d6.5mm小规格线材时，通过对管口角度即前冲速度的调整,保证管口中心线与吐丝盘距离在37mm～42mm之间，吐丝效果最佳，在满足小规格圈形的同时也能满足大规格圈形。
(2)针对原吐丝机下托盘上无可调装置的不足，于吐丝机下托盘上增加可调过渡板,使吐丝后盘卷不直接摔在辊道上，而与管口调整配合,使得圈形质量大为提高。
(3)提高吐丝管的装配质量,使得管夹与吐丝管紧密配合,消除了因吐丝管与管夹间隙大产生的在离心力作用下引起的吐丝管变形以及由此造成的乱卷。
(4)加强工艺管理，在轧制小规格与中、大规格线材时，分别使用不同的吐丝管，确保圈形质量。
5、结语
通过近3年的现场使用，成效显著。年资料记载：年内吐丝管更换时数96h，废钢材t，按当时钢材价格元/t计算，直接损失约20万元。按每h生产30t钢计算，一年至少少产钢t。
采取针对性措施后，圈形质量逐年提高。据资料记载，年因更换吐丝管、调整试验影响正常生产时数，最高仅为22h，废钢材15t。之后逐年递减，在大幅度提高高线成材率的同时，有效地减少了故障时间及工人的劳动强度。
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