連軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)與孔型系統(tǒng)的優(yōu)化分析與改進(jìn)

王宗斌

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪 271105）

生產(chǎn)技術(shù)

連軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)與孔型系統(tǒng)的優(yōu)化分析與改進(jìn)

王宗斌

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪 271105）

針對(duì)萊鋼大型優(yōu)鋼生產(chǎn)線四連軋機(jī)組孔型共用性差、導(dǎo)衛(wèi)品種規(guī)格多、生產(chǎn)成本高等問題，優(yōu)化合并K4孔型，充分利用輥縫的調(diào)整，增大了孔型的共用性，將K4孔需要的8套軋輥優(yōu)化合并為5套；選擇耐沖擊、過鋼量大的NiCr合金材質(zhì)導(dǎo)輪，并將相鄰規(guī)格的導(dǎo)輪優(yōu)化合并，將導(dǎo)輪數(shù)量由42種優(yōu)化減少為27種。改進(jìn)后，工藝順行，軋制廢品量減少了73 t，噸鋼軋輥消耗由0.36 kg降為0.20 kg；同時(shí)減少了備件量，節(jié)省了換輥裝配時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

連軋機(jī)組；導(dǎo)衛(wèi)；孔型；共用

1 前言

萊鋼特鋼廠大型優(yōu)鋼生產(chǎn)線在2003年3月成功地進(jìn)行了半連軋改造，新上4架Φ550高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)。主要軋制Φ70～Φ160mm規(guī)格優(yōu)質(zhì)圓鋼，年生產(chǎn)能力約70萬t，通過對(duì)后部冷床、鋸機(jī)不斷完善改進(jìn)，目前形成Φ650×1/Φ550×1/Φ550× 4的合理工藝布局，基本滿足了生產(chǎn)的需要。但從生產(chǎn)情況來看，生產(chǎn)線還存在以下問題：

1）孔型共用性差。改造后的四連軋機(jī)組可以生產(chǎn)從Φ70～Φ160mm 8個(gè)規(guī)格系列的棒材，采用的是萬能通用孔型系統(tǒng)，相應(yīng)的軋輥也必須要有8套（64支），軋輥消耗和備用數(shù)量大，成本消耗高。

2）連軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)品種規(guī)格多，使用不經(jīng)濟(jì).四連軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)共有8個(gè)規(guī)格系列，導(dǎo)輪材質(zhì)為Si12MoV，使用過程中根據(jù)不同的棒材規(guī)格，需要頻繁更換導(dǎo)衛(wèi)，導(dǎo)輪在生產(chǎn)過程中易碎裂，導(dǎo)衛(wèi)箱體也經(jīng)常發(fā)生撞裂的問題。這一方面影響了生產(chǎn)效率，另一方面也使生產(chǎn)過程的軋廢和試車料增加，影響了成材率，需進(jìn)一步改進(jìn)導(dǎo)輪、導(dǎo)板和整體導(dǎo)衛(wèi)的配合使用。

2 優(yōu)化改進(jìn)措施

針對(duì)大型優(yōu)鋼生產(chǎn)線在生產(chǎn)中暴露的諸多問題，總體技術(shù)思路是從生產(chǎn)實(shí)際中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，重新測(cè)繪各軋制道次的下料尺寸，并結(jié)合孔型設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)孔型共用，導(dǎo)衛(wèi)共用，同時(shí)減少孔型磨損，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1 四連軋機(jī)組K4孔型的優(yōu)化

四連軋機(jī)組孔型系統(tǒng)主要由扁孔型、立軋孔、橢圓孔、圓孔組成，采用通用孔型系統(tǒng)，軋制4道次。Φ70～Φ85mm規(guī)格的棒材，來料尺寸為103mm×103mm；Φ90～Φ110mm規(guī)格，來料尺寸為135mm×135mm；Φ130～Φ150mm規(guī)格，來料尺寸為165mm×165mm，這為四連軋K4孔優(yōu)化合并提供了有利條件。軋機(jī)的最大調(diào)整輥縫為30mm，可以充分利用輥縫的調(diào)整來確定下料尺寸。

以Φ70、Φ80mm規(guī)格K4孔型優(yōu)化為例，原生產(chǎn)Φ70～Φ80圓鋼來料尺寸為103mm×103mm，經(jīng)過軋制后Φ70mm圓鋼下料尺寸為77mm×114mm，Φ80mm圓鋼下料尺寸為86mm×111mm。軋件在扁孔型的寬展系數(shù)［1］一般為0.35～0.55，槽底寬度［2］（bk）為來料寬度（B）－（0～3）mm，槽口寬度［2］（Bk）為出軋件寬度（b）＋為寬展余量（△）。為保證孔型共用皆取最大值，所以bk=100mm，Bk=136mm。，根據(jù)孔型高度（hk）/軋件直徑（d）=0.9～1，并結(jié)合軋機(jī)的最大輥縫調(diào)整值不能超過30mm和各規(guī)格的下料尺寸，取hk=68mm。根據(jù)內(nèi)圓角半徑［2］（R）=（0.005～0.2）Bk，外圓角半徑［2］（r）=（0.15～0.2）hk計(jì)算，取R=20，r=10，驗(yàn)算孔型的充滿程度。通常使用的孔型充滿度［2］（δ）=0.69～1，經(jīng)過計(jì)算，孔型充滿度為0.78，符合理論要求。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，Φ70、Φ80mm規(guī)格K4孔型優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)見圖1～3。同理，Φ90～Φ110規(guī)格及Φ130～Φ150規(guī)格K4孔型優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)見圖4、5。

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，取得了良好的使用效果，原生產(chǎn)Φ70～Φ160mm規(guī)格的棒材，K4孔需要8套軋輥（16只），優(yōu)化合并后只需要5套軋輥，大大節(jié)約了軋輥的儲(chǔ)備占用。

2.2 四連軋機(jī)組導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

四連軋機(jī)組進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)采用滾動(dòng)式，出口導(dǎo)衛(wèi)多為滑動(dòng)式，由于大型優(yōu)鋼生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)格多達(dá)8個(gè)系列，因此，導(dǎo)衛(wèi)規(guī)格繁多，彼此共用性差，主要做了以下改進(jìn)。

圖1 優(yōu)化前Φ70mm規(guī)格K4孔型

圖2 優(yōu)化前Φ80mm規(guī)格K4孔型

圖3 Φ70～Φ85mm規(guī)格共用K4孔型

圖4 Φ90～Φ110mm規(guī)格共用K4孔型

圖5 Φ130～Φ150mm規(guī)格共用K4孔型

2.2.1 導(dǎo)輪材質(zhì)的改進(jìn)

導(dǎo)輪作為入口裝置，不僅可以將軋件正確的送入軋槽中，而且能彌補(bǔ)滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)在某些方面的不足，導(dǎo)輪可以減少摩擦、提高軋機(jī)作業(yè)率，導(dǎo)輪的工作環(huán)境要求其耐熱性好、抗沖擊性好、耐磨性高。對(duì)導(dǎo)輪性能要求如下：

1）過鋼量。依據(jù)立壓孔軋輥孔型配輥尺寸、產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃大綱、連鑄車間開澆品種計(jì)劃來看，要求導(dǎo)輪一次過鋼量＞2 000 t。2）磨損量。成品車用導(dǎo)輪磨損小且均勻，磨損量必須小于上道次輥縫（成品軋機(jī)導(dǎo)輪一般2～4mm，已考慮復(fù)合鑄鐵軋輥磨損量在內(nèi)），導(dǎo)輪工作面為圓弧線，與軋件4點(diǎn)接觸，表面起筋高度＜1mm，寬度＜1mm；立壓孔軋機(jī)用導(dǎo)輪特別要求磨損均勻，其工作面為平面，與軋件直線接觸。3）硬度［1］。導(dǎo)輪表面不被劃傷，硬度＞40 HBC。4）強(qiáng)度［1］。導(dǎo)輪表面不粘鋼，運(yùn)轉(zhuǎn)自如，高溫強(qiáng)度好。

導(dǎo)輪常見的失效形式［1］是磨損、裂紋、斷裂。導(dǎo)輪的材質(zhì)直接影響到其使用壽命，原導(dǎo)輪使用的材質(zhì)為Cr12MoV鍛鋼，由于其基體本身為鍛鋼件，組織較為致密，經(jīng)過熱處理其表面組織為馬氏體［1］，硬度較高，耐磨性較好，但在使用中發(fā)現(xiàn)其耐沖擊性較差，導(dǎo)輪易碎裂，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的順行。為此，另外選擇了兩種材質(zhì)的同規(guī)格導(dǎo)輪進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)對(duì)比，生產(chǎn)的棒材規(guī)格為Φ70mm，結(jié)果如表1所示。對(duì)比試用表明，NiCr合金材質(zhì)的導(dǎo)輪使用效果較好。因此，選擇NiCr合金材質(zhì)的導(dǎo)輪。

表1 3種材質(zhì)的同規(guī)格導(dǎo)輪使用情況

2.2.2 提高導(dǎo)輪的共用性

導(dǎo)輪的弧面一般要求和孔槽的弧面相吻合，以橢圓形孔槽為例，導(dǎo)輪的橢圓半徑與所引導(dǎo)的橢圓軋件圓弧半徑從理論上講應(yīng)相同。理論上導(dǎo)輪槽底的最大間距為軋件厚度＋1，這樣就會(huì)導(dǎo)致：1）導(dǎo)輪的共用性差，導(dǎo)輪備件規(guī)格多，原使用的導(dǎo)輪規(guī)格僅進(jìn)口導(dǎo)輪有27種，再加上出口導(dǎo)輪共有42種；2）導(dǎo)輪磨損較快，因?yàn)檐埣目仔统鰜砜傆袕濐^或頭部缺陷等，都影響導(dǎo)輪的均勻磨損；3）由于方向調(diào)整余量小，安裝滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的高低和前一道次的出口在同一水平線的難度較大，當(dāng)出現(xiàn)前道軋件頭部在垂直或水平方向不正時(shí)，滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整困難。

通過分析Φ70～Φ160mm規(guī)格孔型系統(tǒng)排列，發(fā)現(xiàn)相臨規(guī)格的棒材孔型系統(tǒng)半徑相差在2～12mm，如：Φ114～Φ120mm規(guī)格的K2孔型和Φ 125～Φ135mm規(guī)格的的K2孔型半徑相差為3.5mm，其他的最大相差12mm。經(jīng)過對(duì)下料尺寸的實(shí)際測(cè)量和理論計(jì)算，把相鄰規(guī)格的導(dǎo)輪進(jìn)行優(yōu)化合并，通過生產(chǎn)試用，效果良好。

生產(chǎn)實(shí)踐表明：取導(dǎo)輪圓弧半徑為來料半徑＋（2～12mm），優(yōu)化改進(jìn)后導(dǎo)輪數(shù)量由原先的42種減少為27種。

3 應(yīng)用效果

大型優(yōu)鋼生產(chǎn)線通過對(duì)四連軋孔型系統(tǒng)及導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，節(jié)約了導(dǎo)衛(wèi)和軋輥的成本，生產(chǎn)工藝順行穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率。優(yōu)化改進(jìn)后，明顯降低了軋制廢品數(shù)量，由2012年的205 t降為2013年的132.5 t；連軋機(jī)組噸鋼軋輥消耗由原來的0.36 kg降為0.20 kg；減少了軋輥及導(dǎo)衛(wèi)的備件消耗和儲(chǔ)存，同時(shí)明顯節(jié)省了換輥裝配及導(dǎo)衛(wèi)的更換時(shí)間，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］王占學(xué).塑性加工金屬學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

［2］徐春.型鋼孔型設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

Optimization Analysisand Improvement of Guideand PassSystemof ContinuousRolling Unit

WANG Zongbin
（The Special Steel Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271105,China）

Pointing to some problems such as poor commonality of pass,more specifications of guide,high production cost and so on of rolling unit in Laiwu Steel’s high quality steel production line,a series of optimization and improvement measures were taken included optimizing and merging the K4 pass,making full use of roll gap adjustment,the commonality of the pass was increased and then the rollers needed by the K4 pass were merged to 5 sets from 8 sets;Choosing NiCr alloy material guide wheel with impact resistance and a large quantity of steel production,and incorporating adjacent specifications of guide wheels,the guide wheels were reduced to 27 kinds from 42.After the improvements,the production ran well,rolling the quantity of waste reduced by 73 t and the roll consumption of per ton steel decreased from 0.36 kg to 0.20 kg;At the same time,the quantity of spare parts was reduced,roll changing assembly time was saved and the labor intensity was reduced.

rolling mill;guide;pass;commonality

TG333

B

1004-4620（2014）04-0019-02

2014-04-23

王宗斌，男，1973年生，1995年畢業(yè)于北京科技大學(xué)冶金工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部工程師，從事軋鋼工藝技術(shù)管理工作。