基于圓鋼表面質(zhì)量提升的設(shè)備優(yōu)化改造

王興銳

（河鋼宣鋼二鋼軋廠， 河北 宣化 075100）

1 應(yīng)用背景和現(xiàn)狀概述

宣鋼精品棒材生產(chǎn)線于2014 年9 月正式投入生產(chǎn)使用。該產(chǎn)線是宣鋼公司提升整體設(shè)備水平、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)第三次跨越式發(fā)展的重點(diǎn)工程之一。該產(chǎn)線由中冶京誠、中冶南方的威仕爐工業(yè)公司、意大利達(dá)涅利公司負(fù)責(zé)工廠設(shè)計、加熱爐、軋線工藝技術(shù)設(shè)計，全線的設(shè)備則由達(dá)涅利中國公司負(fù)責(zé)設(shè)計。該生產(chǎn)線的工藝設(shè)計、設(shè)備裝備在我國目前國內(nèi)工藝技術(shù)、自動化水平一流。設(shè)計產(chǎn)品包括直徑Φ14 mm～Φ90 mm 的圓鋼和Φ20 mm～Φ50 mm 的帶肋鋼筋，定尺長度為6～12 m。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以圓鋼為主，主要品種包括碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。該生產(chǎn)線在國內(nèi)處于先進(jìn)地位，具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、軋制的棒材質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。

隨著宣鋼公司“普轉(zhuǎn)優(yōu)、優(yōu)轉(zhuǎn)特”生產(chǎn)經(jīng)營方針的落地實施，除了軋制45 號、40Cr、20Cr 等普通鋼種外，主要軋制GCr15、20CrMnTi、35MnB、42CrMo 等的高附加值優(yōu)特鋼。但在這些優(yōu)特鋼生產(chǎn)[1]過程中，技術(shù)條件的制約、部分設(shè)備與生產(chǎn)現(xiàn)狀不相適應(yīng)的狀況日益突出，在一定程度上影響了優(yōu)特鋼的開發(fā)和穩(wěn)定生產(chǎn)。嚴(yán)峻的市場形勢，對產(chǎn)品的表面質(zhì)量提出了更高的要求，有些甚至高于國家標(biāo)準(zhǔn)。作為公司的煉鋼生產(chǎn)[2]和品種鋼冶煉示范生產(chǎn)線，抓圓鋼生產(chǎn)質(zhì)量，保證圓鋼生產(chǎn)水平已經(jīng)是刻不容緩的事情。

2 圓鋼表面質(zhì)量的設(shè)備影響因素分析

隨著新品種、高附加值產(chǎn)品開發(fā)日益增多，技術(shù)條件制約著產(chǎn)線不能滿足新的要求，設(shè)備在使用中逐漸老化，不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)形式和宣鋼精品戰(zhàn)略的實施進(jìn)程。如由于沒有穿水控冷設(shè)施，在生產(chǎn)20CrMnTi 和CrMo 系列圓鋼[3]的過程中，存在定尺剪切后通根彎曲的情況；成品前活套器在使用過程中的異常波動導(dǎo)致產(chǎn)品極易產(chǎn)生“葫蘆鋼”、波浪形彎曲現(xiàn)象；精軋后輥道距離長、輥?zhàn)佣?，材質(zhì)均為普通合金鑄輥，耐磨性很差，造成軋后劃傷點(diǎn)增多、維護(hù)工作難度大；軋件在導(dǎo)槽中運(yùn)行時，尾部無支撐在重力作用下輕微向下彎曲，與落差小的導(dǎo)槽底板產(chǎn)生滑動摩擦而造成倍尺尾部的不規(guī)則劃傷以及精軋后導(dǎo)槽側(cè)面劃傷；成品軋機(jī)進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)導(dǎo)輪材質(zhì)硬度低，會發(fā)生導(dǎo)輪粘鋼或磨損嚴(yán)重等問題，在產(chǎn)品表面產(chǎn)生壓痕、凹坑、劃傷等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品表面質(zhì)量；對齊輥道鏈輪原設(shè)計與工礦不匹配造成磨損、鏈條崩斷等事故影響產(chǎn)品對齊效果；冷剪前疏形器輥道傳動鏈條無張緊裝置，長時間重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)常會出現(xiàn)鏈條脫輪的情況，影響亂鋼梳理效果、增加檢修強(qiáng)度；定尺機(jī)結(jié)構(gòu)形式原始設(shè)計與生產(chǎn)現(xiàn)狀不適應(yīng)影響棒材定尺精度等，這些問題極大程度影響著產(chǎn)品的表面質(zhì)量，也困擾和制約著生產(chǎn)順行和設(shè)備的良好運(yùn)行。因此，這些凸顯的設(shè)備問題的優(yōu)化和改進(jìn)勢在必行。

3 解決方案

3.1 輥道增加改善圓鋼性能的穿水設(shè)備

增加穿水設(shè)施來改善圓鋼組織性能[4]，才能達(dá)到恢復(fù)成品速度，提高20CrMnTi、CrMo 系列圓鋼產(chǎn)量的目的。由原來的三、四泵站供水改造為150 泵站供水，這樣供水端與用戶本身有10 m 左右的落差，所以單臺泵壓力可以保證在0.7 MPa 左右，當(dāng)需要穿水時，啟動2 臺供水泵，這樣壓力可以達(dá)到10 MPa，到達(dá)三棒作業(yè)區(qū)平臺下方后，通過每一組后的110 kW的增壓泵，可以將水壓再次升高到15 MPa，這樣四組穿水單獨(dú)的能力都在15 MPa。穿水輥道分布于14架后兩組和18 架后兩組，由于穿水輥道分為14 架后第一組和第二組，18 架后第三組和第四組，這四組輥道對應(yīng)四套增壓泵，將14 號軋機(jī)后的兩個水箱和18 號軋機(jī)后的2 個水箱均恢復(fù)并達(dá)到可投入使用狀態(tài)，在軋制Φ20～Φ30 mm 規(guī)格產(chǎn)品時，投入14號后的兩個水箱；而在軋制Φ32 mm～Φ48 mm 產(chǎn)品時，投入使用18 號的兩個水箱，總水量不變。穿水輥道的設(shè)計與非穿水輥道采用交替控制，當(dāng)穿水時將輥道通過液壓驅(qū)動推到穿水輥道位置，當(dāng)不穿水時再把輥道移回到非穿水軌道上。

3.2 空過輥道投入陶瓷耐磨輥

三棒所用空過輥道[5]輥?zhàn)硬馁|(zhì)均為普通合金鑄輥，耐磨性很差，單輥使用周期僅有3 個月，更換非常頻繁。由于檢修時間限制，日常更換只能選擇磨損嚴(yán)重的輥?zhàn)舆M(jìn)行更換，每次更換數(shù)量也只有3～4 顆。同時由于更換后的新輥與舊輥之間存在一定的高度差，軋制小規(guī)格圓鋼時容易使軋件產(chǎn)生彎曲，影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外，由于磨損嚴(yán)重的輥?zhàn)硬荒芗皶r更換，落槽嚴(yán)重，小規(guī)格和大規(guī)格圓鋼交替軋制時，軋件與導(dǎo)槽底板進(jìn)行剮蹭，表面形成不規(guī)則劃傷。將導(dǎo)槽導(dǎo)輥材質(zhì)改進(jìn)為金屬陶瓷耐磨輥，這種材質(zhì)輥?zhàn)幽湍バ苑浅?qiáng)且無需冷卻水進(jìn)行冷卻，只要軸承潤滑到位無損壞的情況下，輥?zhàn)颖砻婺湍ザ容^高，其過鋼量能達(dá)到200 萬t 以上。這種材質(zhì)導(dǎo)輥造價雖然高，但其耐磨、使用周期長的特性不僅大大節(jié)省更換導(dǎo)輥時間，而且不會產(chǎn)生落槽造成產(chǎn)品表面劃傷或壓痕。為防止軋件在行走過程中與導(dǎo)槽側(cè)壁剮蹭造成的劃傷，設(shè)計兩種導(dǎo)輪，一是普通形貌導(dǎo)輪，應(yīng)用到裙板及上冷床前加速輥道；二是輥?zhàn)觾蓚?cè)輪邊加高加厚，U 型導(dǎo)輪，替代之前的V 型輪，導(dǎo)輪的兩個U 型輪邊要高出導(dǎo)槽側(cè)壁約1～2 cm，將軋件限制在U 型輪中，有效防止軋件與導(dǎo)槽側(cè)壁的剮蹭，杜絕劃傷。

3.3 冷床對齊輥道輥?zhàn)渔溳喗Y(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了后續(xù)冷剪順利定尺剪切，在冷床上的鋼材分位放置并利用冷床齊頭輥道傳送至齊頭擋板實現(xiàn)鋼材頭部對齊。在高溫、氧化鐵皮及粉塵等惡劣的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境下，冷床齊頭輥道鏈輪及鏈條磨損較快，從而出現(xiàn)鏈條脫鏈、鏈條跳齒等現(xiàn)象。當(dāng)磨損更甚時將出現(xiàn)鏈條崩斷事故，影響產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)節(jié)奏。同時發(fā)生上述現(xiàn)象時設(shè)備維護(hù)難度水平高，備件等消耗大。因此，對冷床齊頭輥道鏈輪及鏈條由單排改為雙排，取得良好的效果。不僅現(xiàn)狀得到了很好的改善，還降低了備件消耗，節(jié)省了費(fèi)用，減輕了工人的工作強(qiáng)度，提高了現(xiàn)場作業(yè)水平。

3.4 定尺機(jī)結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)

在確定成品的尺寸以后，定尺機(jī)移動定尺來改變產(chǎn)品的長度。軋制不同規(guī)格、不同類型的成品材時，定尺機(jī)移動定尺來對產(chǎn)品長度進(jìn)行限制和調(diào)整從而控制成品的長度。原設(shè)計的定尺機(jī)鎖緊裝置的尾部有一套定尺液壓缸，液壓缸上部抱爪在液壓缸伸縮的作用下夾在定尺條上以達(dá)到定位的功能。由于尾部的液壓缸不能有效的控制抱爪，位置固定不好，因此在定材尺寸上定尺機(jī)會出現(xiàn)誤差。同時，由于原設(shè)計定尺機(jī)的液壓閥臺位置的原因，定尺機(jī)動作頻繁會使得閥臺螺栓松動、閥臺機(jī)構(gòu)定尺誤差較大，會發(fā)生漏油現(xiàn)象，閥體、液壓缸、膠管更換頻繁，故障多發(fā)，對產(chǎn)品質(zhì)量有極大地影響。改進(jìn)后，利用液壓技術(shù)控制原理在定尺機(jī)兩側(cè)各安裝兩個軋機(jī)液壓鎖緊缸，利用液壓原理使得壓力和接觸面積同時增大，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。該次改造經(jīng)過充分的研究、現(xiàn)場實現(xiàn)后在地面上制作閥臺架同時膠管連接將整個閥臺位置往下放，解決定尺機(jī)定位不準(zhǔn)、整體來回擺動、污染現(xiàn)場環(huán)境等問題，降低了工人的勞動強(qiáng)度和維護(hù)工作量，節(jié)約了材料費(fèi)用，同時也為新品種的開發(fā)和生產(chǎn)秩序正常提供了保證。

4 結(jié)語

此次設(shè)備優(yōu)化的成功實施，解決了宣鋼精品棒材生產(chǎn)線部分機(jī)械設(shè)備與生產(chǎn)現(xiàn)狀不相適應(yīng)的問題，最大程度滿足了生產(chǎn)及設(shè)備需要，從而使產(chǎn)品的表面質(zhì)量得到顯著提升，為進(jìn)一步品種鋼生產(chǎn)比例提升創(chuàng)造了條件，滿足了客戶需求，增加宣鋼產(chǎn)品在市場的信譽(yù)度。