礦用36U型鋼熱修復(fù)生產(chǎn)線的升級(jí)改造

高洪巖

（遼寧通用煤機(jī)裝備制造股份有限公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

鐵煤集團(tuán)小康煤礦正在使用的第一套36U型鋼熱軋修復(fù)生產(chǎn)線由鞍山重型機(jī)械有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制作。山東能源龍口集團(tuán)北皂煤礦，根據(jù)提出的技術(shù)要求，原有的生產(chǎn)線無法滿足該礦使用，必須升級(jí)改造。為此，鐵煤聯(lián)發(fā)公司與遼寧通用煤機(jī)裝備制造股份有限公司合作研制第二套U型鋼熱軋修復(fù)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)該礦所需。

1 原有生產(chǎn)線的簡介

1）研制背景。U型鋼支護(hù)適用于軟巖、地壓大且不穩(wěn)定、圍巖變形量大，斷面小于12 m2的巷道。36U型鋼在小康煤礦、大強(qiáng)煤礦等廣泛應(yīng)用。使用過程中，U型鋼可塑型支護(hù)受巷道內(nèi)各載荷作用，部分支架出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)：彎曲、斷裂、局部起褶等；經(jīng)過時(shí)間積累，出現(xiàn)問題的U型鋼支架堆積如山。有些支架損壞程度不大，通過修理，消除局部缺陷，尚可重復(fù)利用，節(jié)支降耗。為此，鐵煤聯(lián)發(fā)公司與鞍重公司合作研發(fā)的第一套36U型鋼修復(fù)生產(chǎn)線問世。

2）生產(chǎn)線的組成及功能。第一套生產(chǎn)線主要針對(duì)鐵法煤業(yè)集團(tuán)各礦用的36U型鋼設(shè)計(jì)，僅能進(jìn)行一種半徑的36U型鋼熱修復(fù)，主要有上料區(qū)域、加熱區(qū)域、下料區(qū)域、噴淋區(qū)域、水泵站、液壓泵站、電控站、整形區(qū)域、退料區(qū)域、移料區(qū)域組成，見圖1。為了提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)線采用連續(xù)作業(yè)方式，工藝為：來料→加熱→夾持→翻轉(zhuǎn)→熱處理→整形→成品下線。

圖1 原有生產(chǎn)線的設(shè)備組成圖

2 升級(jí)改造的主要內(nèi)容

為符合龍口北皂煤礦的實(shí)際需求，參照已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)鋼鐵、冶金、材料等相關(guān)行業(yè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)[1-6]上再對(duì)原有的第一套36U型鋼修復(fù)生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造。

1）礦方要求該生產(chǎn)線必須具備以下功能：①具備36U型鋼校直作用，校直后不得有扭曲現(xiàn)象。②校直的36U型鋼不進(jìn)行熱處理、自然冷卻，以便冷壓彎曲加工。③圓弧型36U型鋼棚的彎曲半徑，須在R1.85 m、R2.03 m、R3.31 m之間進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。④修復(fù)后的36U型鋼進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到HB240～270。

2）擴(kuò)展加工能力：由原來的只能修復(fù)1種圓弧半徑的36U型鋼，擴(kuò)展到可以修復(fù)3種圓弧半徑的36U型鋼，并有36U型鋼校直功能。改造的主要內(nèi)容有：①主軋機(jī)共有7個(gè)軋輥。原來主軋機(jī)的7個(gè)軋輥中，有6個(gè)水平位置是固定不動(dòng)的，只能用墊片進(jìn)行間隙微調(diào)。為能適應(yīng)不同圓弧半徑的36U型鋼修復(fù)，對(duì)主軋機(jī)軋輥的固定方式重新設(shè)計(jì)，見圖2，使每個(gè)軋輥都單獨(dú)與1只液壓油缸相連，液壓油缸的另一端固定在主軋機(jī)上，使軋輥?zhàn)優(yōu)榭梢苿?dòng)式。通過液壓油缸帶動(dòng)軋輥，進(jìn)行7個(gè)軋輥的相對(duì)位置調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)軋制修復(fù)不同圓弧半徑36U型鋼的功能。②生產(chǎn)線布局：為實(shí)現(xiàn)軋制修復(fù)3種圓弧半徑的36U型鋼和校直功能，生產(chǎn)線布局進(jìn)行改動(dòng)，見圖3，使7、8、9、10號(hào)件由原來的固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧w逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°，以便36U型鋼校直時(shí)，生產(chǎn)線可正常使用。

圖2 主軋機(jī)改造前（左圖）和改造后（右圖）對(duì)比

圖3 主軋機(jī)改造前（左圖）和改造后（右圖）對(duì)比

3）改變加工工藝。對(duì)應(yīng)礦方要求，生產(chǎn)線加工工藝改造為3種：①頂、底拱的修復(fù)工藝：待修復(fù)的U型鋼通過叉車轉(zhuǎn)入待修復(fù)料堆放區(qū)，通過左右2個(gè)工人將每段U型鋼放置到2號(hào)件上料皮帶機(jī)上；此后啟動(dòng)皮帶機(jī)滾筒，將U型鋼運(yùn)到4號(hào)件上料托輥組上；然后運(yùn)行上料托輥組，將U型鋼運(yùn)送到6號(hào)件加熱爐門前；通過擋料裝置將待修復(fù)的U型鋼限位，打開加熱爐爐門；再后通過5號(hào)件上料推鋼機(jī)，將U型鋼推到加熱爐內(nèi)加熱；加熱至900℃左右后，依次出爐軋制。加熱好的料，打開加熱爐的另一側(cè)爐門，由2個(gè)工人依次勾取，落到17號(hào)件出料托輥組后，依次經(jīng)過16號(hào)件下料托輥組2和15號(hào)件噴淋托輥組2后，通過14號(hào)件夾持送料輥進(jìn)入13號(hào)件7輥軋機(jī)進(jìn)行整形修復(fù)。經(jīng)過往復(fù)3次修復(fù)后，通過10號(hào)件噴淋托輥組1到達(dá)噴淋位置，由9號(hào)件噴淋裝置噴淋6～8s，然后通過7號(hào)件下料托輥組1，由擋料裝置限位后，操作8號(hào)件鏈?zhǔn)较铝弦其摍C(jī)，將修復(fù)好的U型鋼移出軌道，落到特制的接料貨架上，貨架落滿后，采用叉車運(yùn)走。②腿的修復(fù)工藝：整形修復(fù)及其之前的工藝過程同上述，36U型棚腿經(jīng)過往復(fù)3次修復(fù)后退出7輥軋機(jī)，再通過15號(hào)件噴淋托輥組2到達(dá)噴淋位置，由該位置的噴淋裝置噴淋6～8 s，然后通過16號(hào)件下料托輥組2，使U型鋼停留在適當(dāng)位置，操作16號(hào)件所在位置的鏈?zhǔn)较铝弦其摍C(jī)，將修復(fù)好的U型鋼移出軌道，落到特制的接料貨架上，貨架落滿后，采用叉車運(yùn)走。③U型鋼校直：需要進(jìn)行生產(chǎn)線的簡單變換，將7、8、9、10號(hào)件整體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45°，其他修復(fù)工藝同上述。

4）其他細(xì)節(jié)改造。①縮短運(yùn)行輥道長度：原有生產(chǎn)線加熱爐與軋機(jī)之間的輥道過長，運(yùn)送時(shí)間過長，到達(dá)7輥主軋機(jī)時(shí)工件溫度已經(jīng)降低很多。為此，新的生產(chǎn)線縮短了這段運(yùn)行輥道的距離。②軋輥與軸的結(jié)構(gòu)優(yōu)化：原有生產(chǎn)線軋輥和軸是一體式（不可拆卸）。一旦軋輥損壞、必須整體更換，既不便拆卸，又浪費(fèi)成本。新的生產(chǎn)線軸與軋輥是分體的，采用平鍵聯(lián)接，軸壞換軸、輥損壞換輥，不但易于拆裝，而且成本也低。③高溫部位的軸承潤滑：原有生產(chǎn)線輥道在加熱爐附近的軸承，長期高溫烘烤，普通的鋰基潤滑脂已經(jīng)不能正常使用，這些部位的軸承基本處于干磨狀態(tài)。新的生產(chǎn)線考慮到這個(gè)因素，對(duì)高溫部位的軸承潤滑采用進(jìn)口LUPIM BE-800H石墨高溫潤滑脂，可耐受800℃以下的高溫考驗(yàn)。④輥道電機(jī)防水問題：原有生產(chǎn)線輥道電機(jī)安裝后，接線盒在電機(jī)下面，噴淋后的水順著電機(jī)外殼流入到接線盒里，易造成漏電等不安全隱患。新的生產(chǎn)線采用接線盒在電機(jī)側(cè)面安裝方式，將電機(jī)的防護(hù)等級(jí)提高（由IP55提高至IP56）。⑤車間煙塵的處理：采用煤氣發(fā)生爐提供熱源，開始運(yùn)行時(shí)，車間內(nèi)煙塵彌漫，工作環(huán)境惡劣，噴淋也易造成煙塵的揮發(fā)和擴(kuò)散。為了符合環(huán)保要求，新的生產(chǎn)線噴淋、加熱爐門口等特殊位置，均設(shè)計(jì)有集氣和除塵裝置。

3 持續(xù)改進(jìn)內(nèi)容

按照PDCA循環(huán)，未來的36U型鋼修復(fù)生產(chǎn)線還將改進(jìn)如下工作：①加裝傳感器、控制器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化，取代人工，特別是要逐步取代高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)。②進(jìn)一步擴(kuò)展生產(chǎn)線的加工能力，不僅局限36U型鋼，其他U型鋼乃至其他型材（工字鋼、槽鋼等）也都能夠適用。③生產(chǎn)線上要使熱修復(fù)和冷修復(fù)有機(jī)結(jié)合，并對(duì)變形較大的型材也能進(jìn)行修復(fù)。④將現(xiàn)有煤氣發(fā)生爐和加熱爐提供熱源優(yōu)化，爭取中頻爐進(jìn)行加熱，減少對(duì)環(huán)境的污染。

4 結(jié)束語

升級(jí)改造后的36U型鋼熱修復(fù)生產(chǎn)線能夠滿足山東龍口北皂煤礦提出的技術(shù)要求，產(chǎn)品性能有所提高，適用范圍有所擴(kuò)大，值的推廣應(yīng)用。

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