半連軋線軋機的孔型及導衛(wèi)優(yōu)化

滿春紅 賈 勇 陳金富

(北滿特鋼有限責任公司，黑龍江161042)

北滿特鋼軋鋼廠生產(chǎn)流程采用的是825 mm初軋機開坯，經(jīng)緩冷或退火后進行清理，清理后的坯料經(jīng)二次加熱，由橫列式軋機生產(chǎn)出鋼材。北滿特鋼軋鋼廠現(xiàn)有的兩火成材工藝消耗大、成本高、效率低，難以適應市場需求，因此公司在2011年對軋鋼廠進行了技術改造。改造后的工藝裝備，由4架650 mm軋機和6架400 mm軋機形成軋制?42 mm～?200 mm優(yōu)質圓鋼及部分規(guī)格方鋼的半連軋生產(chǎn)線；由兩架850 mm軋機形成軋制?210 mm～?330 mm大棒材半連軋生產(chǎn)線，工藝布局形成了由825 mm初軋機與650 mm/400 mm連軋機和825 mm初軋機與850 mm連軋機組成的兩條半連軋生產(chǎn)線。其優(yōu)點是可以在一條生產(chǎn)線生產(chǎn)的同時，另一條生產(chǎn)線進行更換軋輥，這樣可以節(jié)省換輥時間，提高生產(chǎn)效率。

1 存在的問題

由于此次技改屬于搬遷改造項目，因此在調試生產(chǎn)過程中，逐漸暴露出來一些問題。

1.1 650 mm連軋機的組距

由于軋鋼廠在設計時的定位屬于小批量、多品種生產(chǎn)線，因此更換組距及規(guī)格的頻繁程度直接影響勞動強度、生產(chǎn)組織和生產(chǎn)效率。而搬遷的四架650 mm軋機類型是牌坊式軋機，軋輥更換需在現(xiàn)場進行，生產(chǎn)的規(guī)格范圍為?90 mm～?200 mm，配備的大換輥(四架軋機的軋輥全部更換)組距為四套，存在的換輥組距多，勞動強度大，影響了生產(chǎn)組織和生產(chǎn)效率。

1.2 軋件在孔型中的穩(wěn)定性

搬遷過來的650 mm連軋機仍采用原來的孔型系統(tǒng)，成品前孔型結構采用單曲線橢圓形狀。在調試和生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)如下現(xiàn)象：

(1)在成品機架軋制過程中，軋件穩(wěn)定性差，在成品軋出時，有時會出現(xiàn)扭轉。

(2)由于出現(xiàn)扭轉現(xiàn)象，導致成品尺寸不易控制，斷面尺寸精度不高。

1.3 軋機導衛(wèi)

軋機導衛(wèi)適應規(guī)格范圍窄，對軋件扶持力弱。搬遷過來的650 mm連軋機入口導衛(wèi)在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)彈簧板斷裂現(xiàn)象，造成軋件倒鋼，使鋼材報廢。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅難于保證產(chǎn)品尺寸的精度，嚴重時還會出現(xiàn)軋機堆鋼，造成生產(chǎn)故障，影響軋機生產(chǎn)效率。

2 存在問題的原因分析

2.1 軋機組距過多原因

(1)由于搬遷過來的650 mm連軋機生產(chǎn)規(guī)格為?90 mm～?200 mm，覆蓋范圍廣，孔型數(shù)量多，占用軋輥輥身尺寸大，因此，軋輥的使用數(shù)量增加，組距隨之增加。

(2)由于650 mm連軋機成品前采用單曲線橢圓孔型，孔型結構尺寸在軋輥上占用面積大，如圖1所示。從圖1可以看出，單曲線橢圓孔型寬度比雙曲線橢圓孔型寬度大，影響了孔型排布數(shù)量，導致軋輥組距多，換輥次數(shù)頻繁。

圖1 橢圓孔開口與雙橢圓孔開口差距Figure 1 The opening of elliptical hole is different from that of double elliptical hole

2.2 軋件在孔型中的穩(wěn)定性差原因

由于搬遷過來的650 mm連軋機成品前采用單曲線橢圓孔型，因此在軋制過程中，與孔型接觸的軋件斷面的兩側形成四個尖角，如圖2所示，進入成品的圓形孔型時，接觸面積小，變形不均勻，軋件在孔型中穩(wěn)定性差。

2.3 軋機導衛(wèi)適應規(guī)格范圍窄

軋機導衛(wèi)適應規(guī)格范圍窄，因此對軋件扶持力弱。

(1)搬遷過來的650 mm連軋機入口導衛(wèi)采用的是彈簧板支撐的杠桿式三點受力方式，如圖3所示。其受力原理決定了彈簧板是受力的主體。由于彈簧板的質量參差不齊，導致個別導衛(wèi)對軋件的承受力差，當軋件溫度較低或軋制不銹鋼等高合金鋼時，經(jīng)常出現(xiàn)彈簧板斷裂現(xiàn)象，使彈簧板損失嚴重，使用成本偏高。

(2)650 mm連軋機入口導衛(wèi)適用的規(guī)格范圍窄，增加了導衛(wèi)更換頻次，影響軋機生產(chǎn)效率。由于入口導衛(wèi)的夾板不能進行調整，因此每個入口導衛(wèi)只能適用兩個規(guī)格。

圖2 單曲線孔型所出料型進圓孔時狀態(tài)Figure 2 The state of piece shape discharged from single curve pass when it enters into a round hole

圖3 彈簧板受力圖Figure 3 Force diagram of spring plate

(3)650 mm連軋機入口導衛(wèi)使用的滾筒軸直徑偏小，導致承受軋件的強度弱，易出現(xiàn)軸承損壞現(xiàn)象，導致使用成本偏高。

(4)導衛(wèi)總成結構復雜，制作難度大，如圖4所示。

3 優(yōu)化改進措施

3.1 減少軋輥組距數(shù)量

3.1.1 減少軋輥輥身孔型排布數(shù)量

由于軋鋼廠技改項目的工藝布局形成了由825初軋機與650 mm/400 mm連軋機和825 mm初軋機與850 mm連軋機組成的兩條半連軋生產(chǎn)線，因此綜合考慮，在不增加850 mm軋機組距的前提下，向850軋機轉移?190 mm、?195 mm、?200 mm三個產(chǎn)品規(guī)格，使650 mm連軋機生產(chǎn)規(guī)格由原來的?90 mm～?200 mm，縮減為?90 mm～?185 mm，以減少650 mm連軋機軋輥輥身孔型排布數(shù)量。通過三個規(guī)格的轉移和孔型的合理排布，使大換輥組距數(shù)量由原來的四套減少到兩套，軋輥數(shù)量由原來的38套減少到28套。

3.1.2 節(jié)省孔型寬度尺寸

充分運用雙曲線橢圓孔型比單曲線橢圓孔型寬度小，占用軋輥輥身尺寸少的優(yōu)勢，通過孔型寬度尺寸的節(jié)省，使?90 mm～?145 mm成品前橢圓孔型排布在一套軋輥上成為可能，為壓縮組距數(shù)量提供了條件。

3.2 成品前單曲線橢圓孔型的優(yōu)化

圖4 導衛(wèi)總成圖Figure 4 Guide guard assembly diagram

圖5 雙曲線孔型所出料型進圓孔時狀態(tài)Figure 5 The state of piece shape discharged from hyperbolic pass when it enters into a round hole

生產(chǎn)過程中，通過軋件在成品前孔型中穩(wěn)定性差問題的分析，我們對單曲線橢圓孔型與雙曲線橢圓孔型進行了比較。單曲線橢圓孔型在軋制過程中形成的是四個尖角，在進入成品的圓形孔型時，接觸面積小，影響軋件在孔型中的穩(wěn)定性，如圖5所示。雙曲線橢圓孔型在軋制過程中形成的是四個圓角，在進入成品的圓形孔型時，接觸面積大，曲線吻合好，軋件在孔型中的穩(wěn)定性明顯提高，同時，由于其變形均勻，減輕了對成品孔型的局部磨損，使孔型過鋼量得到了提高。

3.3 導衛(wèi)系統(tǒng)的優(yōu)化

針對生產(chǎn)過程中暴露出來的軋機導衛(wèi)適應規(guī)格范圍窄，承受軋件扶持力差，通過實踐，我們提出了改變原導衛(wèi)受力方式，提高導衛(wèi)受力強度的設計方案。新設計導衛(wèi)組裝圖如圖6所示。其優(yōu)勢具備以下幾點：

(1)新設計的導衛(wèi)受力方式，由原來杠桿式三點受力變成由螺絲桿直接受力，增加了導衛(wèi)承受強度，當軋件溫度較低或軋制不銹鋼等高合金鋼時，能夠保證軋制過程中軋件的穩(wěn)定性。

(2)由彈簧支撐的上下導衛(wèi)體，通過螺栓上螺帽的調整，操作非常方便。貼服在上下導衛(wèi)體的夾板上，可以任意調整大小，拓寬了導衛(wèi)的規(guī)格使用范圍，二架入口導衛(wèi)由原來6套的變成了4套，四架入口導衛(wèi)由原來的9套變成了5套，大大減少了導衛(wèi)的成本投入。同時，由于導衛(wèi)適應規(guī)格的增加，減少了導衛(wèi)更換次數(shù)，節(jié)省了導衛(wèi)更換時間。

(3)通過加大導衛(wèi)滾筒軸直徑和更改滾筒軸承型號，增加了易損件的使用壽命，使導衛(wèi)使用成本明顯降低。

(4)導衛(wèi)總成設計簡單、實用、制作容易。

圖6 新設計導衛(wèi)組裝圖Figure 6 Assembly diagram of newly designed guide guard

4 結語

軋鋼廠技改項目在調試和生產(chǎn)過程中暴露出來一些問題，通過分析和措施制定，最終得到了圓滿解決。實踐證明，制定的解決措施方向正確，效果明顯。

(1)通過提高軋輥輥身利用率，合理配置軋輥孔型，使650 mm連軋機大換輥組距數(shù)量由原來的四套減少到兩套，軋輥總數(shù)由原來的38套減少到28套，節(jié)省了換輥時間達到40%。不僅減少了員工的勞動強度，還方便了生產(chǎn)組織，提高了生產(chǎn)效率。

(2)通過改單曲線橢圓孔型為雙曲線橢圓孔型，不僅使軋件在孔型中的穩(wěn)定性得到明顯提高，而且還減輕了對成品孔型的局部磨損，使孔型過鋼量得到提高。

(3)新設計應用的導衛(wèi)，不僅強度高，對軋件扶持力強，而且還設計簡單、實用、易制作、使用成本低。