方鋼孔型及導(dǎo)衛(wèi)的實(shí)用性設(shè)計(jì)

滿春紅 賈 勇 陳金富

(北滿特鋼有限責(zé)任公司，黑龍江161042)

1 現(xiàn)狀

北滿特鋼是我國(guó)“一五”期間建設(shè)的一個(gè)特殊鋼廠，軋鋼廠是鋼材生產(chǎn)廠之一，其生產(chǎn)流程采用的是825初軋機(jī)開(kāi)坯，清理后，由橫列式軋機(jī)生產(chǎn)出鋼材。隨著鋼鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的生產(chǎn)工裝難以適應(yīng)發(fā)展要求，因此，在2011年對(duì)軋鋼廠進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后主要生產(chǎn)大規(guī)格圓鋼及方鋼，其中方鋼主要用于軍工、鐵路及汽車制造業(yè)，具體規(guī)格為105 mm×105 mm、115 mm×115 mm大圓角方鋼及110 mm×110 mm、115 mm×115 mm、120 mm×120 mm尖角方鋼。生產(chǎn)線采用半連軋布置方式，由825初軋機(jī)開(kāi)坯后進(jìn)入650×4架連軋機(jī)生產(chǎn)出方鋼成品。由于是4架軋機(jī)軋制成形，軋制道次少，且斷面尺寸要求高，因此采用菱-方孔型系統(tǒng)。自生產(chǎn)以來(lái)，出現(xiàn)了對(duì)角線不合格和軋制過(guò)程中軋件扭轉(zhuǎn)不易控制的問(wèn)題，為此，對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了立項(xiàng)攻關(guān)。

2 原因分析及改進(jìn)方案

2.1 對(duì)角線尺寸不合

最初生產(chǎn)的113 mm×113 mm Q460E在成品尺寸檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別鋼材頭部約2 m長(zhǎng)有角部充不滿現(xiàn)象，從而造成對(duì)角線尺寸不合，形成的廢品量約占總量的四分之一。因此，對(duì)軋制過(guò)程中可能產(chǎn)生對(duì)角線尺寸不合的原因進(jìn)行了分析。

2.1.1 原因分析

(1)650連軋機(jī)采用的菱-方孔型系統(tǒng)，在第一架軋機(jī)咬入時(shí)要依靠導(dǎo)衛(wèi)實(shí)現(xiàn)軋件成45°角咬入。為了與一架軋機(jī)菱形孔型相吻合，一架前入口導(dǎo)衛(wèi)采用底部為V字形的開(kāi)口式導(dǎo)衛(wèi)，如圖1所示，其目的是讓在平行輥道上的軋件在進(jìn)入一架軋機(jī)咬入前，能夠瞬間傾斜45°角進(jìn)入軋機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)與一架軋機(jī)菱形孔型相吻合。

圖1 導(dǎo)衛(wèi)截面圖Figure 1 Guide section

(2)由于坯料單重較大，一架前入口導(dǎo)衛(wèi)未能起到讓軋件在咬入前瞬間傾斜45°角的作用，導(dǎo)致軋件平行咬入一段長(zhǎng)度后，方能逐漸過(guò)渡到45°角，如圖2所示。

圖2 無(wú)導(dǎo)衛(wèi)限制鋼在咬入孔型內(nèi)的狀態(tài)變換Figure 2 Location change of steel without guide restriction in biting hole shape

(3)由于軋件平行咬入，導(dǎo)致一架軋件的料形未能形成菱形，而形成了扁菱形，如圖3所示，在其后的二架、三架軋制中未能將角部撐起，最終出現(xiàn)了頭部約2 m長(zhǎng)有角部充不滿現(xiàn)象。同時(shí)由于650連軋機(jī)軋制一支坯料可以出四支鋼材，因此，形成的對(duì)角線尺寸不合，廢品量約占總量的四分之一。

圖3 理想狀態(tài)的菱形和實(shí)際狀態(tài)的菱形Figure 3 ldeal diamond shape and actual diamond shape

2.1.2 改進(jìn)方案

2.1.2.1 第一次改進(jìn)方案

由于一架前入口導(dǎo)衛(wèi)不能起到讓軋件在咬入前瞬間傾斜45°角的作用，因此，需要采用人工方式將軋件翻轉(zhuǎn)45°角后，再進(jìn)入軋機(jī)咬入，作為解決對(duì)角線尺寸不合問(wèn)題的方法。但在生產(chǎn)驗(yàn)證過(guò)程中出現(xiàn)了如下問(wèn)題：

(1)人工操作過(guò)程中存在操作失誤的現(xiàn)象，導(dǎo)致仍有鋼材沒(méi)能翻轉(zhuǎn)45°角，平行進(jìn)入軋機(jī)，經(jīng)后三架軋機(jī)軋制后，頭部仍有約2 m長(zhǎng)左右的角部未充滿，而造成對(duì)角線不合。

(2)當(dāng)已翻轉(zhuǎn)45°的坯料即將進(jìn)入軋機(jī)前，由于操作失誤，突然坯料放平成零度角時(shí)，軋機(jī)輸送輥道不能及時(shí)停止控制，而被軋機(jī)咬入，從而無(wú)法避免對(duì)角線不合而造成廢品。

2.1.2.2 第二次改進(jìn)方案

針對(duì)650軋機(jī)方鋼一架入口導(dǎo)衛(wèi)存在的不足和第一次改進(jìn)方案的失敗，制定了新的改進(jìn)方案，重點(diǎn)從一架入口導(dǎo)衛(wèi)入手，設(shè)計(jì)一種坯料在平行的零度角時(shí)無(wú)法咬入，只能在45°角時(shí)才能咬入的入口導(dǎo)衛(wèi)。坯料未達(dá)到要求角度時(shí)，被阻擋不能進(jìn)入軋機(jī)，如圖4所示。

圖4 未達(dá)到要求角度的坯料Figure 4 Blank failed to reach the required angle

按此方案要求，自行設(shè)計(jì)、制作了650軋機(jī)方鋼一架入口導(dǎo)衛(wèi)，如圖5所示。

新設(shè)計(jì)的導(dǎo)衛(wèi)具有如下功能：

(1)坯料在人工操作過(guò)程中翻轉(zhuǎn)未達(dá)到45°時(shí)，導(dǎo)衛(wèi)可將其扶持到45°，順利進(jìn)入軋機(jī)，正確咬入。

(2)由于操作失誤導(dǎo)致已翻轉(zhuǎn)45°的坯料即將進(jìn)入軋機(jī)前，突然放平成零度時(shí)，坯料無(wú)法進(jìn)入軋機(jī)，從而完全避免對(duì)角線不合而造成廢品。

圖5 新導(dǎo)衛(wèi)入鋼口截面圖Figure 5 Steel biting entrance section of the new guide

2.1.3 生產(chǎn)驗(yàn)證

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，新制作入口導(dǎo)衛(wèi)完全解決了原入口導(dǎo)衛(wèi)存在的不足，對(duì)操作失誤有很好的糾錯(cuò)作用，徹底解決了對(duì)角線不合的問(wèn)題。

2.2 軋制扭轉(zhuǎn)

采用650連軋機(jī)生產(chǎn)方鋼時(shí)，易出現(xiàn)過(guò)程中鋼材扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，且調(diào)整難度較大，常見(jiàn)現(xiàn)象有：

(1)軋機(jī)臨時(shí)故障時(shí)，坯料在輥道上停留時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致軋制溫度較低時(shí)，易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

(2)更換軋輥、變換軋制規(guī)格時(shí)，易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，且調(diào)整難度較大。

(3)正常軋制時(shí)，偶爾也會(huì)出現(xiàn)軋件扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

2.2.1 原因分析

針對(duì)出現(xiàn)的常見(jiàn)現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)650連軋機(jī)的孔型結(jié)構(gòu)尺寸和軋輥安裝過(guò)程的觀察、分析，判斷出以下影響因素：

(1)650連軋機(jī)一架孔型頂角半徑尺寸與825軋機(jī)成品方形過(guò)渡圓角半徑尺寸不匹配，使孔型對(duì)鋼的扶持力小，軋件在孔型中的穩(wěn)定性差，導(dǎo)致調(diào)整難度大，軋件扭轉(zhuǎn)不易控制。

(2)650連軋機(jī)一架、三架菱形孔夾角尺寸偏大，對(duì)進(jìn)入下道方形孔的軋件夾持作用小，軋件穩(wěn)定性差，也是導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)調(diào)整難度大的因素。

(3)650軋機(jī)在更換軋輥過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)二架和四架軋機(jī)的徑向調(diào)整存在不同步現(xiàn)象，導(dǎo)致軋制線出現(xiàn)偏差。軋制時(shí)由于軋件延伸方向未在軋制線上，使軋件在孔型中受力不均，導(dǎo)致調(diào)整難度大，軋件扭轉(zhuǎn)無(wú)法控制。

2.2.2 改進(jìn)方案

通過(guò)對(duì)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，制定了如下改進(jìn)方案：

(1)依據(jù)825軋機(jī)成品方形過(guò)度圓角半徑尺寸，修改650連軋機(jī)一架孔型頂角半徑尺寸，將原來(lái)的R50 mm改為R20 mm，如圖6所示。使坯料斷面尺寸的圓角半徑與一架菱形孔頂角半徑尺寸相等，達(dá)到軋件穩(wěn)定軋制的目的。

圖6 一架孔型的改進(jìn)Figure 6 Improvement of pass hole in No.1 rolling mill

圖7 三架孔型的改進(jìn)Figure 7 Improvement of pass hole in No.3 rolling mill

(2)減小650連軋機(jī)一架、三架菱形孔夾角尺寸，將原夾角尺寸113°縮小到106°，如圖7所示，強(qiáng)化方形孔對(duì)軋件的夾持作用，增加軋件穩(wěn)定性，避免方鋼在軋制過(guò)程中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。

(3)650軋機(jī)在更換軋輥過(guò)程中，通過(guò)控制二架、四架軋機(jī)的徑向調(diào)整，保證軋制線不出現(xiàn)偏差，防止方鋼發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

2.2.3 生產(chǎn)驗(yàn)證

按照改進(jìn)方案實(shí)施后，進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，取得了較好的效果。

(1)按要求更換650軋機(jī)軋輥，保證軋制線不出現(xiàn)偏差后，軋件在孔型中受力均勻，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，對(duì)軋制方鋼出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到理想的受控狀態(tài)，產(chǎn)品形狀得到了有效保證。

(2)650連軋機(jī)的一架孔型頂角半徑尺寸和一架、三架菱形孔型夾角尺寸修改后，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，軋件穩(wěn)定性明顯提高。在軋輥安裝正確的基礎(chǔ)上，扭轉(zhuǎn)問(wèn)題得到了根本解決。

3 結(jié)論

由于北滿特鋼軋鋼廠受原廠房狀況的影響，技改項(xiàng)目與新建項(xiàng)目相比受到一些限制。在現(xiàn)有條件下采用半連軋生產(chǎn)線軋制方鋼所遇到的問(wèn)題，通過(guò)不斷摸索改進(jìn)以及生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)新設(shè)計(jì)制作的650軋機(jī)方鋼一架入口導(dǎo)衛(wèi)，通過(guò)對(duì)操作失誤的糾正，徹底解決了對(duì)角線不合的問(wèn)題。

(2)更換軋輥時(shí)，必須保證650軋機(jī)二架和四架軋機(jī)的徑向調(diào)整，使軋制線不出現(xiàn)偏差。

(3)改進(jìn)后的菱形孔結(jié)構(gòu)尺寸與原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸相比，軋件的穩(wěn)定性得到了明顯提高。