鋼板樁導(dǎo)衛(wèi)板優(yōu)化與改進(jìn)

供稿|王君珂，劉楊，楊洋，蘇磊，齊冬生 / WANG Jun-ke, LIU Yang, YANG Yang, SU Lei, QI Dong-sheng

內(nèi)容導(dǎo)讀

文章對河鋼唐鋼型鋼廠大型生產(chǎn)線生產(chǎn)的3#、4#鋼板樁系列型鋼導(dǎo)衛(wèi)板使用情況進(jìn)行分析，并提出了改良導(dǎo)衛(wèi)裝置、優(yōu)化調(diào)整方法、設(shè)計(jì)導(dǎo)衛(wèi)板共用方案等措施。優(yōu)化改進(jìn)導(dǎo)衛(wèi)板后，有效地改善鋼板樁產(chǎn)品質(zhì)量，提高導(dǎo)衛(wèi)板的使用壽命，簡化導(dǎo)衛(wèi)裝配流程，降低生產(chǎn)成本。

鋼板樁是可以自由組合形成一種連續(xù)緊密的擋土或者擋水的鋼結(jié)構(gòu)體，具有良好的市場前景。型鋼導(dǎo)衛(wèi)裝置可以有效使軋件按一定的順序和正確的狀態(tài)在孔型中軋制[1]。為保證型鋼產(chǎn)品順利軋制生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高精度尺寸控制，需要設(shè)計(jì)合理實(shí)用的導(dǎo)衛(wèi)裝置。本文通過工藝優(yōu)化和控制，提高導(dǎo)衛(wèi)板的使用效果，延長導(dǎo)衛(wèi)板使用壽命，有效降低鋼板樁生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品回饋市場，提高企業(yè)競爭力。

設(shè)備概況及存在問題

目前大型型鋼生產(chǎn)線采用二輥可逆式開坯軋機(jī)2架、可逆水平二輥精軋機(jī)1架、單道次精軋機(jī)1架進(jìn)行軋制生產(chǎn)，產(chǎn)品以大規(guī)格角鋼、高強(qiáng)U型鋼、電極扁鋼、鋼板樁、方鋼為主。為適應(yīng)市場新形勢，在型材激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，型鋼廠開發(fā)生產(chǎn)3#、4#鋼板樁型鋼。鋼板樁廣泛應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)施工，具有高效、便捷、安全的特點(diǎn)，是地基項(xiàng)目水利工程的高效、環(huán)保型建筑鋼材[2]。在軋制生產(chǎn)鋼板樁時(shí)，導(dǎo)衛(wèi)板需要引導(dǎo)軋件穩(wěn)定進(jìn)出軋機(jī)，保證軋制順利。大型線原導(dǎo)衛(wèi)板采用組合式設(shè)計(jì)，其中BD2、F1軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)板結(jié)構(gòu)主要由1塊組合下衛(wèi)板、1塊上衛(wèi)板、2塊導(dǎo)板組成，見圖1。

此類導(dǎo)衛(wèi)板在生產(chǎn)過程中的主要問題有：

(1) 下衛(wèi)板采用組合式設(shè)計(jì)，中間大衛(wèi)板與兩側(cè)小衛(wèi)板之間采用軸固定方式，導(dǎo)致組合衛(wèi)板無法實(shí)現(xiàn)兩小衛(wèi)板左右調(diào)整，實(shí)際安裝過程中發(fā)現(xiàn)組合下衛(wèi)板縫隙過大，軋件一旦有下軋趨勢，易發(fā)生卡入衛(wèi)板縫隙情況，造成不必要的甩鋼，鋼料下軋時(shí)小衛(wèi)板磨損嚴(yán)重。

(2) 上衛(wèi)板無法有效引導(dǎo)軋件進(jìn)入軋機(jī)，上衛(wèi)板與軋件接觸部分主要由斜線段、過渡圓弧、平線段三部分組成，在實(shí)際生產(chǎn)過程中上衛(wèi)板開口角度與平段部分長度配比使用不合適，易產(chǎn)生卡鋼和軋件傾斜事故。

(3) 左右導(dǎo)板間距取決于上一道次軋件寬度，即使是同一根軋件，頭、尾、中間各部位的寬度也存在較大變化，頭尾較寬[3]。因此，現(xiàn)場導(dǎo)衛(wèi)需要根據(jù)實(shí)際軋件情況調(diào)整導(dǎo)板，原導(dǎo)板無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)整，需將軋輥抽出方可調(diào)整，嚴(yán)重影響生產(chǎn)順行。

(4) 軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)板屬于消耗工藝件，在生產(chǎn)時(shí)導(dǎo)衛(wèi)板達(dá)到使用極限時(shí)需要進(jìn)行及時(shí)更換，原導(dǎo)衛(wèi)板采用單道次孔型獨(dú)立設(shè)計(jì)，K1~K6孔分別對應(yīng)單獨(dú)一套導(dǎo)衛(wèi)板，導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)備件制作周期長，生產(chǎn)成本高。

原因分析及改進(jìn)措施

下衛(wèi)板優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1) 原兩側(cè)小衛(wèi)板與大衛(wèi)板間采用軸連接方式固定，此種固定方式導(dǎo)致了大衛(wèi)板與兩側(cè)小衛(wèi)板間空隙過大，鋼料下軋時(shí)的主要受力位置正處于縫隙位置附近，容易產(chǎn)生鋼料卡入導(dǎo)衛(wèi)板事故。同時(shí)，小衛(wèi)板會(huì)因鋼料軋出時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)而翹起，造成甩鋼事故，見圖2。為保證衛(wèi)板的使用效果，將衛(wèi)板的裝配方式更改，選擇獨(dú)立裝配小衛(wèi)板結(jié)構(gòu)。獨(dú)立裝配設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮小衛(wèi)板的強(qiáng)度，以此為基礎(chǔ)優(yōu)化小衛(wèi)板的對應(yīng)形狀，對小衛(wèi)板的寬度進(jìn)行有效加寬并運(yùn)用布爾運(yùn)算設(shè)計(jì)彎曲符合孔型的3D圖紙，見圖3。

(2) 在鋼板樁軋制過程中，由于鋼板樁的斷面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，鋼料各道次腹板與翼緣壓下量不同，頭部會(huì)產(chǎn)生20 cm左右的“鋼料頭”。這種頭部鋼料會(huì)與中間衛(wèi)板端部直接接觸，鋼料頭部有時(shí)會(huì)出現(xiàn)下軋的狀態(tài)，為了防止鋼料軋入下衛(wèi)板端部，發(fā)明設(shè)計(jì)入口誘導(dǎo)裝置，見圖4。通過引導(dǎo)裝置(1和2)與優(yōu)化導(dǎo)衛(wèi)板的配合，保證了鋼料穩(wěn)定進(jìn)入軋機(jī)。

(3) 在衛(wèi)板設(shè)計(jì)過程中，軋輥與衛(wèi)板之間接觸部分同樣重要，見圖5。其中，a表示槽底與衛(wèi)板上表面的距離，b表示衛(wèi)板的上表面到衛(wèi)板尖端的距離。在進(jìn)口衛(wèi)板設(shè)計(jì)時(shí)，一般a、b取值5~10 mm。鋼板樁咬入時(shí)腹板先進(jìn)入軋輥孔型，為了防止卡鋼要保證有足夠的開口度，同時(shí)盡量防止因裝配不夠精確導(dǎo)致軋輥軋到衛(wèi)板，因此a取20 mm，b取5 mm。

上衛(wèi)板優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)后鋼板樁上衛(wèi)板與軋件接觸部分主要由斜線段、過渡圓弧、平線段三部分組成，斜段部分可以使軋件向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入孔型，過渡圓弧可以防止軋件刮傷，平線段部分同下衛(wèi)板共同配合扶正軋件穩(wěn)定進(jìn)入軋機(jī)，通過上衛(wèi)板和下衛(wèi)板的共同配合，可以減弱咬鋼時(shí)軋件產(chǎn)生傾斜趨勢，使軋件順利進(jìn)入軋機(jī)，見圖6。

導(dǎo)板優(yōu)化設(shè)計(jì)

左右導(dǎo)板間距取決于上一道次軋件寬度，即使是同一根軋件，頭、尾、中間各部位的寬度也存在較大變化，頭尾較寬[3]。因此，現(xiàn)場導(dǎo)衛(wèi)人員需要根據(jù)實(shí)際軋件情況調(diào)整導(dǎo)板，原導(dǎo)板螺栓固定采用下固定式，在裝配軋機(jī)上后無法左右橫移導(dǎo)板，影響軋制效果。為此，將兩側(cè)導(dǎo)板設(shè)計(jì)為整體螺栓固定式，通過調(diào)整導(dǎo)板上固定螺母去實(shí)現(xiàn)快捷調(diào)節(jié)導(dǎo)衛(wèi)，見圖7。

導(dǎo)衛(wèi)的適用性和共用性改造

在生產(chǎn)過程中，原設(shè)計(jì)導(dǎo)板只能一塊導(dǎo)板對應(yīng)單一孔型，造成了一旦導(dǎo)板損壞時(shí)將無法保證及時(shí)有效補(bǔ)充備件，同時(shí)影響了生產(chǎn)準(zhǔn)備、裝配效率。針對以上問題，對各道次導(dǎo)板與軋輥接觸圓弧進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，在保證導(dǎo)板作用時(shí)，選取最大的輥徑設(shè)計(jì)共用導(dǎo)板，解決共用性、適用性不強(qiáng)的問題。共用設(shè)計(jì)后也有效地降低了生產(chǎn)工藝備件的設(shè)計(jì)成本。

結(jié)束語

優(yōu)化設(shè)計(jì)后導(dǎo)衛(wèi)板結(jié)構(gòu)更適合現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)要求，對重點(diǎn)位置的強(qiáng)化解決了導(dǎo)衛(wèi)板使用壽命短的問題；鋼板樁導(dǎo)衛(wèi)板優(yōu)化的方法同樣適用于型鋼兩輥可逆軋機(jī)要求，為其他品種鋼導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。