H型鋼生產(chǎn)線開(kāi)坯機(jī)對(duì)中及翻鋼裝置改造實(shí)踐

李文平，胡 洪，閆志文

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司，山西 長(zhǎng)治 046031）

首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱“首鋼長(zhǎng)鋼”）H型鋼生產(chǎn)線的關(guān)鍵工藝設(shè)備及技術(shù)皆從德國(guó)西馬克梅爾公司引進(jìn)，輔助設(shè)備由國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)后制造供貨，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為60萬(wàn)t。采用兩種異型連鑄坯BB1、BB2型為原料，主要生產(chǎn)鋼種有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、耐候鋼等，品種規(guī)格范圍HN250×125～HN500×200。從2007年投產(chǎn)以來(lái)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)開(kāi)坯機(jī)前后對(duì)中及翻鋼裝置存在一些問(wèn)題和缺陷，導(dǎo)致設(shè)備故障和事故發(fā)生率偏高，嚴(yán)重影響產(chǎn)線的產(chǎn)能提高和產(chǎn)品質(zhì)量的提升，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理及適當(dāng)?shù)母脑欤赃m應(yīng)日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的鋼材市場(chǎng)環(huán)境。1 H型鋼生產(chǎn)線軋機(jī)、對(duì)中及翻鋼裝置布置分析

1.1 軋機(jī)、對(duì)中及翻鋼裝置布置

首鋼長(zhǎng)鋼年產(chǎn)60萬(wàn)t H型鋼生產(chǎn)線在線共4套軋機(jī)，其中包括二輥可逆開(kāi)坯機(jī)1架，主要進(jìn)行異型連鑄坯BB1、BB2的粗加工軋制，提供滿足后續(xù)工序的半成品料；串列可逆軋機(jī)3架（包括萬(wàn)能粗軋機(jī)、軋邊機(jī)、萬(wàn)能精軋機(jī)各1架），主要對(duì)開(kāi)坯機(jī)來(lái)料進(jìn)行精加工軋制，并最終使成品尺寸滿足標(biāo)準(zhǔn)及顧客的要求。對(duì)中及翻鋼裝置布置于開(kāi)坯機(jī)前后，翻鋼裝置根據(jù)軋制工藝要求可將鋼坯進(jìn)行90°的翻轉(zhuǎn)，并輔助對(duì)中裝置進(jìn)行軋件橫移。對(duì)中裝置用于橫移軋件，以滿足開(kāi)坯機(jī)往復(fù)軋制時(shí)使軋件對(duì)正軋輥孔型，起引導(dǎo)軋件作用。軋機(jī)、對(duì)中及翻鋼裝置具體布置如圖1所示。

圖1 軋機(jī)布置示意圖

1.2 原有對(duì)中及翻鋼裝置主要技術(shù)參數(shù)

原有對(duì)中及翻鋼裝置主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 原裝置技術(shù)參數(shù)表

1.3 原有對(duì)中及翻鋼裝置運(yùn)行問(wèn)題

由于對(duì)中裝置與夾鉗式翻鋼機(jī)為緊湊式布置，推板長(zhǎng)度較短，約為2 500 mm，而翻鋼機(jī)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作依靠液壓缸驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作緩慢，特別對(duì)于長(zhǎng)坯料而言，鉗式翻鋼機(jī)與對(duì)中裝置不能使鋼坯實(shí)現(xiàn)有效的擺正，生產(chǎn)運(yùn)行中存在許多問(wèn)題：

1）因?qū)χ性O(shè)備小，無(wú)法保證軋件平直進(jìn)入軋機(jī)，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)坯機(jī)半成品料尺寸不穩(wěn)定，如果一支軋件的前、中、后的翼緣厚度較大，會(huì)造成部分規(guī)格的某一條腿無(wú)法充滿，如H500×200規(guī)格鋼種的操作側(cè)上腿充不滿，導(dǎo)致后續(xù)萬(wàn)能調(diào)整困難，有時(shí)甚至?xí)虿僮鱾?cè)上腿尺寸小而產(chǎn)生軋廢。對(duì)于H300系列的型鋼，則會(huì)造成明顯側(cè)彎，導(dǎo)致兩側(cè)翼緣偏差大，對(duì)矯直質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，對(duì)成品尺寸也會(huì)有一定影響。

2）由于開(kāi)坯機(jī)對(duì)中和翻鋼機(jī)分屬兩臺(tái)設(shè)備，動(dòng)作一前一后，每道次軋制時(shí)間長(zhǎng)，軋制節(jié)奏慢（如H200×200規(guī)格鋼種，開(kāi)坯機(jī)軋制節(jié)奏時(shí)間長(zhǎng)達(dá)175s），從而導(dǎo)致鋼坯溫降大。為了滿足萬(wàn)能軋機(jī)的軋制條件，鋼坯一直按溫度上限（不超1 280℃）進(jìn)行加熱，能耗相對(duì)較高；另外軋制速度不能提高，對(duì)產(chǎn)量提升制約明顯。

3）對(duì)中裝置及翻鋼機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、動(dòng)作頻繁，故障率較高，每月故障時(shí)間平均在450～600 min，占到全線故障時(shí)間的35%～50%，嚴(yán)重制約型鋼生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高，另外由于故障導(dǎo)致的軋廢也較多。

1.4 改造可行性分析

1）推床翻鋼機(jī)普遍應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外熱軋型鋼生產(chǎn)線上，不僅優(yōu)化了原有設(shè)備在推床本體、推拉桿、護(hù)板及翻鋼裝置等核心設(shè)計(jì)方面的不足，而且進(jìn)一步完善了設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行等方面的不足，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、合理，維護(hù)、安裝更方便。

2）開(kāi)坯機(jī)對(duì)中及翻鋼裝置改造為軋鋼廠型鋼作業(yè)區(qū)局部改造，通過(guò)在線機(jī)械設(shè)備、液壓及潤(rùn)滑設(shè)備、工藝管道、土建基礎(chǔ)、給排水管道和電氣設(shè)施等進(jìn)行核算，得出局部改造后均可滿足要求。

2 改造方案及實(shí)施

2.1 改造方案

相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期調(diào)研和論證，設(shè)計(jì)了如下改造方案：

1）將翻鋼機(jī)改造為電動(dòng)鉤式結(jié)構(gòu)，工作輥道、對(duì)中裝置均設(shè)在原區(qū)域，基本位置不變，只是對(duì)其結(jié)構(gòu)與尺寸有所調(diào)整；保持原軋制中心及標(biāo)高不變。分別將對(duì)中的兩個(gè)推板裝配布置在工作輥道的兩側(cè)，每個(gè)推板由1臺(tái)變頻調(diào)速電機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)一組傳動(dòng)軸上的2對(duì)齒輪齒條副，齒條分別安裝在2個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的推桿上，推桿通過(guò)緩沖裝置與推板聯(lián)結(jié)。通過(guò)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)兩個(gè)推桿的同步功能。

2）翻鋼驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶有編碼器，可根據(jù)不同的坯料調(diào)整翻鋼行程及檢測(cè)翻鋼鉤的位置；翻鋼鉤與鋼坯底面接觸的部分堆焊硬質(zhì)合金。

3）對(duì)中推床采用共直流母線變頻傳動(dòng)，翻鋼鉤采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。開(kāi)坯機(jī)區(qū)域內(nèi)采用PLC和機(jī)旁兩地操作方式控制，機(jī)旁設(shè)定為檢修模式。自動(dòng)控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O及DP網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)中推床及翻鋼鉤的傳動(dòng)和位置控制及開(kāi)坯機(jī)本體的自動(dòng)開(kāi)坯順序控制。

2.2 改造主要內(nèi)容

拆除原機(jī)前、機(jī)后對(duì)中裝置和鉗式翻鋼裝置，新上機(jī)前、機(jī)后電動(dòng)鉤式翻鋼裝置及推床；拆除原機(jī)前、機(jī)后工作輥道及部分延伸輥道，新上機(jī)前、機(jī)后工作輥道；將萬(wàn)能軋機(jī)延伸輥道末端的固定擋板向東平移5 m，從輥道末端向西加設(shè)產(chǎn)品延伸輥道鋼框架槽裝置1套，以用于萬(wàn)能軋機(jī)軋制加長(zhǎng)產(chǎn)品。

在開(kāi)坯機(jī)機(jī)后延伸輥道擺臂處和萬(wàn)能軋機(jī)機(jī)后輥道擺臂處，由于在軋鋼過(guò)程中擺臂處輥道承受頻繁沖擊，導(dǎo)致輥道基礎(chǔ)松動(dòng)、混凝土脫落，需拆除后進(jìn)行重新澆筑。然后再重新安裝輥道支座、輥道裝配機(jī)擺臂。

開(kāi)坯機(jī)操作室位于輸送輥道上方，生產(chǎn)中多次出現(xiàn)過(guò)軋件頂操作室的情況，存在極大的安全隱患，因此將其拆除后，在輥道南側(cè)重建一個(gè)。

2.3 改造后對(duì)中及翻鋼裝置主要技術(shù)參數(shù)

改造后對(duì)中及翻鋼裝置主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 改造后裝置技術(shù)參數(shù)表

2.4 改造實(shí)施

H型鋼生產(chǎn)線開(kāi)坯機(jī)對(duì)中翻鋼機(jī)改造項(xiàng)目于2022年3月1日開(kāi)始施工，4月20日熱負(fù)荷試車調(diào)試設(shè)備，一次性熱負(fù)荷試車成功，4月20日—4月底按現(xiàn)有的產(chǎn)品規(guī)格重新調(diào)試軋制程序，提升軋制節(jié)奏，且均一次性實(shí)現(xiàn)過(guò)鋼效果。

3 改造后效果

經(jīng)過(guò)2022年5月的一個(gè)月生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，改造后效果如下：

1）開(kāi)坯機(jī)軋后軋件料形規(guī)整、平直，輥道蓋板受到的沖擊減小、萬(wàn)能軋機(jī)咬入穩(wěn)定、沖擊小。

2）開(kāi)坯機(jī)軋制節(jié)奏時(shí)間：平軋工藝時(shí)間平均降低40 s，立軋需要翻鋼的工藝時(shí)間平均降低35 s。以H200×200規(guī)格鋼種為例，開(kāi)坯機(jī)軋制節(jié)奏時(shí)間從175 s降低至125 s。

3）軋制時(shí)間縮短，軋件在開(kāi)坯機(jī)軋制溫降減小，加熱溫度降低，平均爐溫可以降低40℃左右，開(kāi)坯機(jī)開(kāi)軋溫度由1 180℃降低為1 140℃。

4）故障停機(jī)時(shí)間減少，5月份H型鋼產(chǎn)線各種產(chǎn)品規(guī)格從熱負(fù)荷調(diào)試階段進(jìn)入改造考核階段，液壓故障發(fā)生2次，累計(jì)影響145 min（非改造內(nèi)容）；電氣故障降低50%，機(jī)械故障降低100%。

5）回爐坯、熱軋廢明顯減少，5月份回爐1支6.5 t，沒(méi)有熱軋廢，和2021年熱軋廢平均36 t相比，降低81.9%。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)開(kāi)坯機(jī)對(duì)中翻鋼機(jī)改造后，熱負(fù)荷試車一次性成功，與正常生產(chǎn)基本無(wú)縫銜接，改造達(dá)到預(yù)期效果，可為行業(yè)類似設(shè)備及產(chǎn)線改造提供借鑒！