矿用36U型钢热修复生产线的升级改造

2014-07-25高洪岩

山西煤炭 2014年10期

高洪岩

（辽宁通用煤机装备制造股份有限公司，辽宁调兵山 112700）

铁煤集团小康煤矿正在使用的第一套36U型钢热轧修复生产线由鞍山重型机械有限责任公司设计制作。山东能源龙口集团北皂煤矿，根据提出的技术要求，原有的生产线无法满足该矿使用，必须升级改造。为此，铁煤联发公司与辽宁通用煤机装备制造股份有限公司合作研制第二套U型钢热轧修复生产线，实现该矿所需。

1 原有生产线的简介

1）研制背景。U型钢支护适用于软岩、地压大且不稳定、围岩变形量大，断面小于12 m2的巷道。36U型钢在小康煤矿、大强煤矿等广泛应用。使用过程中，U型钢可塑型支护受巷道内各载荷作用，部分支架出现失稳破坏现象，主要表现：弯曲、断裂、局部起褶等；经过时间积累，出现问题的U型钢支架堆积如山。有些支架损坏程度不大，通过修理，消除局部缺陷，尚可重复利用，节支降耗。为此，铁煤联发公司与鞍重公司合作研发的第一套36U型钢修复生产线问世。

2）生产线的组成及功能。第一套生产线主要针对铁法煤业集团各矿用的36U型钢设计，仅能进行一种半径的36U型钢热修复，主要有上料区域、加热区域、下料区域、喷淋区域、水泵站、液压泵站、电控站、整形区域、退料区域、移料区域组成，见图1。为了提高生产效率，生产线采用连续作业方式，工艺为：来料→加热→夹持→翻转→热处理→整形→成品下线。

图1 原有生产线的设备组成图

2 升级改造的主要内容

为符合龙口北皂煤矿的实际需求，参照已有的设计经验和国内钢铁、冶金、材料等相关行业的实际经验[1-6]上再对原有的第一套36U型钢修复生产线进行升级改造。

1）矿方要求该生产线必须具备以下功能：①具备36U型钢校直作用，校直后不得有扭曲现象。②校直的36U型钢不进行热处理、自然冷却，以便冷压弯曲加工。③圆弧型36U型钢棚的弯曲半径，须在R1.85 m、R2.03 m、R3.31 m之间进行快速调节。④修复后的36U型钢进行热处理，硬度达到HB240～270。

2）扩展加工能力：由原来的只能修复1种圆弧半径的36U型钢，扩展到可以修复3种圆弧半径的36U型钢，并有36U型钢校直功能。改造的主要内容有：①主轧机共有7个轧辊。原来主轧机的7个轧辊中，有6个水平位置是固定不动的，只能用垫片进行间隙微调。为能适应不同圆弧半径的36U型钢修复，对主轧机轧辊的固定方式重新设计，见图2，使每个轧辊都单独与1只液压油缸相连，液压油缸的另一端固定在主轧机上，使轧辊变为可移动式。通过液压油缸带动轧辊，进行7个轧辊的相对位置调整，从而实现轧制修复不同圆弧半径36U型钢的功能。②生产线布局：为实现轧制修复3种圆弧半径的36U型钢和校直功能，生产线布局进行改动，见图3，使7、8、9、10号件由原来的固定不动，转变为可整体逆时针转90°，以便36U型钢校直时，生产线可正常使用。

图2 主轧机改造前（左图）和改造后（右图）对比

图3 主轧机改造前（左图）和改造后（右图）对比

3）改变加工工艺。对应矿方要求，生产线加工工艺改造为3种：①顶、底拱的修复工艺：待修复的U型钢通过叉车转入待修复料堆放区，通过左右2个工人将每段U型钢放置到2号件上料皮带机上；此后启动皮带机滚筒，将U型钢运到4号件上料托辊组上；然后运行上料托辊组，将U型钢运送到6号件加热炉门前；通过挡料装置将待修复的U型钢限位，打开加热炉炉门；再后通过5号件上料推钢机，将U型钢推到加热炉内加热；加热至900℃左右后，依次出炉轧制。加热好的料，打开加热炉的另一侧炉门，由2个工人依次勾取，落到17号件出料托辊组后，依次经过16号件下料托辊组2和15号件喷淋托辊组2后，通过14号件夹持送料辊进入13号件7辊轧机进行整形修复。经过往复3次修复后，通过10号件喷淋托辊组1到达喷淋位置，由9号件喷淋装置喷淋6～8s，然后通过7号件下料托辊组1，由挡料装置限位后，操作8号件链式下料移钢机，将修复好的U型钢移出轨道，落到特制的接料货架上，货架落满后，采用叉车运走。②腿的修复工艺：整形修复及其之前的工艺过程同上述，36U型棚腿经过往复3次修复后退出7辊轧机，再通过15号件喷淋托辊组2到达喷淋位置，由该位置的喷淋装置喷淋6～8 s，然后通过16号件下料托辊组2，使U型钢停留在适当位置，操作16号件所在位置的链式下料移钢机，将修复好的U型钢移出轨道，落到特制的接料货架上，货架落满后，采用叉车运走。③U型钢校直：需要进行生产线的简单变换，将7、8、9、10号件整体逆时针转动45°，其他修复工艺同上述。

4）其他细节改造。①缩短运行辊道长度：原有生产线加热炉与轧机之间的辊道过长，运送时间过长，到达7辊主轧机时工件温度已经降低很多。为此，新的生产线缩短了这段运行辊道的距离。②轧辊与轴的结构优化：原有生产线轧辊和轴是一体式（不可拆卸）。一旦轧辊损坏、必须整体更换，既不便拆卸，又浪费成本。新的生产线轴与轧辊是分体的，采用平键联接，轴坏换轴、辊损坏换辊，不但易于拆装，而且成本也低。③高温部位的轴承润滑：原有生产线辊道在加热炉附近的轴承，长期高温烘烤，普通的锂基润滑脂已经不能正常使用，这些部位的轴承基本处于干磨状态。新的生产线考虑到这个因素，对高温部位的轴承润滑采用进口LUPIM BE-800H石墨高温润滑脂，可耐受800℃以下的高温考验。④辊道电机防水问题：原有生产线辊道电机安装后，接线盒在电机下面，喷淋后的水顺着电机外壳流入到接线盒里，易造成漏电等不安全隐患。新的生产线采用接线盒在电机侧面安装方式，将电机的防护等级提高（由IP55提高至IP56）。⑤车间烟尘的处理：采用煤气发生炉提供热源，开始运行时，车间内烟尘弥漫，工作环境恶劣，喷淋也易造成烟尘的挥发和扩散。为了符合环保要求，新的生产线喷淋、加热炉门口等特殊位置，均设计有集气和除尘装置。

3 持续改进内容

按照PDCA循环，未来的36U型钢修复生产线还将改进如下工作：①加装传感器、控制器，实现生产线的自动化，取代人工，特别是要逐步取代高强度的体力劳动。②进一步扩展生产线的加工能力，不仅局限36U型钢，其他U型钢乃至其他型材（工字钢、槽钢等）也都能够适用。③生产线上要使热修复和冷修复有机结合，并对变形较大的型材也能进行修复。④将现有煤气发生炉和加热炉提供热源优化，争取中频炉进行加热，减少对环境的污染。