西宁特钢小棒工程棒材轧辊间工艺设计要素探讨

摘 要：介绍西宁特钢小棒工程轧辊间主要设计特点，阐述轧辊间设计中应注意的问题，以提高轧辊间的设计水平，进而提高棒材车间的产品质量及产量。

关键词：棒材车间；轧辊间；工艺设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.003

1 概述

棒材广泛用于建筑、机械、汽车、船舶等工业领域，全国共59家钢铁企业可生产优钢棒材，共有轧机110条，设计总产能7701万吨。2016年全国棒材总产量为4542万吨，较2015年名义增长205万吨，同比增加4.7%。现有21条轧机可以实现普优共产，涉及产能1703万吨。[1，2]在持续推进改革、环保升级淘汰落后产能等一系列因素影响下，普转优产能转化结合优钢产能释放，促进了棒材项目的稳定良好运行态势。各大项目对主轧线的设计非常重视，却往往忽视轧辊车削，从而导致一些项目的轧辊间无法满足生产要求。

通过参加酒钢100万吨棒材项目、西林钢铁100万吨棒材项目、日照钢铁100万吨棒材等项目设计，对不同类型棒材轧钢厂轧辊间特点及设计中应注意的问题有比较直观的认识，结合西宁特钢小棒工程，总结棒材轧辊间工艺设计一些要点，供同类项目设计参考。

2 西宁特钢小棒工程项目概况

西宁特钢小棒材生产线采用短应力线轧机和PSM三辊减定径轧机，引进德国西马克公司技术和设备。生产产品为优质合金钢棒材，产品规格Φ16～100mm，设计产量为45万吨/年，是目前国内最先进的特钢轧线。工程配套建设较完备轧辊间，主要有轧辊加工、轧辊拆装，轴承清洗和辊环加工、辊环维护等设施。轧辊车间面积27m×108m，轨面标高15m；辊环加工间面积64m×7m（相对轨面标高6m）。承担主轧线上各类轧辊车削，轴承座维护，轴承清洗等任务。轧辊主要技术参数详见表1。

3 西宁特钢小棒工程轧辊间特点

西宁特钢小棒材生产线轧制产品规格范围广，轧机数量多与其他棒材项目比较，轧辊车削具有轧辊规格多，辊环磨削量大的特点。各项目产品规格及轧辊车削量详见表2。

4 轧辊间工艺设计要素

4.1 设备选择

4.1.1 主要设备选择

轧辊间最主要设备是轧辊车床，新轧辊的辊身精车、孔型加工和旧辊修复在轧辊车床上进行[3]。轧辊车床选型的规格根据轧辊的辊身直径和长度选用。选型的台数按不同规格轧辊分别计算。

N=PH/Yη

式中N为计算的轧辊车床数，台；P为同规格轧辊加工总根数，根；H为同规格轧辊加工工时，h/根；y为机床年工作小时，h；η为机床利用率，一般取0.85～0.9。加工台时指标H值与轧制产品的形状、尺寸和轧辊的材质、制造工艺有关，要综合考虑选取。

西宁小棒工程轧辊加工总根数约440根，辊环约2700个，总根数由轧机换辊周期决定，轧机换辊周期主要依据轧机供货商提供的数据，也要参考同类工厂的实际经验，并结合自身的特点进行确定。此外还考虑了在生产过程中的实际换辊情况，除正常换辊外其它换辊因素如计划换产品规格、事故辊等。轧辊加工时间根据轧辊的直径、辊身长度、孔型、材质，结合生产现场经验，各规格轧辊得出轧辊规格材质加工时间表详见表3。η机床利用率85%，y机床年工作小时约3820小时。根据以上数据小棒工程选用轧辊车床3台，辊环加工车床1台，碳化钨辊环磨床1台。

4.1.2 非标设备的配置

西宁小棒轧辊间作为现代化的工厂配置了操控先进的非标准设备。如轧辊轴承座拆装装置、轴承加热器、轴承/轴承座清洗机、轧辊台架及各种吊具，对于辊环修磨还应配置辊环分离装置、光学校验台、机架清洗装置、辊环存放架。其中，轧辊台架的设计应考虑各轧辊的周转量，轧辊的周转量应为3～4套，辊环的周转量应为4～5套。

4.1.3 起重设备的配置

起重机是轧辊间的主要设备之一，西宁小棒工程轧辊间除设置2台主起重机外，还在高速鋼辊环加工区域和碳化钨辊环修磨区域分别设置专用起重机，这样既可方便局部工段的物料加工和运输，也可减少车间的主起重机数量，避免主起重机相互干涉并节约投资。

4.2 工艺布置

设备布置主要考虑尽可能减少工件搬运距离，减少搬运过程中跨越设备[4]。

4.2.1 轧辊车床布置

轧辊车床属于重型机床，一般采用单行横向排列，轧辊车床布置在靠近厂房一侧即远离轧机一侧以减少轧线震动对轧辊车床的影响，并注意布置在起重机吊钩极限范围内，以便轧辊吊装及运输，这一点在车间面积较紧张时尤其需要注意。

4.2.2 非标设备布置

非标设备如轧辊轴承座拆装装置应布置在靠近轧机一侧，轧辊总成由过跨车运入轧辊间便可直接吊运至相对应的轴承座拆装装置上进行拆卸，以减少运输的距离。轴承/轴承座清洗机应布置拆装装置附近，拆卸后的轴承座吊运至轴承座清洗机进行清洗维护，轴承/轴承座清洗机运行时会产生一定烟气虽有通风设施处理但尽量布置在车间端部利于排风的位置。

4.3 辊环维修间与辊环加工间的布置

辊环维修间是西宁小棒工程特有的辊环机架装配专用车间，因轧线采用西马克PSM三辊减定径轧机，减定径机架内为三个辊环120°分布，需将辊环从机架内拆卸进行孔型修磨，拆卸后的机架进行清洗，修磨好的辊环要重新装入机架内，所以为辊环装配设计了专用的维修间，维修间布置在与PSM三辊减定径轧机相邻的跨间，换辊小车辊道伸入辊环加工间内进行机架更换。为保证装配好的机架精度不变，辊环维修间设在与轧线同高度+5m平台上。在车间设计过程中要特别考虑保证校验后的机架精度，避免远距离吊运。辊环维修间内配置了辊环分离装置、光学校验台、机架清洗装置、辊环存放架等。辊环维修间布置详见图1。

辊环加工间也是小棒工程特有的专用辊环修磨、车削车间，辊环装配间需在+5m平台上与PSM轧线紧邻不利于保证辊环修磨、车削设备的运行，因此分离出辊环加工的功能在轧辊加工间内（±0.00地坪上）设计了专门辊环加工间。在辊环维修间内拆卸下的辊环吊运至辊环加工间进行修磨和车削，修磨、车削好孔型的辊环吊运回辊环维修间与清洁维护后的机架进行装配校验。辊环加工间内配置了碳化钨辊环磨床、高速钢辊环车床、金刚石砂轮修整机等，碳化钨材质辊环需用碳化钨辊环磨床进行修磨，高速钢材质辊环需用辊环车床进行车削。辊环加工间布置详见图2。

5 结论

对于打造现在钢铁企业，建设一流钢企，提供棒材优质设计服务，棒材轧辊加工间的设计，需要注意以下几个方面：

（1）轧辊间最主要设备选型及计算，需结合经验实现轧辊车床选型及精确计算；

（2）轧辊车床加工台时指标H值与轧制产品的形状、尺寸和轧辊的材质、制造工艺有关，要综合考虑选取；

（3）轧辊加工时间根据轧辊的直径、辊身长度、孔型、材质，结合生产现场经验，各规格轧辊得出轧辊规格材质加工时间；

（4）轧辊车床一般采用单行横向排列，布置在靠近厂房一侧即远离轧机一侧以减少轧线震动对轧辊车床影響，并注意布置在起重机吊钩极限范围内，在车间面积较紧张时尤其需要注意；

（5）现代化小棒轧辊间需配置必要的操控先进的非标准设备；

（6）一定要在设备选择和工艺布置上精心考虑，根据项目实际情况选择适当的工艺设备并合理布置，使轧辊加工间满足轧线生产要求，为轧线及时提供合格的轧辊。

参考文献：

[1]俞誓达，陈菡.我国轧辊业现状及发展中应重视的问题[J].钢铁，2007（07）：1-6.

[2]2016年优特钢市场回顾及2017年行业展望[OL].我的钢铁网.[2017.1.11 ].http：//gc.mysteel.com/17/0110/17/419C9E3521874AA2.html.

[3]苗利河.棒线材用高速钢轧辊的孔型加工工艺[J].轧钢，2008（02）：70-72.

[4]罗庆革，骆胜东.高速钢轧辊加工工艺优化[J].柳钢科技，2015（05）：44-45.

作者简介：邱实（1985-），女，内蒙古人，硕士研究生，工程师，从事工程设计。