基于圆钢表面质量提升的设备优化改造

2020-02-16王兴锐

山西冶金 2020年1期

王兴锐

（河钢宣钢二钢轧厂，河北宣化 075100）

1 应用背景和现状概述

宣钢精品棒材生产线于2014 年9 月正式投入生产使用。该产线是宣钢公司提升整体设备水平、调整产品结构、实现第三次跨越式发展的重点工程之一。该产线由中冶京诚、中冶南方的威仕炉工业公司、意大利达涅利公司负责工厂设计、加热炉、轧线工艺技术设计，全线的设备则由达涅利中国公司负责设计。该生产线的工艺设计、设备装备在我国目前国内工艺技术、自动化水平一流。设计产品包括直径Φ14 mm～Φ90 mm 的圆钢和Φ20 mm～Φ50 mm 的带肋钢筋，定尺长度为6～12 m。产品结构以圆钢为主，主要品种包括碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢等。该生产线在国内处于先进地位，具有运行稳定可靠、轧制的棒材质量高、经济效益高等特点。

随着宣钢公司“普转优、优转特”生产经营方针的落地实施，除了轧制45 号、40Cr、20Cr 等普通钢种外，主要轧制GCr15、20CrMnTi、35MnB、42CrMo 等的高附加值优特钢。但在这些优特钢生产[1]过程中，技术条件的制约、部分设备与生产现状不相适应的状况日益突出，在一定程度上影响了优特钢的开发和稳定生产。严峻的市场形势，对产品的表面质量提出了更高的要求，有些甚至高于国家标准。作为公司的炼钢生产[2]和品种钢冶炼示范生产线，抓圆钢生产质量，保证圆钢生产水平已经是刻不容缓的事情。

2 圆钢表面质量的设备影响因素分析

随着新品种、高附加值产品开发日益增多，技术条件制约着产线不能满足新的要求，设备在使用中逐渐老化，不能满足当前生产形式和宣钢精品战略的实施进程。如由于没有穿水控冷设施，在生产20CrMnTi 和CrMo 系列圆钢[3]的过程中，存在定尺剪切后通根弯曲的情况；成品前活套器在使用过程中的异常波动导致产品极易产生“葫芦钢”、波浪形弯曲现象；精轧后辊道距离长、辊子多，材质均为普通合金铸辊，耐磨性很差，造成轧后划伤点增多、维护工作难度大；轧件在导槽中运行时，尾部无支撑在重力作用下轻微向下弯曲，与落差小的导槽底板产生滑动摩擦而造成倍尺尾部的不规则划伤以及精轧后导槽侧面划伤；成品轧机进口导卫导轮材质硬度低，会发生导轮粘钢或磨损严重等问题，在产品表面产生压痕、凹坑、划伤等质量缺陷，严重影响产品表面质量；对齐辊道链轮原设计与工矿不匹配造成磨损、链条崩断等事故影响产品对齐效果；冷剪前疏形器辊道传动链条无张紧装置，长时间重负荷运转经常会出现链条脱轮的情况，影响乱钢梳理效果、增加检修强度；定尺机结构形式原始设计与生产现状不适应影响棒材定尺精度等，这些问题极大程度影响着产品的表面质量，也困扰和制约着生产顺行和设备的良好运行。因此，这些凸显的设备问题的优化和改进势在必行。

3 解决方案

3.1 辊道增加改善圆钢性能的穿水设备

增加穿水设施来改善圆钢组织性能[4]，才能达到恢复成品速度，提高20CrMnTi、CrMo 系列圆钢产量的目的。由原来的三、四泵站供水改造为150 泵站供水，这样供水端与用户本身有10 m 左右的落差，所以单台泵压力可以保证在0.7 MPa 左右，当需要穿水时，启动2 台供水泵，这样压力可以达到10 MPa，到达三棒作业区平台下方后，通过每一组后的110 kW的增压泵，可以将水压再次升高到15 MPa，这样四组穿水单独的能力都在15 MPa。穿水辊道分布于14架后两组和18 架后两组，由于穿水辊道分为14 架后第一组和第二组，18 架后第三组和第四组，这四组辊道对应四套增压泵，将14 号轧机后的两个水箱和18 号轧机后的2 个水箱均恢复并达到可投入使用状态，在轧制Φ20～Φ30 mm 规格产品时，投入14号后的两个水箱；而在轧制Φ32 mm～Φ48 mm 产品时，投入使用18 号的两个水箱，总水量不变。穿水辊道的设计与非穿水辊道采用交替控制，当穿水时将辊道通过液压驱动推到穿水辊道位置，当不穿水时再把辊道移回到非穿水轨道上。

3.2 空过辊道投入陶瓷耐磨辊

三棒所用空过辊道[5]辊子材质均为普通合金铸辊，耐磨性很差，单辊使用周期仅有3 个月，更换非常频繁。由于检修时间限制，日常更换只能选择磨损严重的辊子进行更换，每次更换数量也只有3～4 颗。同时由于更换后的新辊与旧辊之间存在一定的高度差，轧制小规格圆钢时容易使轧件产生弯曲，影响产品质量。另外，由于磨损严重的辊子不能及时更换，落槽严重，小规格和大规格圆钢交替轧制时，轧件与导槽底板进行剐蹭，表面形成不规则划伤。将导槽导辊材质改进为金属陶瓷耐磨辊，这种材质辊子耐磨性非常强且无需冷却水进行冷却，只要轴承润滑到位无损坏的情况下，辊子表面耐磨度较高，其过钢量能达到200 万t 以上。这种材质导辊造价虽然高，但其耐磨、使用周期长的特性不仅大大节省更换导辊时间，而且不会产生落槽造成产品表面划伤或压痕。为防止轧件在行走过程中与导槽侧壁剐蹭造成的划伤，设计两种导轮，一是普通形貌导轮，应用到裙板及上冷床前加速辊道；二是辊子两侧轮边加高加厚，U 型导轮，替代之前的V 型轮，导轮的两个U 型轮边要高出导槽侧壁约1～2 cm，将轧件限制在U 型轮中，有效防止轧件与导槽侧壁的剐蹭，杜绝划伤。

3.3 冷床对齐辊道辊子链轮结构优化

为了后续冷剪顺利定尺剪切，在冷床上的钢材分位放置并利用冷床齐头辊道传送至齐头挡板实现钢材头部对齐。在高温、氧化铁皮及粉尘等恶劣的现场作业环境下，冷床齐头辊道链轮及链条磨损较快，从而出现链条脱链、链条跳齿等现象。当磨损更甚时将出现链条崩断事故，影响产品质量及生产节奏。同时发生上述现象时设备维护难度水平高，备件等消耗大。因此，对冷床齐头辊道链轮及链条由单排改为双排，取得良好的效果。不仅现状得到了很好的改善，还降低了备件消耗，节省了费用，减轻了工人的工作强度，提高了现场作业水平。

3.4 定尺机结构形式改进

在确定成品的尺寸以后，定尺机移动定尺来改变产品的长度。轧制不同规格、不同类型的成品材时，定尺机移动定尺来对产品长度进行限制和调整从而控制成品的长度。原设计的定尺机锁紧装置的尾部有一套定尺液压缸，液压缸上部抱爪在液压缸伸缩的作用下夹在定尺条上以达到定位的功能。由于尾部的液压缸不能有效的控制抱爪，位置固定不好，因此在定材尺寸上定尺机会出现误差。同时，由于原设计定尺机的液压阀台位置的原因，定尺机动作频繁会使得阀台螺栓松动、阀台机构定尺误差较大，会发生漏油现象，阀体、液压缸、胶管更换频繁，故障多发，对产品质量有极大地影响。改进后，利用液压技术控制原理在定尺机两侧各安装两个轧机液压锁紧缸，利用液压原理使得压力和接触面积同时增大，实现精准定位。该次改造经过充分的研究、现场实现后在地面上制作阀台架同时胶管连接将整个阀台位置往下放，解决定尺机定位不准、整体来回摆动、污染现场环境等问题，降低了工人的劳动强度和维护工作量，节约了材料费用，同时也为新品种的开发和生产秩序正常提供了保证。