异型生产线钢板桩生产工艺优化与设备改造

李 亮

(山钢股份莱芜分公司型钢厂，山东 菜芜 271104)

型钢厂现有大型、中型、小型和异型四条H型钢生产线，其中异型生产线是落实国家钢铁产业政策，适应供给侧结构性改革，也是落实“两化”战略目标而自主改造的单体工程项目。该产线为连铸—冷送冷装—连轧短流程生产工艺，主要生产钢板桩、门架槽钢、欧标槽钢、双头球扁钢、电力角钢以及少量H型钢等异型产品。其中钢板桩产品是带有锁口的一种型钢，其截面有直线形、U形及Z形，有各种大小尺寸及联锁形式。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；防水性能好，可在深水中施工；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用。

1 现状分析

1.1 钢板桩生产的成材率低

统计异型生产线两种钢板桩规格自2017年下半年生产的成材率。PU400*125钢板桩平均成材率为88%，PU400*170钢板桩平均成材率为89.01%，相比津西钢铁等国内同类产品的成材率还有较大差距。进一步统计分析，成材率低的主要原因是中间废和锁扣超差。中间废包括两类：精轧堆钢与BD废钢，两者都能造成整支轧件报废；锁扣超差直接判废，是轧后检废的主要原因。

1.2 单套轧辊轧制量低

根据数据统计和经验摸索，异型生产线轧制SPU400钢板桩时轧辊粘钢、老化现象严重，轧制量到500t时轧件表面质量就得不到保证。只能通过采用在线修磨轧辊的方式适当延长单套轧制量。2017年钢板桩轧辊实际消耗量为210元/t钢，轧辊消耗同比国内同类规格生产明显偏高。

1.3 轧辊在线修磨时间长

钢板桩生产期间为确保轧件表面质量，需要定期对精轧轧辊进行在线修磨，统计2017年下半年精轧轧辊在线修磨时间为120min/套。以平均每月轧制10套计算，轧辊月度在线修磨时间达到1200min。

2 优化及改造方案

2.1 工艺优化

2.1.1 修改BD孔型，减轻后期道次切分不均匀产生的中间轧废

BD1孔型由箱型孔与切分孔组成。首先在箱型孔中对320x410方坯进行高向压下，然后送入切分孔切分出两条均匀一致的腿，但在方坯咬入切分孔时，坯料下腹板变形剧烈，使得方坯在孔型中晃动从而产生扭转，无法再进行后续轧制。因此，将BD1的箱型孔改为集开坯与切分双功能于一体的预切分孔，在下辊增加一个高度20mm的凸台，既保存了开坯高向压下的作用，又增加了预先切分料型的作用，使得轧件在咬入切分孔时，正好卡在切分孔的下辊顶部，从而将轧件正确地咬入孔型，保证了两侧腿的一致性，减少了因两侧料型不均匀造成的扭转轧废。

2.1.2 优化压下规程，减轻轧件扣头造成的中间废品

在BD1轧制第3道次时，出现严重的扣头，不仅对设备造成极大的损伤，也会对下道次的咬入造成影响。针对这个问题，通过减小该道次压下量，增大前后道次压下量的方法，减轻轧件扣头现象。

2.1.3 规范调整方法，减少废品量

针对现场不同的轧制状况分别制定相应的调整思路，减少废品量。

钢板桩锁口大是钢板桩最主要的尺寸缺陷，通过分析锁口大产生的主要原因为：BD来料切分不正导致一侧料大一侧料小；精轧机组堆拉关系不善，轧件拉钢造成锁口大；轧制规程设定不合理，压下量分配不均；轧机装配缺陷，一侧辊缝大，一侧辊缝小；轧辊异常磨损。规范调整方法：保证轧件在BD切分孔中正确被切分，并保证料型充满度好。改善轧件在精轧机组的堆拉关系，在条件许可的情况下，可采用微堆轧制。适当压下延伸孔压下量，放开控制孔辊缝。适当压下最后一道次辊缝。单侧锁口大时，可调整前面道次轴向或者放开BD2最后一道次、S1和S2压下量，保证两侧料型不致偏差太大。改善轧辊冷却条件，加大上、下辊侧壁冷却力度。

锁口凹坑是钢板桩生产频繁出现的表观缺陷，一般出现在两侧锁口底部，沿轧制方向分布，呈通条出现，形状不规则。分析产生的主要原因为：辊系轧制线过低，或中间辊道设定高度高；轧件扭转，导致锁口底部剐蹭中间辊道。规范调整方法：调整中间辊道高度，或在入口处加护板。修磨结成瘤子的中间辊道。调整压下规程和轴向，减轻或消除轧件扭转。

2.1.4 固化加热制度与轧制管理规定，减少低温钢造成的中间废品

由于BD2末道次轧制负荷及精轧机组负荷较大，加热炉按照1300℃上限进行控制，确保轧制顺行。其他加热工艺制度和停轧降温制度按照Q345B钢种执行。炉温允许波动±10℃。

针对该规格轧制负荷大造成断辊问题，车间下发生产管理规定，严禁轧制低温钢，在生产节奏、剔钢条件等方面明确了相关的要求。

2.2 设备改造

2.2.1 优化推床开口度，保证轧件咬入准确

BD推床是开坯轧机重要的辅助设备，具备辅助轧件咬入和微矫正轧件的功能，推床开口度是其主要的工作参数。如果开口度过大，会造成轧件咬入不正和无法矫正轧后产生的侧弯，如果开口度过小，会造成入口推床夹住轧件和轧件撞击出口推床，因此设定合适的推床开口度对轧制出正确的料型至关重要。通过现场跟踪，逐步优化各个道次的推床开口度，最终实现轧制的稳定。

2.2.2 完善辊道自控系统，确保轧件输送能力充足

在钢板桩生产时，往往在BD1第三道次时出现辊道运不动轧件的问题，这时需要操作人员手动干预，以辊道的最大速度才能将轧件喂入轧机，如果发现不及时很容易因钢温低而不得不剔除轧件，对产线的指标提升和生产的顺行造成很大的影响。为此，对辊道速度自控系统进行优化改造，由原来的统一速度设定改为分道次独立设定，实现了每道次的抛钢速度修改，降低辊道担钢的风险。

2.2.3 加大辊道面与辊道盖板高度差，减少辊道担钢产生的中间废品

钢板桩为异型断面型材，轧制时不均匀变形很容易造成轧件翘扣头，这样就使得辊道不能完全接触轧件，自然形成辊道带不动轧件的现象。因此，采取降低BD1机后延伸1辊道盖板高度，将其与辊道面相对高度差由原来的20mm扩大到50mm，即使轧件有翘扣头现象也不妨碍辊道与轧件充分接触带动轧件，有效降低了弯曲轧件端部担辊道盖板的风险，避免BD中间废钢。

2.2.4 精轧导卫盒子升级改造

针对钢板桩轧制时精轧咬入不正出现堆钢的问题，对精轧机进口导卫进行改造：在现在的导卫系统基础上，在进口导卫盒内下卫板上加装一个小导卫，赋予其一个对来料内侧壁导向、热矫双重功能，实现精准导入，避免轧件咬偏。

2.2.5 轧辊冷却系统优化改良

通过现场跟踪每套下线轧机的轧辊磨损情况，发现精轧孔系两侧磨损严重不均，不能满足正常的轧制，这也是轧件扭转咬腿堆钢的主要原因。针对这一问题，根据各个轧辊的形状对原有通用轧辊冷却水管进行改造，将原来的部分冷却系统升级为全面冷却系统，保证轧辊磨损的均匀性；同时，安装轧辊刮刀，及时清除轧辊表面的粘钢，减小轧辊摩擦力，防止粘钢加剧磨损不均。

3 实施效果

通过修改孔型、优化压下规程、规范调整方法、固化加热制度和轧制管理规定等工艺优化手段，优化推床开口度、完善辊道自控系统、导卫升级改造及改良轧辊冷却系统等设备改造技术，成功达到了钢板桩生产的成材率和单套轧辊轧制量大幅度提升，轧辊在线修磨时间为零的效果，取得了较大的经济效益。