大規格角鋼滾動導衛設計與應用

蘇 磊， 楊 洋， 安海春， 張海生， 王君珂， 劉 楊， 劉 凱

（河鋼集團唐鋼公司， 河北 唐山 063000）

在大規格角鋼軋制過程中，傳統的成品孔入口導衛一般是滑動導衛，該導衛共用性強，但是限于其形式，極容易使成品產生刮傷缺陷，在實際生產過程中需要頻繁打磨側導板，導板磨出溝后需要經常更換，一般過鋼量超不過500 t，嚴重影響生產節奏，且工人勞動強度很大。目前，滾動導衛在棒材連軋機組使用較為普及，大部分角鋼廠家仍使用的是滑動導衛，只有少數廠家在軋制16號以下中小規格角鋼時，成品入口使用了滾動導衛。唐鋼大型線主要生產18～30號大規格角鋼，針對生產中使用滑動導衛的各種缺陷問題，設計了大角鋼成品入口不同厚度共用滾動導衛，有效提高了產品質量和生產節奏，使成本大幅降低，提高了經濟效益。

1 唐鋼大型線角鋼生產概況

唐鋼大型線于2011年2月25日投資建設，2012年3月熱試成功，2013年正式投產，年設計生產能力50萬t[1]。大型線主要產品有18～30號大規格等邊角鋼、400系列鋼板樁、40U礦用型鋼、電極扁鋼、方鋼等，其中角鋼產量占總產量的70%以上，是大型線的支柱產品。大角鋼生產，各架次出入口，全部采用滑動導衛。滑動導衛結構簡單，制造成本低，調整方便，但易造成刮溝，造成腿長不穩定，成品腿端刮傷，不利于產品質量和生產效率的控制和提高[2]。

2 生產中存在的問題

大型線角鋼成品入口滑動導衛的使用對產品質量的影響十分大，原有的滑動導衛結構，分為帶下托板的左右導板及用于將導衛固定在軋機牌坊橫梁上的夾板盒子。角鋼軋制時，左右導板夾持角鋼左右兩腿，下托板拖住角鋼平線段將軋件導進軋槽[3]。這種導衛調整起來比較簡單，共用性也比較強，但存在著以下問題：

1）由于靠左右導板控制軋件走向[4]，因此導板與鋼料長期接觸，造成磨損嚴重，易刮出深溝，從而造成角鋼腿端斷續刮傷，需經常人工打磨導板。

2）薄規格向厚規格調整時，由于調整后成品前鋼料比軋薄規格時造成的導板溝大，會造成腿端嚴重刮傷，必須更換導板，嚴重影響了軋制效率。

3）隨著導板的磨損，左右導板與鋼料接觸的部位逐漸變寬，需要頻繁調整夾板盒子的螺絲，以確保能夠抱住軋件，使軋件穩定地進入軋槽，職工勞動強度非常大。

4）為了能夠調整導板寬度，左右到板之間使用的是有彈性的木片，在軋制方向上隨著時間的推移，由于木片受力不均，導板間的寬度很不穩定，造成成品腿長尺寸波動較大，尤其是頭尾波動最大，產生廢品的情況時有發生，嚴重影響了產品質量。

3 傳統角鋼滾動導衛的問題與分析

傳統小規格角鋼滾動導衛由上、下滾動導輪與導輪盒子組合而成，上下導輪形狀與上一道次的鋼料形狀吻合，通過上、下導輪將軋件抱住，軋制過程中導輪隨著軋機轉動，使得導輪摩擦均勻，消除了成品刮傷隱患，同時調整剛料厚度時，只需調整頂蓋螺絲的寬度即可，因此調整次數比滑動導衛明顯降低。但大規格角鋼生產以鐵塔電用角鋼為主，經常每種厚度一次性軋制量只有幾百噸，導衛更換依舊比較頻繁。主要是大規格角鋼厚度范圍比較大，為保證成品腿長精度，同一型號不同厚度角鋼成品前孔型尺寸需分別設計，否則產品質量無法保證[5]，例如：250角鋼厚度范圍為18～35 mm，成品前孔型分為18～22 mm、24～28 mm、30～35 mm 三種形狀孔型，而滾動導輪只能與一個孔型相匹配，無法共用，有時一個班就需要換兩次導衛，嚴重制約了生產效率。而且由于單重較大，初次設計的由上、下兩個導輪組成的夾持方式十分不穩定，導致成品腿長尺寸控制精度很差，偏角軋廢現象時有發生，因此設計一種不同厚度可以共用且穩定性好的滾動導衛勢在必行。

4 滾動導衛的設計

1）取一個角鋼品種如25號角鋼，將所有成品前孔的孔型按上下軋槽分解，如圖1所示。

圖1 新型角鋼成品滾動導衛組合

2）取上軋槽，一般有3～4個上軋槽，如有18～22mm、24～28 mm、30～35 mm 三個軋槽，每個軋槽對應 3個規格，以上軋槽直線段為基準將所有軋槽疊在一起。

3）繪制上滾動導輪1。先確定上導輪直線段6，使其與上軋槽直線段重合的部分重合；再確定上導輪圓弧段5，使其與疊起后最高上軋槽的圓弧段上端重合，重合部分長度不小于上軋槽圓弧段長度的1/3；上導輪平行段4高于所有上軋槽平行段2～5 mm；上導輪頂尖7高于所有上軋槽頂尖（含假帽）2～5mm、寬度大于所有上軋槽頂尖寬度，不小于3 mm（含假帽），如圖2所示。

圖2 新型角鋼成品滾動導衛上滾動導輪

4）取下軋槽，以下軋槽直線段為基準將所有軋槽疊在一起。

5）繪制下滾動導輪2。先確定下導輪直線段10，使其與下軋槽直線段重合的部分重合；再確定下導輪圓弧段9，使其與疊起后最低下軋槽的圓弧段上端重合，重合部分長度不小于下軋槽圓弧段長度的1/3；下導輪平行段8低于所有下軋槽平行段2～5 mm；下導輪頂尖11低于所有下軋槽頂尖2～5 mm、寬度與下軋槽最寬頂尖寬度相等，如圖3所示。

圖3 新型角鋼成品滾動導衛下滾動導輪

新設計完成的上、下滾動導輪要與所有規格軋槽的直線段重合，圓弧段部分重合，其他部位不得有干涉，裝配時必須保證上、下滾動導輪軸向對正。同時，新設計滾動導衛由初次設計的上下兩個導輪優化為一個上滾動導輪和兩個下滾動導輪組成，在水平方向上，上滾動導輪介于兩個下滾動導輪之間，三個導輪組合將軋件定位導入成品槽，軋件運行穩定性明顯提高。滾動導衛實物圖如圖4所示。

圖4 新型滾動導衛實物圖

5 應用效果

新設計的角鋼成品滾動導衛能適用于一個角鋼品種下的所有規格，從18～30號角鋼僅需要6套滾動導衛，減少了備件數量，且在單一品種軋制時不需要更換滾動導衛，換導衛頻率減少到原來的1/3，大大提高了生產效率，日產量提高了15%；同時，成品尺寸精度顯著提高，成品孔軋制偏角和刮傷缺陷基本消除，角鋼軋制一次合格率由94%提高到98%；燃耗、電耗等大幅下降，噸鋼成本降低50元，每年可為全線增效1000萬元。