王興銳

（河鋼宣鋼二鋼軋廠， 河北 宣化 075100）

1 應用背景和現狀概述

宣鋼精品棒材生產線于2014 年9 月正式投入生產使用。該產線是宣鋼公司提升整體設備水平、調整產品結構、實現第三次跨越式發展的重點工程之一。該產線由中冶京誠、中冶南方的威仕爐工業公司、意大利達涅利公司負責工廠設計、加熱爐、軋線工藝技術設計，全線的設備則由達涅利中國公司負責設計。該生產線的工藝設計、設備裝備在我國目前國內工藝技術、自動化水平一流。設計產品包括直徑Φ14 mm～Φ90 mm 的圓鋼和Φ20 mm～Φ50 mm 的帶肋鋼筋，定尺長度為6～12 m。產品結構以圓鋼為主，主要品種包括碳素鋼、合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。該生產線在國內處于先進地位，具有運行穩定可靠、軋制的棒材質量高、經濟效益高等特點。

隨著宣鋼公司“普轉優、優轉特”生產經營方針的落地實施，除了軋制45 號、40Cr、20Cr 等普通鋼種外，主要軋制GCr15、20CrMnTi、35MnB、42CrMo 等的高附加值優特鋼。但在這些優特鋼生產[1]過程中，技術條件的制約、部分設備與生產現狀不相適應的狀況日益突出，在一定程度上影響了優特鋼的開發和穩定生產。嚴峻的市場形勢，對產品的表面質量提出了更高的要求，有些甚至高于國家標準。作為公司的煉鋼生產[2]和品種鋼冶煉示范生產線，抓圓鋼生產質量，保證圓鋼生產水平已經是刻不容緩的事情。

2 圓鋼表面質量的設備影響因素分析

隨著新品種、高附加值產品開發日益增多，技術條件制約著產線不能滿足新的要求，設備在使用中逐漸老化，不能滿足當前生產形式和宣鋼精品戰略的實施進程。如由于沒有穿水控冷設施，在生產20CrMnTi 和CrMo 系列圓鋼[3]的過程中，存在定尺剪切后通根彎曲的情況；成品前活套器在使用過程中的異常波動導致產品極易產生“葫蘆鋼”、波浪形彎曲現象；精軋后輥道距離長、輥子多，材質均為普通合金鑄輥，耐磨性很差，造成軋后劃傷點增多、維護工作難度大；軋件在導槽中運行時，尾部無支撐在重力作用下輕微向下彎曲，與落差小的導槽底板產生滑動摩擦而造成倍尺尾部的不規則劃傷以及精軋后導槽側面劃傷；成品軋機進口導衛導輪材質硬度低，會發生導輪粘鋼或磨損嚴重等問題，在產品表面產生壓痕、凹坑、劃傷等質量缺陷，嚴重影響產品表面質量；對齊輥道鏈輪原設計與工礦不匹配造成磨損、鏈條崩斷等事故影響產品對齊效果；冷剪前疏形器輥道傳動鏈條無張緊裝置，長時間重負荷運轉經常會出現鏈條脫輪的情況，影響亂鋼梳理效果、增加檢修強度；定尺機結構形式原始設計與生產現狀不適應影響棒材定尺精度等，這些問題極大程度影響著產品的表面質量，也困擾和制約著生產順行和設備的良好運行。因此，這些凸顯的設備問題的優化和改進勢在必行。

3 解決方案

3.1 輥道增加改善圓鋼性能的穿水設備

增加穿水設施來改善圓鋼組織性能[4]，才能達到恢復成品速度，提高20CrMnTi、CrMo 系列圓鋼產量的目的。由原來的三、四泵站供水改造為150 泵站供水，這樣供水端與用戶本身有10 m 左右的落差，所以單臺泵壓力可以保證在0.7 MPa 左右，當需要穿水時，啟動2 臺供水泵，這樣壓力可以達到10 MPa，到達三棒作業區平臺下方后，通過每一組后的110 kW的增壓泵，可以將水壓再次升高到15 MPa，這樣四組穿水單獨的能力都在15 MPa。穿水輥道分布于14架后兩組和18 架后兩組，由于穿水輥道分為14 架后第一組和第二組，18 架后第三組和第四組，這四組輥道對應四套增壓泵，將14 號軋機后的兩個水箱和18 號軋機后的2 個水箱均恢復并達到可投入使用狀態，在軋制Φ20～Φ30 mm 規格產品時，投入14號后的兩個水箱；而在軋制Φ32 mm～Φ48 mm 產品時，投入使用18 號的兩個水箱，總水量不變。穿水輥道的設計與非穿水輥道采用交替控制，當穿水時將輥道通過液壓驅動推到穿水輥道位置，當不穿水時再把輥道移回到非穿水軌道上。

3.2 空過輥道投入陶瓷耐磨輥

三棒所用空過輥道[5]輥子材質均為普通合金鑄輥，耐磨性很差，單輥使用周期僅有3 個月，更換非常頻繁。由于檢修時間限制，日常更換只能選擇磨損嚴重的輥子進行更換，每次更換數量也只有3～4 顆。同時由于更換后的新輥與舊輥之間存在一定的高度差，軋制小規格圓鋼時容易使軋件產生彎曲，影響產品質量。另外，由于磨損嚴重的輥子不能及時更換，落槽嚴重，小規格和大規格圓鋼交替軋制時，軋件與導槽底板進行剮蹭，表面形成不規則劃傷。將導槽導輥材質改進為金屬陶瓷耐磨輥，這種材質輥子耐磨性非常強且無需冷卻水進行冷卻，只要軸承潤滑到位無損壞的情況下，輥子表面耐磨度較高，其過鋼量能達到200 萬t 以上。這種材質導輥造價雖然高，但其耐磨、使用周期長的特性不僅大大節省更換導輥時間，而且不會產生落槽造成產品表面劃傷或壓痕。為防止軋件在行走過程中與導槽側壁剮蹭造成的劃傷，設計兩種導輪，一是普通形貌導輪，應用到裙板及上冷床前加速輥道；二是輥子兩側輪邊加高加厚，U 型導輪，替代之前的V 型輪，導輪的兩個U 型輪邊要高出導槽側壁約1～2 cm，將軋件限制在U 型輪中，有效防止軋件與導槽側壁的剮蹭，杜絕劃傷。

3.3 冷床對齊輥道輥子鏈輪結構優化

為了后續冷剪順利定尺剪切，在冷床上的鋼材分位放置并利用冷床齊頭輥道傳送至齊頭擋板實現鋼材頭部對齊。在高溫、氧化鐵皮及粉塵等惡劣的現場作業環境下，冷床齊頭輥道鏈輪及鏈條磨損較快，從而出現鏈條脫鏈、鏈條跳齒等現象。當磨損更甚時將出現鏈條崩斷事故，影響產品質量及生產節奏。同時發生上述現象時設備維護難度水平高，備件等消耗大。因此，對冷床齊頭輥道鏈輪及鏈條由單排改為雙排，取得良好的效果。不僅現狀得到了很好的改善，還降低了備件消耗，節省了費用，減輕了工人的工作強度，提高了現場作業水平。

3.4 定尺機結構形式改進

在確定成品的尺寸以后，定尺機移動定尺來改變產品的長度。軋制不同規格、不同類型的成品材時，定尺機移動定尺來對產品長度進行限制和調整從而控制成品的長度。原設計的定尺機鎖緊裝置的尾部有一套定尺液壓缸，液壓缸上部抱爪在液壓缸伸縮的作用下夾在定尺條上以達到定位的功能。由于尾部的液壓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機會出現誤差。同時，由于原設計定尺機的液壓閥臺位置的原因，定尺機動作頻繁會使得閥臺螺栓松動、閥臺機構定尺誤差較大，會發生漏油現象，閥體、液壓缸、膠管更換頻繁，故障多發，對產品質量有極大地影響。改進后，利用液壓技術控制原理在定尺機兩側各安裝兩個軋機液壓鎖緊缸，利用液壓原理使得壓力和接觸面積同時增大，實現精準定位。該次改造經過充分的研究、現場實現后在地面上制作閥臺架同時膠管連接將整個閥臺位置往下放，解決定尺機定位不準、整體來回擺動、污染現場環境等問題，降低了工人的勞動強度和維護工作量，節約了材料費用，同時也為新品種的開發和生產秩序正常提供了保證。

4 結語

此次設備優化的成功實施，解決了宣鋼精品棒材生產線部分機械設備與生產現狀不相適應的問題，最大程度滿足了生產及設備需要，從而使產品的表面質量得到顯著提升，為進一步品種鋼生產比例提升創造了條件，滿足了客戶需求，增加宣鋼產品在市場的信譽度。