異型生產線鋼板樁生產工藝優化與設備改造

李 亮

(山鋼股份萊蕪分公司型鋼廠，山東 菜蕪 271104)

型鋼廠現有大型、中型、小型和異型四條H型鋼生產線，其中異型生產線是落實國家鋼鐵產業政策，適應供給側結構性改革，也是落實“兩化”戰略目標而自主改造的單體工程項目。該產線為連鑄—冷送冷裝—連軋短流程生產工藝，主要生產鋼板樁、門架槽鋼、歐標槽鋼、雙頭球扁鋼、電力角鋼以及少量H型鋼等異型產品。其中鋼板樁產品是帶有鎖口的一種型鋼，其截面有直線形、U形及Z形，有各種大小尺寸及聯鎖形式。其優點為：強度高，容易打入堅硬土層；防水性能好，可在深水中施工；能按需要組成各種外形的圍堰，并可多次重復使用。

1 現狀分析

1.1 鋼板樁生產的成材率低

統計異型生產線兩種鋼板樁規格自2017年下半年生產的成材率。PU400*125鋼板樁平均成材率為88%，PU400*170鋼板樁平均成材率為89.01%，相比津西鋼鐵等國內同類產品的成材率還有較大差距。進一步統計分析，成材率低的主要原因是中間廢和鎖扣超差。中間廢包括兩類：精軋堆鋼與BD廢鋼，兩者都能造成整支軋件報廢；鎖扣超差直接判廢，是軋后檢廢的主要原因。

1.2 單套軋輥軋制量低

根據數據統計和經驗摸索，異型生產線軋制SPU400鋼板樁時軋輥粘鋼、老化現象嚴重，軋制量到500t時軋件表面質量就得不到保證。只能通過采用在線修磨軋輥的方式適當延長單套軋制量。2017年鋼板樁軋輥實際消耗量為210元/t鋼，軋輥消耗同比國內同類規格生產明顯偏高。

1.3 軋輥在線修磨時間長

鋼板樁生產期間為確保軋件表面質量，需要定期對精軋軋輥進行在線修磨，統計2017年下半年精軋軋輥在線修磨時間為120min/套。以平均每月軋制10套計算，軋輥月度在線修磨時間達到1200min。

2 優化及改造方案

2.1 工藝優化

2.1.1 修改BD孔型，減輕后期道次切分不均勻產生的中間軋廢

BD1孔型由箱型孔與切分孔組成。首先在箱型孔中對320x410方坯進行高向壓下，然后送入切分孔切分出兩條均勻一致的腿，但在方坯咬入切分孔時，坯料下腹板變形劇烈，使得方坯在孔型中晃動從而產生扭轉，無法再進行后續軋制。因此，將BD1的箱型孔改為集開坯與切分雙功能于一體的預切分孔，在下輥增加一個高度20mm的凸臺，既保存了開坯高向壓下的作用，又增加了預先切分料型的作用，使得軋件在咬入切分孔時，正好卡在切分孔的下輥頂部，從而將軋件正確地咬入孔型，保證了兩側腿的一致性，減少了因兩側料型不均勻造成的扭轉軋廢。

2.1.2 優化壓下規程，減輕軋件扣頭造成的中間廢品

在BD1軋制第3道次時，出現嚴重的扣頭，不僅對設備造成極大的損傷，也會對下道次的咬入造成影響。針對這個問題，通過減小該道次壓下量，增大前后道次壓下量的方法，減輕軋件扣頭現象。

2.1.3 規范調整方法，減少廢品量

針對現場不同的軋制狀況分別制定相應的調整思路，減少廢品量。

鋼板樁鎖口大是鋼板樁最主要的尺寸缺陷，通過分析鎖口大產生的主要原因為：BD來料切分不正導致一側料大一側料小；精軋機組堆拉關系不善，軋件拉鋼造成鎖口大；軋制規程設定不合理，壓下量分配不均；軋機裝配缺陷，一側輥縫大，一側輥縫小；軋輥異常磨損。規范調整方法：保證軋件在BD切分孔中正確被切分，并保證料型充滿度好。改善軋件在精軋機組的堆拉關系，在條件許可的情況下，可采用微堆軋制。適當壓下延伸孔壓下量，放開控制孔輥縫。適當壓下最后一道次輥縫。單側鎖口大時，可調整前面道次軸向或者放開BD2最后一道次、S1和S2壓下量，保證兩側料型不致偏差太大。改善軋輥冷卻條件，加大上、下輥側壁冷卻力度。

鎖口凹坑是鋼板樁生產頻繁出現的表觀缺陷，一般出現在兩側鎖口底部，沿軋制方向分布，呈通條出現，形狀不規則。分析產生的主要原因為：輥系軋制線過低，或中間輥道設定高度高；軋件扭轉，導致鎖口底部剮蹭中間輥道。規范調整方法：調整中間輥道高度，或在入口處加護板。修磨結成瘤子的中間輥道。調整壓下規程和軸向，減輕或消除軋件扭轉。

2.1.4 固化加熱制度與軋制管理規定，減少低溫鋼造成的中間廢品

由于BD2末道次軋制負荷及精軋機組負荷較大，加熱爐按照1300℃上限進行控制，確保軋制順行。其他加熱工藝制度和停軋降溫制度按照Q345B鋼種執行。爐溫允許波動±10℃。

針對該規格軋制負荷大造成斷輥問題，車間下發生產管理規定，嚴禁軋制低溫鋼，在生產節奏、剔鋼條件等方面明確了相關的要求。

2.2 設備改造

2.2.1 優化推床開口度，保證軋件咬入準確

BD推床是開坯軋機重要的輔助設備，具備輔助軋件咬入和微矯正軋件的功能，推床開口度是其主要的工作參數。如果開口度過大，會造成軋件咬入不正和無法矯正軋后產生的側彎，如果開口度過小，會造成入口推床夾住軋件和軋件撞擊出口推床，因此設定合適的推床開口度對軋制出正確的料型至關重要。通過現場跟蹤，逐步優化各個道次的推床開口度，最終實現軋制的穩定。

2.2.2 完善輥道自控系統，確保軋件輸送能力充足

在鋼板樁生產時，往往在BD1第三道次時出現輥道運不動軋件的問題，這時需要操作人員手動干預，以輥道的最大速度才能將軋件喂入軋機，如果發現不及時很容易因鋼溫低而不得不剔除軋件，對產線的指標提升和生產的順行造成很大的影響。為此，對輥道速度自控系統進行優化改造，由原來的統一速度設定改為分道次獨立設定，實現了每道次的拋鋼速度修改，降低輥道擔鋼的風險。

2.2.3 加大輥道面與輥道蓋板高度差，減少輥道擔鋼產生的中間廢品

鋼板樁為異型斷面型材，軋制時不均勻變形很容易造成軋件翹扣頭，這樣就使得輥道不能完全接觸軋件，自然形成輥道帶不動軋件的現象。因此，采取降低BD1機后延伸1輥道蓋板高度，將其與輥道面相對高度差由原來的20mm擴大到50mm，即使軋件有翹扣頭現象也不妨礙輥道與軋件充分接觸帶動軋件，有效降低了彎曲軋件端部擔輥道蓋板的風險，避免BD中間廢鋼。

2.2.4 精軋導衛盒子升級改造

針對鋼板樁軋制時精軋咬入不正出現堆鋼的問題，對精軋機進口導衛進行改造：在現在的導衛系統基礎上，在進口導衛盒內下衛板上加裝一個小導衛，賦予其一個對來料內側壁導向、熱矯雙重功能，實現精準導入，避免軋件咬偏。

2.2.5 軋輥冷卻系統優化改良

通過現場跟蹤每套下線軋機的軋輥磨損情況，發現精軋孔系兩側磨損嚴重不均，不能滿足正常的軋制，這也是軋件扭轉咬腿堆鋼的主要原因。針對這一問題，根據各個軋輥的形狀對原有通用軋輥冷卻水管進行改造，將原來的部分冷卻系統升級為全面冷卻系統，保證軋輥磨損的均勻性；同時，安裝軋輥刮刀，及時清除軋輥表面的粘鋼，減小軋輥摩擦力，防止粘鋼加劇磨損不均。

3 實施效果

通過修改孔型、優化壓下規程、規范調整方法、固化加熱制度和軋制管理規定等工藝優化手段，優化推床開口度、完善輥道自控系統、導衛升級改造及改良軋輥冷卻系統等設備改造技術，成功達到了鋼板樁生產的成材率和單套軋輥軋制量大幅度提升，軋輥在線修磨時間為零的效果，取得了較大的經濟效益。