孫曉慶 談群峰 張園華

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司)

熱軋履帶鋼精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)與改進(jìn)

孫曉慶 談群峰 張園華

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司)

針對目前萊鋼生產(chǎn)的履帶鋼腿端劃傷問題，研究現(xiàn)有精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置，通過改進(jìn)入口和出口導(dǎo)衛(wèi)裝置，解決了履帶鋼腿端劃傷問題，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

履帶鋼 精軋機(jī) 劃傷 進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi) 出口導(dǎo)衛(wèi)

0 前言

萊鋼型鋼廠小型生產(chǎn)線是國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一條專業(yè)生產(chǎn)H型鋼的生產(chǎn)線，整條生產(chǎn)線共有7架軋機(jī)，主要設(shè)備有：Φ650開坯機(jī)一架、Φ550開坯機(jī)一架、精軋機(jī)三架和軋邊機(jī)兩架，年產(chǎn)量達(dá)20 萬t。隨著近年來工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展，陸續(xù)開發(fā)了LW190×8.5、LW190×10和LW135×6三個(gè)規(guī)格挖掘機(jī)用履帶鋼，隨著履帶鋼軋制量的增加，經(jīng)常出現(xiàn)履帶鋼腿端劃傷的缺陷，原來的精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置已不適應(yīng)現(xiàn)在的大批量生產(chǎn)，需要對精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 存在問題

1.1 布置工藝存在問題

LW190履帶鋼熱軋生產(chǎn)軋機(jī)布置平面圖如圖1所示。采用五架軋機(jī)，R1、R2、U1、U2和U3,開坯機(jī)R1上配置5個(gè)孔型,開坯機(jī)R2上配制3個(gè)孔型；U1和U2為連軋機(jī)組，U3為精軋機(jī)。開坯機(jī)R1為三輥粗軋機(jī)，軋制5道次后軋件橫斷面的厚度基本達(dá)到成品尺寸要求，初步成形。軋件經(jīng)過R2軋機(jī)三個(gè)孔型的軋制后，橫截面各部位的尺寸已經(jīng)基本達(dá)到成品尺寸的要求，U1、U2連軋機(jī)組和U3精軋機(jī)孔型將對軋件進(jìn)行精細(xì)加工，使軋件尺寸更加精確，主要變形集中在開坯機(jī)R1和R2軋機(jī)。履帶鋼批量生產(chǎn)后主要問題在于成品下腿端存在劃傷，以及軋件進(jìn)精軋機(jī)經(jīng)?？ㄤ撾y咬入等情況，需要對導(dǎo)衛(wèi)裝置進(jìn)行反復(fù)修磨和調(diào)整，影響生產(chǎn)節(jié)奏，針對存在問題對U1、U2和U3軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置進(jìn)行分析。

R1—Φ650開坯機(jī) R2—Φ550開坯機(jī)

U1～U3—精軋機(jī)K1～K11—孔型序號

圖1 軋機(jī)平面布置

1.2 精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置存在問題

(1)履帶鋼為復(fù)雜斷面異型鋼，截面不對稱。在精軋機(jī)孔型，上孔型為平板，下孔型帶槽孔型。為了保證順利引導(dǎo)軋件，下導(dǎo)衛(wèi)前端與軋輥的軋槽接觸部分應(yīng)與軋槽的形狀相吻合[1]，入口導(dǎo)衛(wèi)和出口導(dǎo)衛(wèi)均設(shè)計(jì)為異形斷面整體導(dǎo)衛(wèi)，平板上設(shè)置兩個(gè)筋板，截面結(jié)構(gòu)如圖2所示。導(dǎo)衛(wèi)為滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，與軋件間為滑動(dòng)磨擦。履帶鋼腿端與出口導(dǎo)衛(wèi)筋板接觸摩擦，隨著軋制量的增加，造成導(dǎo)衛(wèi)筋板磨損，尤其是筋板上端R角磨損嚴(yán)重，R角磨損嚴(yán)重后凹凸不平，劃傷軋件腿端形成缺陷，生產(chǎn)過程中要停機(jī)對導(dǎo)衛(wèi)筋板進(jìn)行人工修磨，影響生產(chǎn)節(jié)奏。

圖2 原有上下導(dǎo)衛(wèi)截面圖

(2)熱軋過程中軋件變形不均勻，易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，履帶鋼下腿高度為26 mm,原入口下導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮依靠傳送輥道側(cè)板以及導(dǎo)衛(wèi)兩筋板對軋件中間腿的限制，來引導(dǎo)軋件準(zhǔn)確進(jìn)入軋機(jī)。但軋件頭部出現(xiàn)急彎后，軋件容易脫離入口導(dǎo)衛(wèi)兩筋板的限制，咬偏而不能進(jìn)入軋機(jī)，造成卡鋼現(xiàn)象。當(dāng)軋件產(chǎn)生翹頭或扣頭后，如圖3所示，軋件通過入口導(dǎo)衛(wèi)時(shí)，軋件頭部容易卡到上下導(dǎo)衛(wèi)之間，不能進(jìn)入軋機(jī)。a1為孔型槽底到導(dǎo)衛(wèi)上表面的距離，一般取值5 mm ～10 mm,原入口上下導(dǎo)衛(wèi)在設(shè)計(jì)時(shí)a1和a2選用最大值10 mm，但仍容易卡住軋件。

圖3 原導(dǎo)衛(wèi)示意圖

3 改進(jìn)措施

通過分析原來精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)筋板是產(chǎn)生履帶鋼腿端劃傷的主要原因，而且導(dǎo)衛(wèi)對軋件側(cè)彎的控制能力較差，容易造成卡鋼現(xiàn)象。需要對精軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，簡化導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)，減少劃傷，增加側(cè)板加強(qiáng)對軋件側(cè)彎的控制。

3.1 精軋機(jī)下導(dǎo)衛(wèi)參數(shù)設(shè)計(jì)原則

新下導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)時(shí)去掉兩個(gè)筋板增加側(cè)板，設(shè)計(jì)參數(shù)如圖4所示。其中參數(shù)L，根據(jù)軋機(jī)參數(shù)固定，參數(shù)a1、b和r的作用是保證軋件離開軋輥后能順利通過導(dǎo)衛(wèi)[2]，其余參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來確定。

L—軋輥中心線到支座安裝板內(nèi)側(cè)邊的距離，mm；

L1—支座安裝板內(nèi)側(cè)邊到導(dǎo)衛(wèi)后端的距離，mm；

L2—軋輥中心線到導(dǎo)衛(wèi)前尖端的距離，mm；

L3—導(dǎo)衛(wèi)的長度，mm；R1—槽底的軋輥半徑，mm；

R2—孔型下輥環(huán)的軋輥半徑，mm；

R3—孔型上輥環(huán)的軋輥半徑，mm；

R4—與孔型槽底相對應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)圓弧半徑，mm；

R5—與孔型下輥環(huán)相對應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)圓弧半徑，mm；

R6—與孔型上輥環(huán)相對應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)圓弧半徑，mm；

a1—孔型槽底到導(dǎo)衛(wèi)的距離，mm；

b—導(dǎo)衛(wèi)平板上表面到導(dǎo)衛(wèi)前尖端的距離, mm；

r—導(dǎo)衛(wèi)前端上圓弧半徑, mm；

c—導(dǎo)衛(wèi)上側(cè)板前端到軋輥中心線的距離，mm；

H1—導(dǎo)衛(wèi)的底板厚度，mm；

H2—導(dǎo)衛(wèi)上側(cè)板的高度，mm

圖4 下導(dǎo)衛(wèi)尺寸的確定

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，參數(shù)取值設(shè)計(jì)選擇為: a1=5 mm ～10 mm,b=5 mm ～10 mm,r=20 mm ～50 mm，L=910 mm,L1=255 mm ～300 mm, R4= R1，R5= R2+(20～30)mm, R6= R3+(20～30)mm。

其中導(dǎo)衛(wèi)的底板厚度H1取值范圍為20 mm ～30 mm，因?qū)l(wèi)為滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，與軋件間摩擦為滑動(dòng)摩擦，為增加過鋼量，H1取30 mm。導(dǎo)衛(wèi)側(cè)板的高度H2等于來料軋件高度加上20 mm ～40 mm，導(dǎo)衛(wèi)側(cè)板前端到軋輥中心線的距離c取值范圍為100 mm ～120 mm。

需要計(jì)算的參數(shù)公式為：

L3=L-L2+L1

(1)

(2)

選擇參數(shù)后可計(jì)算出各個(gè)參數(shù)值，確定下導(dǎo)衛(wèi)尺寸。

3.2 具體改進(jìn)措施

(1)去掉入口下導(dǎo)衛(wèi)上的兩個(gè)筋板，只保留平板。原入口下導(dǎo)衛(wèi)的兩個(gè)筋板對軋件側(cè)彎控制作用太小，傳送輥道的側(cè)板從橫向上能限制軋件側(cè)彎，但從傳送輥道到軋輥的距離為1500 mm,該部分沒有對側(cè)彎限制，而且原下導(dǎo)衛(wèi)對側(cè)彎的限制作用較小。設(shè)計(jì)新導(dǎo)衛(wèi)增加兩個(gè)側(cè)板，加強(qiáng)對軋件側(cè)彎的控制。導(dǎo)衛(wèi)兩側(cè)板端部設(shè)置成喇叭口形狀，隨后是平直段，便于引導(dǎo)軋件進(jìn)入導(dǎo)衛(wèi)。兩側(cè)板間距B入k和來料總寬BK-1的關(guān)系為B入k=BK-1+(8～12) mm。

(2)導(dǎo)衛(wèi)在軋機(jī)上的安裝，是通過在導(dǎo)衛(wèi)下端安裝支座，然后將導(dǎo)衛(wèi)固定到軋機(jī)窗口上。為了減少卡鋼情況，通過降低支座螺栓孔的高度，來降低軋輥孔型槽底到導(dǎo)衛(wèi)上表面的距離。將入口上導(dǎo)衛(wèi)表面到上軋輥孔型槽底距離a2由原來的10 mm改成15 mm，增加入口上下導(dǎo)衛(wèi)間的距離，減少卡鋼現(xiàn)象。

(3)將精軋機(jī)出口導(dǎo)衛(wèi)，設(shè)計(jì)成與入口相同的結(jié)構(gòu)。兩側(cè)板間距B出k和本道次軋件總寬BK的關(guān)系為B出k=BK+(6～10) mm，出口上下導(dǎo)衛(wèi)的間距保持不變。

4 改進(jìn)效果

導(dǎo)衛(wèi)改進(jìn)前，原導(dǎo)衛(wèi)有底板和筋板，安裝時(shí)需要兩個(gè)筋板和底板的前端全部與軋輥貼合，不貼合處需要修磨，改進(jìn)后去掉了兩個(gè)筋板，只需底板前端與軋輥貼合，縮短安裝時(shí)間。新導(dǎo)衛(wèi)使用后有效消除了成品履帶鋼腿端劃傷缺陷的產(chǎn)生，提高了產(chǎn)品表面質(zhì)量。每班次導(dǎo)衛(wèi)修磨時(shí)間由原來60 min減少為20 min，提高了軋制效率。入口導(dǎo)衛(wèi)過鋼量由原來的4000 t更換，提高到6000 t更換，出口導(dǎo)衛(wèi)過鋼量由原來的3000 t提高到5000 t，適應(yīng)現(xiàn)在大批量生產(chǎn)。

5 結(jié)論

萊鋼型鋼廠小型生產(chǎn)線通過對精軋機(jī)入口和出口導(dǎo)衛(wèi)裝置的改進(jìn)，有效消除了熱軋履帶鋼腿端劃傷缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，為履帶鋼的大批量生產(chǎn)提供了保障。

[1] 胡彬.型鋼孔型設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010：306-308.

[2] 曲克.軋鋼工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994：356-358.

DESIGN AND IMPROVEMENT OF GUIDE FITTINGS FOR FINISHING MILL IN HOT ROLLING TRACK STEELSUN XIAOQING TAN QUNFENG ZHANG YUANHUA

Sun Xiaoqing Tan Qunfeng Zhang Yuanhua

(Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.Ltd)

According to the scratches on the top-leg of track steel produced by Laiwu steel in the current, the paper studies on the guiding equipment of finishing mill, reformes the entry guides and exit guides, solves the problem of the scratches on the top-leg of track steel, improves the surface quality and production efficiency.

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?慶，工程師，山東.萊蕪(271104)，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司；

2015-12-30