供稿|王君珂，劉楊，楊洋，蘇磊，齊冬生 / WANG Jun-ke, LIU Yang, YANG Yang, SU Lei, QI Dong-sheng

內(nèi)容導讀

文章對河鋼唐鋼型鋼廠大型生產(chǎn)線生產(chǎn)的3#、4#鋼板樁系列型鋼導衛(wèi)板使用情況進行分析，并提出了改良導衛(wèi)裝置、優(yōu)化調(diào)整方法、設計導衛(wèi)板共用方案等措施。優(yōu)化改進導衛(wèi)板后，有效地改善鋼板樁產(chǎn)品質(zhì)量，提高導衛(wèi)板的使用壽命，簡化導衛(wèi)裝配流程，降低生產(chǎn)成本。

鋼板樁是可以自由組合形成一種連續(xù)緊密的擋土或者擋水的鋼結構體，具有良好的市場前景。型鋼導衛(wèi)裝置可以有效使軋件按一定的順序和正確的狀態(tài)在孔型中軋制[1]。為保證型鋼產(chǎn)品順利軋制生產(chǎn)實現(xiàn)高精度尺寸控制，需要設計合理實用的導衛(wèi)裝置。本文通過工藝優(yōu)化和控制，提高導衛(wèi)板的使用效果，延長導衛(wèi)板使用壽命，有效降低鋼板樁生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品回饋市場，提高企業(yè)競爭力。

設備概況及存在問題

目前大型型鋼生產(chǎn)線采用二輥可逆式開坯軋機2架、可逆水平二輥精軋機1架、單道次精軋機1架進行軋制生產(chǎn)，產(chǎn)品以大規(guī)格角鋼、高強U型鋼、電極扁鋼、鋼板樁、方鋼為主。為適應市場新形勢，在型材激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，型鋼廠開發(fā)生產(chǎn)3#、4#鋼板樁型鋼。鋼板樁廣泛應用于建筑基礎施工，具有高效、便捷、安全的特點，是地基項目水利工程的高效、環(huán)保型建筑鋼材[2]。在軋制生產(chǎn)鋼板樁時，導衛(wèi)板需要引導軋件穩(wěn)定進出軋機，保證軋制順利。大型線原導衛(wèi)板采用組合式設計，其中BD2、F1軋機導衛(wèi)板結構主要由1塊組合下衛(wèi)板、1塊上衛(wèi)板、2塊導板組成，見圖1。

此類導衛(wèi)板在生產(chǎn)過程中的主要問題有：

(1) 下衛(wèi)板采用組合式設計，中間大衛(wèi)板與兩側小衛(wèi)板之間采用軸固定方式，導致組合衛(wèi)板無法實現(xiàn)兩小衛(wèi)板左右調(diào)整，實際安裝過程中發(fā)現(xiàn)組合下衛(wèi)板縫隙過大，軋件一旦有下軋趨勢，易發(fā)生卡入衛(wèi)板縫隙情況，造成不必要的甩鋼，鋼料下軋時小衛(wèi)板磨損嚴重。

(2) 上衛(wèi)板無法有效引導軋件進入軋機，上衛(wèi)板與軋件接觸部分主要由斜線段、過渡圓弧、平線段三部分組成，在實際生產(chǎn)過程中上衛(wèi)板開口角度與平段部分長度配比使用不合適，易產(chǎn)生卡鋼和軋件傾斜事故。

(3) 左右導板間距取決于上一道次軋件寬度，即使是同一根軋件，頭、尾、中間各部位的寬度也存在較大變化，頭尾較寬[3]。因此，現(xiàn)場導衛(wèi)需要根據(jù)實際軋件情況調(diào)整導板，原導板無法實現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)整，需將軋輥抽出方可調(diào)整，嚴重影響生產(chǎn)順行。

(4) 軋機導衛(wèi)板屬于消耗工藝件，在生產(chǎn)時導衛(wèi)板達到使用極限時需要進行及時更換，原導衛(wèi)板采用單道次孔型獨立設計，K1~K6孔分別對應單獨一套導衛(wèi)板，導致導衛(wèi)備件制作周期長，生產(chǎn)成本高。

原因分析及改進措施

下衛(wèi)板優(yōu)化設計

(1) 原兩側小衛(wèi)板與大衛(wèi)板間采用軸連接方式固定，此種固定方式導致了大衛(wèi)板與兩側小衛(wèi)板間空隙過大，鋼料下軋時的主要受力位置正處于縫隙位置附近，容易產(chǎn)生鋼料卡入導衛(wèi)板事故。同時，小衛(wèi)板會因鋼料軋出時產(chǎn)生的振動而翹起，造成甩鋼事故，見圖2。為保證衛(wèi)板的使用效果，將衛(wèi)板的裝配方式更改，選擇獨立裝配小衛(wèi)板結構。獨立裝配設計時還要考慮小衛(wèi)板的強度，以此為基礎優(yōu)化小衛(wèi)板的對應形狀，對小衛(wèi)板的寬度進行有效加寬并運用布爾運算設計彎曲符合孔型的3D圖紙，見圖3。

(2) 在鋼板樁軋制過程中，由于鋼板樁的斷面結構較為復雜，鋼料各道次腹板與翼緣壓下量不同，頭部會產(chǎn)生20 cm左右的“鋼料頭”。這種頭部鋼料會與中間衛(wèi)板端部直接接觸，鋼料頭部有時會出現(xiàn)下軋的狀態(tài)，為了防止鋼料軋入下衛(wèi)板端部，發(fā)明設計入口誘導裝置，見圖4。通過引導裝置(1和2)與優(yōu)化導衛(wèi)板的配合，保證了鋼料穩(wěn)定進入軋機。

(3) 在衛(wèi)板設計過程中，軋輥與衛(wèi)板之間接觸部分同樣重要，見圖5。其中，a表示槽底與衛(wèi)板上表面的距離，b表示衛(wèi)板的上表面到衛(wèi)板尖端的距離。在進口衛(wèi)板設計時，一般a、b取值5~10 mm。鋼板樁咬入時腹板先進入軋輥孔型，為了防止卡鋼要保證有足夠的開口度，同時盡量防止因裝配不夠精確導致軋輥軋到衛(wèi)板，因此a取20 mm，b取5 mm。

上衛(wèi)板優(yōu)化設計

優(yōu)化設計后鋼板樁上衛(wèi)板與軋件接觸部分主要由斜線段、過渡圓弧、平線段三部分組成，斜段部分可以使軋件向下運動進入孔型，過渡圓弧可以防止軋件刮傷，平線段部分同下衛(wèi)板共同配合扶正軋件穩(wěn)定進入軋機，通過上衛(wèi)板和下衛(wèi)板的共同配合，可以減弱咬鋼時軋件產(chǎn)生傾斜趨勢，使軋件順利進入軋機，見圖6。

導板優(yōu)化設計

左右導板間距取決于上一道次軋件寬度，即使是同一根軋件，頭、尾、中間各部位的寬度也存在較大變化，頭尾較寬[3]。因此，現(xiàn)場導衛(wèi)人員需要根據(jù)實際軋件情況調(diào)整導板，原導板螺栓固定采用下固定式，在裝配軋機上后無法左右橫移導板，影響軋制效果。為此，將兩側導板設計為整體螺栓固定式，通過調(diào)整導板上固定螺母去實現(xiàn)快捷調(diào)節(jié)導衛(wèi)，見圖7。

導衛(wèi)的適用性和共用性改造

在生產(chǎn)過程中，原設計導板只能一塊導板對應單一孔型，造成了一旦導板損壞時將無法保證及時有效補充備件，同時影響了生產(chǎn)準備、裝配效率。針對以上問題，對各道次導板與軋輥接觸圓弧進行了統(tǒng)計，在保證導板作用時，選取最大的輥徑設計共用導板，解決共用性、適用性不強的問題。共用設計后也有效地降低了生產(chǎn)工藝備件的設計成本。

結束語

優(yōu)化設計后導衛(wèi)板結構更適合現(xiàn)場實際生產(chǎn)要求，對重點位置的強化解決了導衛(wèi)板使用壽命短的問題；鋼板樁導衛(wèi)板優(yōu)化的方法同樣適用于型鋼兩輥可逆軋機要求，為其他品種鋼導衛(wèi)設計優(yōu)化提供寶貴經(jīng)驗。