礦用36U型鋼熱修復生產線的升級改造

高洪巖

（遼寧通用煤機裝備制造股份有限公司，遼寧 調兵山 112700）

鐵煤集團小康煤礦正在使用的第一套36U型鋼熱軋修復生產線由鞍山重型機械有限責任公司設計制作。山東能源龍口集團北皂煤礦，根據提出的技術要求，原有的生產線無法滿足該礦使用，必須升級改造。為此，鐵煤聯發公司與遼寧通用煤機裝備制造股份有限公司合作研制第二套U型鋼熱軋修復生產線，實現該礦所需。

1 原有生產線的簡介

1）研制背景。U型鋼支護適用于軟巖、地壓大且不穩定、圍巖變形量大，斷面小于12 m2的巷道。36U型鋼在小康煤礦、大強煤礦等廣泛應用。使用過程中，U型鋼可塑型支護受巷道內各載荷作用，部分支架出現失穩破壞現象，主要表現：彎曲、斷裂、局部起褶等；經過時間積累，出現問題的U型鋼支架堆積如山。有些支架損壞程度不大，通過修理，消除局部缺陷，尚可重復利用，節支降耗。為此，鐵煤聯發公司與鞍重公司合作研發的第一套36U型鋼修復生產線問世。

2）生產線的組成及功能。第一套生產線主要針對鐵法煤業集團各礦用的36U型鋼設計，僅能進行一種半徑的36U型鋼熱修復，主要有上料區域、加熱區域、下料區域、噴淋區域、水泵站、液壓泵站、電控站、整形區域、退料區域、移料區域組成，見圖1。為了提高生產效率，生產線采用連續作業方式，工藝為：來料→加熱→夾持→翻轉→熱處理→整形→成品下線。

圖1 原有生產線的設備組成圖

2 升級改造的主要內容

為符合龍口北皂煤礦的實際需求，參照已有的設計經驗和國內鋼鐵、冶金、材料等相關行業的實際經驗[1-6]上再對原有的第一套36U型鋼修復生產線進行升級改造。

1）礦方要求該生產線必須具備以下功能：①具備36U型鋼校直作用，校直后不得有扭曲現象。②校直的36U型鋼不進行熱處理、自然冷卻，以便冷壓彎曲加工。③圓弧型36U型鋼棚的彎曲半徑，須在R1.85 m、R2.03 m、R3.31 m之間進行快速調節。④修復后的36U型鋼進行熱處理，硬度達到HB240～270。

2）擴展加工能力：由原來的只能修復1種圓弧半徑的36U型鋼，擴展到可以修復3種圓弧半徑的36U型鋼，并有36U型鋼校直功能。改造的主要內容有：①主軋機共有7個軋輥。原來主軋機的7個軋輥中，有6個水平位置是固定不動的，只能用墊片進行間隙微調。為能適應不同圓弧半徑的36U型鋼修復，對主軋機軋輥的固定方式重新設計，見圖2，使每個軋輥都單獨與1只液壓油缸相連，液壓油缸的另一端固定在主軋機上，使軋輥變為可移動式。通過液壓油缸帶動軋輥，進行7個軋輥的相對位置調整，從而實現軋制修復不同圓弧半徑36U型鋼的功能。②生產線布局：為實現軋制修復3種圓弧半徑的36U型鋼和校直功能，生產線布局進行改動，見圖3，使7、8、9、10號件由原來的固定不動，轉變為可整體逆時針轉90°，以便36U型鋼校直時，生產線可正常使用。

圖2 主軋機改造前（左圖）和改造后（右圖）對比

圖3 主軋機改造前（左圖）和改造后（右圖）對比

3）改變加工工藝。對應礦方要求，生產線加工工藝改造為3種：①頂、底拱的修復工藝：待修復的U型鋼通過叉車轉入待修復料堆放區，通過左右2個工人將每段U型鋼放置到2號件上料皮帶機上；此后啟動皮帶機滾筒，將U型鋼運到4號件上料托輥組上；然后運行上料托輥組，將U型鋼運送到6號件加熱爐門前；通過擋料裝置將待修復的U型鋼限位，打開加熱爐爐門；再后通過5號件上料推鋼機，將U型鋼推到加熱爐內加熱；加熱至900℃左右后，依次出爐軋制。加熱好的料，打開加熱爐的另一側爐門，由2個工人依次勾取，落到17號件出料托輥組后，依次經過16號件下料托輥組2和15號件噴淋托輥組2后，通過14號件夾持送料輥進入13號件7輥軋機進行整形修復。經過往復3次修復后，通過10號件噴淋托輥組1到達噴淋位置，由9號件噴淋裝置噴淋6～8s，然后通過7號件下料托輥組1，由擋料裝置限位后，操作8號件鏈式下料移鋼機，將修復好的U型鋼移出軌道，落到特制的接料貨架上，貨架落滿后，采用叉車運走。②腿的修復工藝：整形修復及其之前的工藝過程同上述，36U型棚腿經過往復3次修復后退出7輥軋機，再通過15號件噴淋托輥組2到達噴淋位置，由該位置的噴淋裝置噴淋6～8 s，然后通過16號件下料托輥組2，使U型鋼停留在適當位置，操作16號件所在位置的鏈式下料移鋼機，將修復好的U型鋼移出軌道，落到特制的接料貨架上，貨架落滿后，采用叉車運走。③U型鋼校直：需要進行生產線的簡單變換，將7、8、9、10號件整體逆時針轉動45°，其他修復工藝同上述。

4）其他細節改造。①縮短運行輥道長度：原有生產線加熱爐與軋機之間的輥道過長，運送時間過長，到達7輥主軋機時工件溫度已經降低很多。為此，新的生產線縮短了這段運行輥道的距離。②軋輥與軸的結構優化：原有生產線軋輥和軸是一體式（不可拆卸）。一旦軋輥損壞、必須整體更換，既不便拆卸，又浪費成本。新的生產線軸與軋輥是分體的，采用平鍵聯接，軸壞換軸、輥損壞換輥，不但易于拆裝，而且成本也低。③高溫部位的軸承潤滑：原有生產線輥道在加熱爐附近的軸承，長期高溫烘烤，普通的鋰基潤滑脂已經不能正常使用，這些部位的軸承基本處于干磨狀態。新的生產線考慮到這個因素，對高溫部位的軸承潤滑采用進口LUPIM BE-800H石墨高溫潤滑脂，可耐受800℃以下的高溫考驗。④輥道電機防水問題：原有生產線輥道電機安裝后，接線盒在電機下面，噴淋后的水順著電機外殼流入到接線盒里，易造成漏電等不安全隱患。新的生產線采用接線盒在電機側面安裝方式，將電機的防護等級提高（由IP55提高至IP56）。⑤車間煙塵的處理：采用煤氣發生爐提供熱源，開始運行時，車間內煙塵彌漫，工作環境惡劣，噴淋也易造成煙塵的揮發和擴散。為了符合環保要求，新的生產線噴淋、加熱爐門口等特殊位置，均設計有集氣和除塵裝置。

3 持續改進內容

按照PDCA循環，未來的36U型鋼修復生產線還將改進如下工作：①加裝傳感器、控制器，實現生產線的自動化，取代人工，特別是要逐步取代高強度的體力勞動。②進一步擴展生產線的加工能力，不僅局限36U型鋼，其他U型鋼乃至其他型材（工字鋼、槽鋼等）也都能夠適用。③生產線上要使熱修復和冷修復有機結合，并對變形較大的型材也能進行修復。④將現有煤氣發生爐和加熱爐提供熱源優化，爭取中頻爐進行加熱，減少對環境的污染。

4 結束語

升級改造后的36U型鋼熱修復生產線能夠滿足山東龍口北皂煤礦提出的技術要求，產品性能有所提高，適用范圍有所擴大，值的推廣應用。

[1] 馬強,蔣海濤.X-H軋法軋制H型鋼的偏心缺陷控制與研究[J].中國鋼鐵業，2012(6)：29-31.

[2] 焦自金,王書雷,王效強.軋邊機萬向接軸的故障分析與改進[J].山東冶金，2012(1)：69-70.

[3] 桑寧,李鵬翔,王新娣.加熱爐風機電氣控制系統改造[J].冶金動力，2010(4)：16-17.

[4] 中國山東壽光巨能特鋼有限公司新建SBQ大型棒材軋機[N].世界金屬導報，2013-07-09(B06).

[5] 劉曉燁.BI-SUPPORT長材軋機的創新研究與應用[N].世界金屬導報，2014-06-10(B07).

[6] 陳冬文,徐海.高性能HAGC在南鋼中板軋機升級改造中的應用[N].世界金屬導報，2014-06-24(B06).