熱軋門架型鋼粗軋機導(dǎo)衛(wèi)的優(yōu)化改進

孫曉慶

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司)

0 前言

門架型鋼用于制作叉車升降部位的內(nèi)外門架，一般分為門架C型鋼、門架H型鋼和門架J型鋼，其中門架J型鋼結(jié)構(gòu)不對稱，異型化程度高、精度控制難度大。山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司目前已成功開發(fā)J160a、J160b和J180b等門架J型鋼，近年來隨著叉車行業(yè)的高速發(fā)展，叉車產(chǎn)量的增加，門架J型鋼的需求量也逐年增加。在J160b門架型鋼大批量生產(chǎn)過程中，極易出現(xiàn)側(cè)彎、卡鋼、纏輥等問題，影響生產(chǎn)效率。為穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，提高軋機產(chǎn)量，分析粗軋機導(dǎo)衛(wèi)在軋制中存在的問題，對粗軋機導(dǎo)衛(wèi)裝置進行優(yōu)化設(shè)計。

1 存在問題

J160b門架型鋼在萊鋼型鋼廠小型線生產(chǎn)，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，主要設(shè)備有：Φ650開坯機一架、Φ550開坯機一架、精軋機三架和軋邊機兩架，年產(chǎn)量達20萬t。J160b門架型鋼尺寸為J161 mm×54 mm×15 mm×20.5 mm，截面如圖1所示。坯料首先在粗軋機R1軋制5道次，然后進入R2軋機，軋制3道次后進入精軋階段，經(jīng)U1-S2-U3后軋制獲得成品。J160b門架型鋼的上翼板高度為38 mm，為了控制上腿高度，R1軋機采用斜軋工藝，K1～K5孔型系統(tǒng)見圖2所示。

圖1 J160b門架型鋼

(a) K1 (b) K2 (c) K3

(d) K4 (e) K5

J160b門架型鋼為復(fù)雜斷面異型鋼，型鋼截面上下、左右均不對稱，金屬在斷面各部分的分配差異較大。孔型設(shè)計時為了減少后續(xù)R2和萬能軋機軋制的不均勻變形，把不均勻變形盡量集中在溫度較高的粗軋機R1的幾個道次中[1]。在生產(chǎn)過程中，R1軋制過程中軋件的不均勻變形嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)側(cè)彎、上翹下叩和扭轉(zhuǎn)的問題，R1軋制過程中主要存在問題如下：

(1)軋件出K2孔型后向左側(cè)側(cè)彎，導(dǎo)致軋件進K3孔型時容易出現(xiàn)卡鋼、咬入困難的情況。雖然軋機機前傳送輥道已使用斜輥道，但仍存在咬入困難的情況，需對側(cè)導(dǎo)板進行優(yōu)化。

(2)衛(wèi)板通過擋板安裝在橫梁上，并通過彈簧掛鉤進行牽引。衛(wèi)板前部與軋輥軋槽接觸，當軋件通過產(chǎn)生沖擊時不應(yīng)發(fā)生松動和移位。實際生產(chǎn)中，K2、K3孔型下衛(wèi)板寬度在40 mm ～50 mm，固定在橫梁后，因?qū)挾刃。苘埣_擊后容易發(fā)生位移。在軋制過程中，經(jīng)常出現(xiàn)軋件撞掉衛(wèi)板，衛(wèi)板變形的情況，容易發(fā)生纏輥。

(3)R1軋機孔型系統(tǒng)為斜軋，下衛(wèi)板為異型截面衛(wèi)板，且衛(wèi)板前端與軋輥接觸部分必須與軋輥軋槽的形狀相吻合。生產(chǎn)過程中，新投入使用的下衛(wèi)板與軋輥貼合度不好，需要在安裝過程中對下衛(wèi)板進行反復(fù)修磨和調(diào)整，增加了導(dǎo)衛(wèi)安裝時間，影響生產(chǎn)節(jié)奏。

3 改進措施

3.1 側(cè)導(dǎo)板的優(yōu)化

針對R1軋機軋制中存在的問題進行分析，在K2孔型變形過程中，軋件截面右側(cè)延伸大于左側(cè)延伸，導(dǎo)致軋件出K2孔型后向左側(cè)側(cè)彎。為減少軋件出軋機后的側(cè)彎，在K2孔型出口左側(cè)側(cè)導(dǎo)板的尾部加裝導(dǎo)輪，減少軋件出軋機后的側(cè)彎量，加裝導(dǎo)輪后的側(cè)導(dǎo)板示意圖如圖3所示，側(cè)導(dǎo)板改造前后的照片如圖4所示。

圖3 K2孔型側(cè)導(dǎo)板示意圖

(a) 改造前

(b) 改造后

同時為了便于軋件能夠順利進入K3孔型，根據(jù)來料形狀和K3孔型的側(cè)壁斜度將K3孔型的入口側(cè)導(dǎo)板加裝楔形塊，增加側(cè)導(dǎo)板對軋件的引導(dǎo)和夾持作用，改進后的側(cè)導(dǎo)板如圖5所示。

(a) 示意圖

(b) 實物

3.2 衛(wèi)板的優(yōu)化

K2和K3孔型軋輥腰部為斜面，且平直段為40 mm～50 mm。衛(wèi)板設(shè)計時，根據(jù)軋輥軋槽進行設(shè)計[2]。因衛(wèi)板寬度較窄，當軋件出孔型撞擊衛(wèi)板時容易產(chǎn)生位移。隨著軋制量的增加，衛(wèi)板容易被撞掉和撞壞。根據(jù)兩側(cè)側(cè)導(dǎo)板的開口度，將衛(wèi)板尾部焊接固定塊進行加寬處理，減少衛(wèi)板與側(cè)導(dǎo)板之間的間隙，減少衛(wèi)板橫向的位移量，優(yōu)化后的衛(wèi)板如圖6所示。

(a) 示意圖

(b) 實物

3.3 利用三維軟件設(shè)計衛(wèi)板

原衛(wèi)板為CAD二維制圖做出，圖紙設(shè)計工作繁瑣，誤差較大，加工安裝后與軋輥存在干涉、閃縫的問題，需現(xiàn)場安裝后進行修磨處理，增加了現(xiàn)場工作量，影響生產(chǎn)效率。現(xiàn)利用三維軟件重新設(shè)計衛(wèi)板，以設(shè)計K3下衛(wèi)板為例，設(shè)計步驟如下：

(1)建立下衛(wèi)板模型。根據(jù)K3孔型下軋輥孔型，設(shè)計下衛(wèi)板截面形狀，運用拉伸工具建立下衛(wèi)板模型；

(2)建立軋輥模型。將K3孔型下輥孔型圖導(dǎo)入零件圖中，運用旋轉(zhuǎn)工具建立K3孔型下軋輥模型；

(3)建立裝配模型。將下衛(wèi)板模型和下軋輥模型導(dǎo)入到裝配圖中，根據(jù)現(xiàn)場下衛(wèi)板的安裝要求，將下衛(wèi)板與下軋輥進行配合；

(4)獲得與軋輥貼合的下衛(wèi)板。利用布爾命令進行裁剪，得到與軋輥貼合的K3下衛(wèi)板模型，然后導(dǎo)出CAD平面圖。

設(shè)計步驟如圖7所示。利用直觀的三維軟件進行設(shè)計，使衛(wèi)板前端能與軋輥軋槽形狀相吻合。直觀的進行下衛(wèi)板和軋輥間的配合，并能檢查配合中存在問題。后期軋輥直徑發(fā)生變化后，可快速進行衛(wèi)板圖紙修改。利用三維軟件將R1粗軋機衛(wèi)板進行重新設(shè)計，在現(xiàn)場安裝時不存在干涉和閃縫的問題。

(a) 建立下衛(wèi)板模型 (b) 建立下軋輥模型 (c) 建立裝配模型 (d) 獲得與軋輥貼合的下衛(wèi)板

圖7設(shè)計步驟

4 改進效果

對R1軋機K2出口側(cè)導(dǎo)板和K3入口側(cè)導(dǎo)板改進后，軋件出K2孔型后側(cè)彎減輕，軋件進入K3孔型時軋制穩(wěn)定，同時減少工人的勞動強度，提高軋制節(jié)奏，J160b門架型鋼每班次產(chǎn)量由原來的240 t增加為280 t。R1軋機衛(wèi)板經(jīng)重新設(shè)計后，與軋輥貼合度較好，縮短導(dǎo)衛(wèi)安裝時間，減少了因衛(wèi)板原因?qū)е碌目ㄤ摗U鋼的情況，提高了軋制效率。同時減少衛(wèi)板備件數(shù)量，R1軋機衛(wèi)板過鋼量由原來的3000 t更換，提高到5000 t更換，適應(yīng)現(xiàn)在的大批量生產(chǎn)。

5 結(jié)論

通過對J160b門架型鋼粗軋時出現(xiàn)的問題及其原因進行分析，根據(jù)生產(chǎn)情況總結(jié)經(jīng)驗，對出口側(cè)導(dǎo)板、入口側(cè)導(dǎo)板和衛(wèi)板進行了改造，實現(xiàn)了J160b門架型鋼的穩(wěn)定軋制。利用三維軟件設(shè)計衛(wèi)板，方法簡單，結(jié)果合理可靠，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中取得了很好的效果。

[1] 曲克.軋鋼工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994：315-319.

[2] 胡彬.型鋼孔型設(shè)計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010：306-311.