西寧特鋼小棒工程棒材軋輥間工藝設計要素探討

摘 要：介紹西寧特鋼小棒工程軋輥間主要設計特點，闡述軋輥間設計中應注意的問題，以提高軋輥間的設計水平，進而提高棒材車間的產品質量及產量。

關鍵詞：棒材車間；軋輥間；工藝設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.003

1 概述

棒材廣泛用于建筑、機械、汽車、船舶等工業領域，全國共59家鋼鐵企業可生產優鋼棒材，共有軋機110條，設計總產能7701萬噸。2016年全國棒材總產量為4542萬噸，較2015年名義增長205萬噸，同比增加4.7%。現有21條軋機可以實現普優共產，涉及產能1703萬噸。[1，2]在持續推進改革、環保升級淘汰落后產能等一系列因素影響下，普轉優產能轉化結合優鋼產能釋放，促進了棒材項目的穩定良好運行態勢。各大項目對主軋線的設計非常重視，卻往往忽視軋輥車削，從而導致一些項目的軋輥間無法滿足生產要求。

通過參加酒鋼100萬噸棒材項目、西林鋼鐵100萬噸棒材項目、日照鋼鐵100萬噸棒材等項目設計，對不同類型棒材軋鋼廠軋輥間特點及設計中應注意的問題有比較直觀的認識，結合西寧特鋼小棒工程，總結棒材軋輥間工藝設計一些要點，供同類項目設計參考。

2 西寧特鋼小棒工程項目概況

西寧特鋼小棒材生產線采用短應力線軋機和PSM三輥減定徑軋機，引進德國西馬克公司技術和設備。生產產品為優質合金鋼棒材，產品規格Φ16～100mm，設計產量為45萬噸/年，是目前國內最先進的特鋼軋線。工程配套建設較完備軋輥間，主要有軋輥加工、軋輥拆裝，軸承清洗和輥環加工、輥環維護等設施。軋輥車間面積27m×108m，軌面標高15m；輥環加工間面積64m×7m（相對軌面標高6m）。承擔主軋線上各類軋輥車削，軸承座維護，軸承清洗等任務。軋輥主要技術參數詳見表1。

3 西寧特鋼小棒工程軋輥間特點

西寧特鋼小棒材生產線軋制產品規格范圍廣，軋機數量多與其他棒材項目比較，軋輥車削具有軋輥規格多，輥環磨削量大的特點。各項目產品規格及軋輥車削量詳見表2。

4 軋輥間工藝設計要素

4.1 設備選擇

4.1.1 主要設備選擇

軋輥間最主要設備是軋輥車床，新軋輥的輥身精車、孔型加工和舊輥修復在軋輥車床上進行[3]。軋輥車床選型的規格根據軋輥的輥身直徑和長度選用。選型的臺數按不同規格軋輥分別計算。

N=PH/Yη

式中N為計算的軋輥車床數，臺；P為同規格軋輥加工總根數，根；H為同規格軋輥加工工時，h/根；y為機床年工作小時，h；η為機床利用率，一般取0.85～0.9。加工臺時指標H值與軋制產品的形狀、尺寸和軋輥的材質、制造工藝有關，要綜合考慮選取。

西寧小棒工程軋輥加工總根數約440根，輥環約2700個，總根數由軋機換輥周期決定，軋機換輥周期主要依據軋機供貨商提供的數據，也要參考同類工廠的實際經驗，并結合自身的特點進行確定。此外還考慮了在生產過程中的實際換輥情況，除正常換輥外其它換輥因素如計劃換產品規格、事故輥等。軋輥加工時間根據軋輥的直徑、輥身長度、孔型、材質，結合生產現場經驗，各規格軋輥得出軋輥規格材質加工時間表詳見表3。η機床利用率85%，y機床年工作小時約3820小時。根據以上數據小棒工程選用軋輥車床3臺，輥環加工車床1臺，碳化鎢輥環磨床1臺。

4.1.2 非標設備的配置

西寧小棒軋輥間作為現代化的工廠配置了操控先進的非標準設備。如軋輥軸承座拆裝裝置、軸承加熱器、軸承/軸承座清洗機、軋輥臺架及各種吊具，對于輥環修磨還應配置輥環分離裝置、光學校驗臺、機架清洗裝置、輥環存放架。其中，軋輥臺架的設計應考慮各軋輥的周轉量，軋輥的周轉量應為3～4套，輥環的周轉量應為4～5套。

4.1.3 起重設備的配置

起重機是軋輥間的主要設備之一，西寧小棒工程軋輥間除設置2臺主起重機外，還在高速鋼輥環加工區域和碳化鎢輥環修磨區域分別設置專用起重機，這樣既可方便局部工段的物料加工和運輸，也可減少車間的主起重機數量，避免主起重機相互干涉并節約投資。

4.2 工藝布置

設備布置主要考慮盡可能減少工件搬運距離，減少搬運過程中跨越設備[4]。

4.2.1 軋輥車床布置

軋輥車床屬于重型機床，一般采用單行橫向排列，軋輥車床布置在靠近廠房一側即遠離軋機一側以減少軋線震動對軋輥車床的影響，并注意布置在起重機吊鉤極限范圍內，以便軋輥吊裝及運輸，這一點在車間面積較緊張時尤其需要注意。

4.2.2 非標設備布置

非標設備如軋輥軸承座拆裝裝置應布置在靠近軋機一側，軋輥總成由過跨車運入軋輥間便可直接吊運至相對應的軸承座拆裝裝置上進行拆卸，以減少運輸的距離。軸承/軸承座清洗機應布置拆裝裝置附近，拆卸后的軸承座吊運至軸承座清洗機進行清洗維護，軸承/軸承座清洗機運行時會產生一定煙氣雖有通風設施處理但盡量布置在車間端部利于排風的位置。

4.3 輥環維修間與輥環加工間的布置

輥環維修間是西寧小棒工程特有的輥環機架裝配專用車間，因軋線采用西馬克PSM三輥減定徑軋機，減定徑機架內為三個輥環120°分布，需將輥環從機架內拆卸進行孔型修磨，拆卸后的機架進行清洗，修磨好的輥環要重新裝入機架內，所以為輥環裝配設計了專用的維修間，維修間布置在與PSM三輥減定徑軋機相鄰的跨間，換輥小車輥道伸入輥環加工間內進行機架更換。為保證裝配好的機架精度不變，輥環維修間設在與軋線同高度+5m平臺上。在車間設計過程中要特別考慮保證校驗后的機架精度，避免遠距離吊運。輥環維修間內配置了輥環分離裝置、光學校驗臺、機架清洗裝置、輥環存放架等。輥環維修間布置詳見圖1。

輥環加工間也是小棒工程特有的專用輥環修磨、車削車間，輥環裝配間需在+5m平臺上與PSM軋線緊鄰不利于保證輥環修磨、車削設備的運行，因此分離出輥環加工的功能在軋輥加工間內（±0.00地坪上）設計了專門輥環加工間。在輥環維修間內拆卸下的輥環吊運至輥環加工間進行修磨和車削，修磨、車削好孔型的輥環吊運回輥環維修間與清潔維護后的機架進行裝配校驗。輥環加工間內配置了碳化鎢輥環磨床、高速鋼輥環車床、金剛石砂輪修整機等，碳化鎢材質輥環需用碳化鎢輥環磨床進行修磨，高速鋼材質輥環需用輥環車床進行車削。輥環加工間布置詳見圖2。

5 結論

對于打造現在鋼鐵企業，建設一流鋼企，提供棒材優質設計服務，棒材軋輥加工間的設計，需要注意以下幾個方面：

（1）軋輥間最主要設備選型及計算，需結合經驗實現軋輥車床選型及精確計算；

（2）軋輥車床加工臺時指標H值與軋制產品的形狀、尺寸和軋輥的材質、制造工藝有關，要綜合考慮選取；

（3）軋輥加工時間根據軋輥的直徑、輥身長度、孔型、材質，結合生產現場經驗，各規格軋輥得出軋輥規格材質加工時間；

（4）軋輥車床一般采用單行橫向排列，布置在靠近廠房一側即遠離軋機一側以減少軋線震動對軋輥車床影響，并注意布置在起重機吊鉤極限范圍內，在車間面積較緊張時尤其需要注意；

（5）現代化小棒軋輥間需配置必要的操控先進的非標準設備；

（6）一定要在設備選擇和工藝布置上精心考慮，根據項目實際情況選擇適當的工藝設備并合理布置，使軋輥加工間滿足軋線生產要求，為軋線及時提供合格的軋輥。

參考文獻：

[1]俞誓達，陳菡.我國軋輥業現狀及發展中應重視的問題[J].鋼鐵，2007（07）：1-6.

[2]2016年優特鋼市場回顧及2017年行業展望[OL].我的鋼鐵網.[2017.1.11 ].http：//gc.mysteel.com/17/0110/17/419C9E3521874AA2.html.

[3]苗利河.棒線材用高速鋼軋輥的孔型加工工藝[J].軋鋼，2008（02）：70-72.

[4]羅慶革，駱勝東.高速鋼軋輥加工工藝優化[J].柳鋼科技，2015（05）：44-45.

作者簡介：邱實（1985-），女，內蒙古人，碩士研究生，工程師，從事工程設計。