大規(guī)格角鋼滾動導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計與應(yīng)用

蘇 磊， 楊 洋， 安海春， 張海生， 王君珂， 劉 楊， 劉 凱

（河鋼集團(tuán)唐鋼公司， 河北 唐山 063000）

在大規(guī)格角鋼軋制過程中，傳統(tǒng)的成品孔入口導(dǎo)衛(wèi)一般是滑動導(dǎo)衛(wèi)，該導(dǎo)衛(wèi)共用性強(qiáng)，但是限于其形式，極容易使成品產(chǎn)生刮傷缺陷，在實際生產(chǎn)過程中需要頻繁打磨側(cè)導(dǎo)板，導(dǎo)板磨出溝后需要經(jīng)常更換，一般過鋼量超不過500 t，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，且工人勞動強(qiáng)度很大。目前，滾動導(dǎo)衛(wèi)在棒材連軋機(jī)組使用較為普及，大部分角鋼廠家仍使用的是滑動導(dǎo)衛(wèi)，只有少數(shù)廠家在軋制16號以下中小規(guī)格角鋼時，成品入口使用了滾動導(dǎo)衛(wèi)。唐鋼大型線主要生產(chǎn)18～30號大規(guī)格角鋼，針對生產(chǎn)中使用滑動導(dǎo)衛(wèi)的各種缺陷問題，設(shè)計了大角鋼成品入口不同厚度共用滾動導(dǎo)衛(wèi)，有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏，使成本大幅降低，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1 唐鋼大型線角鋼生產(chǎn)概況

唐鋼大型線于2011年2月25日投資建設(shè)，2012年3月熱試成功，2013年正式投產(chǎn)，年設(shè)計生產(chǎn)能力50萬t[1]。大型線主要產(chǎn)品有18～30號大規(guī)格等邊角鋼、400系列鋼板樁、40U礦用型鋼、電極扁鋼、方鋼等，其中角鋼產(chǎn)量占總產(chǎn)量的70%以上，是大型線的支柱產(chǎn)品。大角鋼生產(chǎn)，各架次出入口，全部采用滑動導(dǎo)衛(wèi)。滑動導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，調(diào)整方便，但易造成刮溝，造成腿長不穩(wěn)定，成品腿端刮傷，不利于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的控制和提高[2]。

2 生產(chǎn)中存在的問題

大型線角鋼成品入口滑動導(dǎo)衛(wèi)的使用對產(chǎn)品質(zhì)量的影響十分大，原有的滑動導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)，分為帶下托板的左右導(dǎo)板及用于將導(dǎo)衛(wèi)固定在軋機(jī)牌坊橫梁上的夾板盒子。角鋼軋制時，左右導(dǎo)板夾持角鋼左右兩腿，下托板拖住角鋼平線段將軋件導(dǎo)進(jìn)軋槽[3]。這種導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整起來比較簡單，共用性也比較強(qiáng)，但存在著以下問題：

1）由于靠左右導(dǎo)板控制軋件走向[4]，因此導(dǎo)板與鋼料長期接觸，造成磨損嚴(yán)重，易刮出深溝，從而造成角鋼腿端斷續(xù)刮傷，需經(jīng)常人工打磨導(dǎo)板。

2）薄規(guī)格向厚規(guī)格調(diào)整時，由于調(diào)整后成品前鋼料比軋薄規(guī)格時造成的導(dǎo)板溝大，會造成腿端嚴(yán)重刮傷，必須更換導(dǎo)板，嚴(yán)重影響了軋制效率。

3）隨著導(dǎo)板的磨損，左右導(dǎo)板與鋼料接觸的部位逐漸變寬，需要頻繁調(diào)整夾板盒子的螺絲，以確保能夠抱住軋件，使軋件穩(wěn)定地進(jìn)入軋槽，職工勞動強(qiáng)度非常大。

4）為了能夠調(diào)整導(dǎo)板寬度，左右到板之間使用的是有彈性的木片，在軋制方向上隨著時間的推移，由于木片受力不均，導(dǎo)板間的寬度很不穩(wěn)定，造成成品腿長尺寸波動較大，尤其是頭尾波動最大，產(chǎn)生廢品的情況時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

3 傳統(tǒng)角鋼滾動導(dǎo)衛(wèi)的問題與分析

傳統(tǒng)小規(guī)格角鋼滾動導(dǎo)衛(wèi)由上、下滾動導(dǎo)輪與導(dǎo)輪盒子組合而成，上下導(dǎo)輪形狀與上一道次的鋼料形狀吻合，通過上、下導(dǎo)輪將軋件抱住，軋制過程中導(dǎo)輪隨著軋機(jī)轉(zhuǎn)動，使得導(dǎo)輪摩擦均勻，消除了成品刮傷隱患，同時調(diào)整剛料厚度時，只需調(diào)整頂蓋螺絲的寬度即可，因此調(diào)整次數(shù)比滑動導(dǎo)衛(wèi)明顯降低。但大規(guī)格角鋼生產(chǎn)以鐵塔電用角鋼為主，經(jīng)常每種厚度一次性軋制量只有幾百噸，導(dǎo)衛(wèi)更換依舊比較頻繁。主要是大規(guī)格角鋼厚度范圍比較大，為保證成品腿長精度，同一型號不同厚度角鋼成品前孔型尺寸需分別設(shè)計，否則產(chǎn)品質(zhì)量無法保證[5]，例如：250角鋼厚度范圍為18～35 mm，成品前孔型分為18～22 mm、24～28 mm、30～35 mm 三種形狀孔型，而滾動導(dǎo)輪只能與一個孔型相匹配，無法共用，有時一個班就需要換兩次導(dǎo)衛(wèi)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率。而且由于單重較大，初次設(shè)計的由上、下兩個導(dǎo)輪組成的夾持方式十分不穩(wěn)定，導(dǎo)致成品腿長尺寸控制精度很差，偏角軋廢現(xiàn)象時有發(fā)生，因此設(shè)計一種不同厚度可以共用且穩(wěn)定性好的滾動導(dǎo)衛(wèi)勢在必行。

4 滾動導(dǎo)衛(wèi)的設(shè)計

1）取一個角鋼品種如25號角鋼，將所有成品前孔的孔型按上下軋槽分解，如圖1所示。

圖1 新型角鋼成品滾動導(dǎo)衛(wèi)組合

2）取上軋槽，一般有3～4個上軋槽，如有18～22mm、24～28 mm、30～35 mm 三個軋槽，每個軋槽對應(yīng) 3個規(guī)格，以上軋槽直線段為基準(zhǔn)將所有軋槽疊在一起。

3）繪制上滾動導(dǎo)輪1。先確定上導(dǎo)輪直線段6，使其與上軋槽直線段重合的部分重合；再確定上導(dǎo)輪圓弧段5，使其與疊起后最高上軋槽的圓弧段上端重合，重合部分長度不小于上軋槽圓弧段長度的1/3；上導(dǎo)輪平行段4高于所有上軋槽平行段2～5 mm；上導(dǎo)輪頂尖7高于所有上軋槽頂尖（含假帽）2～5mm、寬度大于所有上軋槽頂尖寬度，不小于3 mm（含假帽），如圖2所示。

圖2 新型角鋼成品滾動導(dǎo)衛(wèi)上滾動導(dǎo)輪

4）取下軋槽，以下軋槽直線段為基準(zhǔn)將所有軋槽疊在一起。

5）繪制下滾動導(dǎo)輪2。先確定下導(dǎo)輪直線段10，使其與下軋槽直線段重合的部分重合；再確定下導(dǎo)輪圓弧段9，使其與疊起后最低下軋槽的圓弧段上端重合，重合部分長度不小于下軋槽圓弧段長度的1/3；下導(dǎo)輪平行段8低于所有下軋槽平行段2～5 mm；下導(dǎo)輪頂尖11低于所有下軋槽頂尖2～5 mm、寬度與下軋槽最寬頂尖寬度相等，如圖3所示。

圖3 新型角鋼成品滾動導(dǎo)衛(wèi)下滾動導(dǎo)輪

新設(shè)計完成的上、下滾動導(dǎo)輪要與所有規(guī)格軋槽的直線段重合，圓弧段部分重合，其他部位不得有干涉，裝配時必須保證上、下滾動導(dǎo)輪軸向?qū)φＭ瑫r，新設(shè)計滾動導(dǎo)衛(wèi)由初次設(shè)計的上下兩個導(dǎo)輪優(yōu)化為一個上滾動導(dǎo)輪和兩個下滾動導(dǎo)輪組成，在水平方向上，上滾動導(dǎo)輪介于兩個下滾動導(dǎo)輪之間，三個導(dǎo)輪組合將軋件定位導(dǎo)入成品槽，軋件運(yùn)行穩(wěn)定性明顯提高。滾動導(dǎo)衛(wèi)實物圖如圖4所示。

圖4 新型滾動導(dǎo)衛(wèi)實物圖

5 應(yīng)用效果

新設(shè)計的角鋼成品滾動導(dǎo)衛(wèi)能適用于一個角鋼品種下的所有規(guī)格，從18～30號角鋼僅需要6套滾動導(dǎo)衛(wèi)，減少了備件數(shù)量，且在單一品種軋制時不需要更換滾動導(dǎo)衛(wèi)，換導(dǎo)衛(wèi)頻率減少到原來的1/3，大大提高了生產(chǎn)效率，日產(chǎn)量提高了15%；同時，成品尺寸精度顯著提高，成品孔軋制偏角和刮傷缺陷基本消除，角鋼軋制一次合格率由94%提高到98%；燃耗、電耗等大幅下降，噸鋼成本降低50元，每年可為全線增效1000萬元。