型材產線650主軋機設備升級改造

陳曉 帥虹全

摘要：介紹了型鋼軋制機組650軋機設備升級改造的原因。針對舊650主軋機在生產線中應用的常見問題進行分析，并對650主軋機升級改造的可行性進行了驗證。最后，又對設備升級改造過程中遇到的技術難題及其解決措施進行了闡述。

關鍵詞：型材650軋機;750軋機;設備升級改造

0 引言

在寶鋼集團八鋼公司的發展過程中，巨峰機組是一條專門針對中型材軋鋼的生產產線，其主軋機設備于2014年利舊原650產線設備建成，其開坯機為原中型材產線利舊的650三輥往復膠木軸瓦軋機。該產線主要設備包含以下幾部分：一座推鋼式加熱爐、一架650三輥開坯軋機（利舊）、集中傳動式機前機后輥道（利舊）、一組6H+2V精軋機組、一臺步進齒條冷床、一臺550型9輥矯直機及精整切割打包等設備。產線于2015年投產，但是隨后該利舊650主軋機的穩定性較差，生產過程事故頻繁、產品質量不符合市場要求、環保效能不達標等問題逐步凸顯。給生產帶來一定制約，影響該產線的產能釋放。將650三輥膠木瓦軋機升級為兩輥可逆自動軋機，可實現產品生產效率與生產質量的提升，實現產品規格的擴展，順應市場的發展需要。

1、原巨峰機組主軋機存在的問題

1.1生產中存在的實際問題

前期生產階段，巨峰機組主軋機是原650廠的650三輥膠木瓦軋機，且在軋機輥徑偏小的限制下，只能使用傳統落后的斜軋孔型工藝進行工字鋼與H型鋼的生產。而斜軋孔型工藝的應用，又會使壓輥上產生明顯的軸向力，軋機的穩定性和每道次軋制尺寸根本得不到保證。這使得該軋機生產出來的產品質量不能滿足市場要求，該類軋機已經被列入了國家淘汰產能目錄當中。

另外，由于該軋機機前設備設計落后，無自動翻鋼機和推鋼設備，現場生產還需在650軋機的機前與機后安排4人進行人工翻鋼和輔助喂鋼作業。員工勞動強度較大，效率低下，個人安全風險極高、企業用工成本居高。將650三輥膠木瓦軋機升級為兩輥可逆自動軋機，既能優化人員，減輕勞動強度、降低安全風險，提高生產效率和產品質量，又能擴展產品規格、提升工作人員的安全系數，做到設備本質化安全，充分釋放產線產能。

1.2設備運維中存在的問題

該650三輥膠木瓦軋機已經運行了30年之久，已經被列入國家建議淘汰產能目錄當中。其設備精度已不能滿足生產需要。在設備運維過程中，存在著以下幾方面的問題：第一技術過于落后，設備高能耗，難以適應市場的發展趨勢;第二設備老化，其相應的運行效率以及生產能力都相對偏低;第三，設備運行過程中缺乏連鎖監控，極易出現設備故障。一旦出現設備故障，維護起來也具有一定的難度。即便是維持性維修，也需要付出較高的維修成本;第四，設備本質化安全較差，工人面臨的安全風險較大。

2、設備升級改造目標的可行性

1.1設備升級改造目標

如工藝布置圖（1）所示：首先，將原650三輥膠木瓦軋機升級改造成750兩輥可逆式軋機，增加前后機械推床，實現對軋件進行往復軋制，新增機械翻鋼機實現軋件自動翻轉。這樣一來，軋鋼中不需要人為手動干預軋制，工作人員數量也就可以大大的減少。改造完成后，預計每班人員優化3人，三班總共減員9人。其次，將該650三輥膠木瓦軋機升級改造成開坯軋機，可以強化彈跳的控制效果，進而提升產品的生產質量。例如，針對陰極扁鋼成材率可以有效提升2%，型材成材率可以有效提升1%。而相應的產品規格也可以得到有效的擴展，可拓寬軋制150×245陰極扁鋼、0-200H型鋼，200～280工字鋼、220～280槽鋼、140～200角鋼等。最后，預計通過此次設備的升級改造，提升型材年產生5萬噸，銷售利潤增加2500萬元。

1.2設備升級改造目標的可行性

1.2.1設備升級改造后主軋機工藝布置

如工藝布置圖（1）所示：將原650軋機設備及安裝基礎拆除，控制原軋制中心線和軋輥中線不變，設置新的750可逆式軋機，在主軋機前后布置獨立傳動的前后輸送輥道，輥道上新增前后推床，在后推床推板上新增翻鋼機設備。改造升級后的設備減少了拋鋼落鋼過程，并且機械自動翻鋼，同軋制道次比原先少用12-15S，其750軋機的軋制速度也提升到4m/s，比原650軋制速度提升了50%，最大軋制力為1200kn·m，比原650軋機的最大軋制力提升了60%，最大鋼坯咬入尺寸也由前期的180×300升級到了250×350，理論產能增加40%。軋機前后自動推床及機械翻鋼機能實現自動翻鋼和移鋼，可有效減少了人工作業量。

1.1.2.升級后主軋機主電機功率校核

從設計方案可以得知：750軋機主電機采用低速大轉矩2400KW直流電機，再通過模擬該規格軋制有限元分析在軋制寬翼緣150H型鋼時工藝孔型，最大單道次壓下量確定為70mm，得出在軋制寬翼緣150H型鋼時，軋制力最大，為Fmax=121000N=121KN。此時電機速度為100n/s，經校核計算：

得出：升級后主軋機電機輸出扭矩為軋制力矩的5倍，符合軋制要求。

1.1.3.升級后主軋機萬向接軸選擇：

由于此次改造工程廠房利舊，所以主電機布置在原650電機處，取消了原650軋機聯合減速機位置，所以電機與軋機距離比原設計延長3500mm。為了滿足現場要求，在主軋機萬向接軸選擇上充分考慮了中型材軋機上工作輥的上、下移動量一般在300?500mm，要承擔傳遞數百kN·m的扭矩，并且受傳動軸剛度、重量等制約， 選擇了具有傳遞扭矩大、傾角大、效率高、維護量小、噪聲小、潤滑條件好的滑塊式萬向接軸。其允許最大斜角度可達8°?10°，長徑比為10?15，扭矩500?1300kN·m，萬向接軸長度由原2200延長至3800mm，其余延長不足尺寸由增加的尼龍注銷聯軸器彌補。這樣既滿足了現場工藝布置，又實現了主軋機接軸適應滑塊式萬向接軸的選擇。

3、改造升級中遇到的疑難問題及解決措施

3.1.改造升級750軋機設備為購買中國二重2005年生產二手設備。在設備修復前期針對750軋機輥隙平衡采用機械平衡裝置使用效果不好，緩沖量小、輥隙彈跳過大等諸多問題，實施了輥隙平衡由機械平衡改液壓平衡的改進。利用原機械平衡安裝底座設計安裝平衡液壓缸，重新設計液壓缸頭部與上扁擔梁連接，將原吊桿加粗長，連接上輥隙托板，輥隙托板加裝線性位移傳感器，反饋控制輥隙壓下量及液壓伺服平衡，構成輥隙液壓隨動平衡。此升級改進，做到了原設備不做加工改動，升級改進工作量小，取得效果明顯。升級后的液壓輥隙平衡達到了輥隙調整量增大，響應快速、換輥操作簡便、使用方便的效果，為后續生產產品精度提升打下良好的設備基礎。

3.2.在對設備進行改造升級過程中，當主電機和齒輪箱安裝定位后，由于萬向接軸及聯軸器的“延長”設計，加之主電機、聯軸器、齒輪機座三個設備軸系位置比較固定，其軸向竄動預留10-15mm。聯軸器兩側整體臺階尺寸偏差超軸向竄動量約5mm。這就導致尼龍注銷聯軸器因定位臺階尺寸過長而無法順利安裝就位。重新拆除齒輪箱既費時又會導致安裝工期延誤。經現場測繪觀察，提出將聯軸器兩側整體定位臺階車去，設計一個可拆卸過渡定位隔圈，隔圈連接了聯軸器的兩部分，上述問題得到很好解決，避免設備“返工”安裝。

3.3在設備調試期間，由于換輥小車底部滑軌焊接平行度偏差，再加之輥系自重加大，輥系軸承座外側耳板與牌坊相干涉，同時操作人員不熟練，最終導致換輥小車減速機過載使用，使其內齒及殼體斷裂，減速機報廢，無法使用。現場無備用減速機。經現場勘察測繪，利舊原650前集中傳動輥道減速機，重新設計帶輪轉動系統，快速恢復了換輥小車運轉。

4結語：

此次升級改造，為機組產能和產品質量的提升消除了瓶頸，提高了企業的經濟效益，對同類設備的升級改造具有指導作用。但其還有很多不足之處。首先，工程時間有限，設備改進工作完成不及時，對后期的檢修修復產生了影響。其次，由于缺乏完善的工程圖紙，所以改造存在著邊加工邊確定方案，邊進行備件改進的現象，這都造成了設備安裝過程中，返工時常出現，對設備的安裝進度產生了影響。最后，后期的驗收工作不能覆蓋到所有的專業。要想解決這些問題，我們還需要進一步加強型材產線650主軋機設備升級改造的研究與分析，并結合實際情況積累大量的相關經驗。

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作者簡介：陳曉 （1978-），男，機械高級工程師，大學本科學歷，現就職于寶武集團八鋼分公司軋鋼廠從事軋鋼設備改造、維護等技術管理工作。