型钢生产线改造思路

型钢生产线改造思路

摘要：针对国外某旧型钢生产线提出改造方案，详细介绍了改造思路、工艺设备特点，供国内类似生产线改造借鉴。

关键词：型钢；改造；思路

1前言

随着国民经济的发展，需要更多数量、更多品种、更高质量的型钢。为了满足这一需求，一是上新工艺、新技术、新设备；二是挖潜改造旧轧机。而改造挖潜可以少花钱多办事、见效快，在旧型钢轧机上逐渐完善及改进工艺过程。目前型钢轧制除了近些年新建少量的采用串列式或半连续的万能轧机和全连续轧机外，有相当数量的大中型材依旧采用横列式轧机轧制。与半连续或全连续轧机相比，横列式轧机存在以下缺点：产品尺寸精度低，轧制间隙时间长，轧件温降和头尾温差大，轧件长度和壁厚均受限制，生产线自动化、机械化程度低，操作环境恶劣，工人劳动强度大[1]。诸多不利因素困扰其生产，因此有必要进行改造，改善工人操作环境，提高产品尺寸精度和质量，增加轧线产量。以下说明是我们为国外某厂此类生产线所做的改造方案。

2 轧线工艺设备现状

现有轧线的产品规格有圆钢、扁钢、角钢、槽钢和工字钢。其工艺布置为二列式，第一列为一架二辊可逆粗轧机，第二列中的三架为三辊轧机，一台电机传动，往复轧制；另一架为二辊成品轧机，单独传动。最多的型钢轧制道次为15道，因其中的三架为同一电机传动，在交叉轧制时较难协调各道次的速度要求，在轧制过程中横移次数较多，间隙时间较长，轧件温降大，长度短，不仅产量较低，同时也影响产品质量、尺寸精度和成品收得率。冷床二座，为链绳拉钢式，对于生产圆钢表面擦伤较为严重，圆钢的平直度较差；精整堆垛区为人工操作，环境恶劣，劳动强度大。原有生产线平面布置简图见图1。

图1 原有生产线平面布置图

1-加热炉2-二辊可逆轧机3-三辊轧机4-二辊轧机5-热锯

6-冷床7-矫直机8-冷锯9-人工堆垛台架

3 改造思路

原轧线可生产的各种型钢最大规格为：圆钢4英寸、扁钢130mm、角钢5英寸、槽钢6英寸、工字钢6英寸，根据当地对型钢的需求，业主希望通过有限的资金投入，改造后产品范围和规格适当增加：新增100mm~150mm H型钢、6英寸角钢、8英寸槽钢。同时提高产品质量、轧制精度和生产线产量，提高自动化和机械化水平，改善操作环境，降低劳动强度。

3.1改造方案的主要内容

拆除原有加热炉，在新的位置布置一座推钢式加热炉。与原加热炉相比，加热能力提高，炉宽加大，上料采用步进台架和入炉辊道，出钢采用托出机加炉内悬臂辊道，改造目的为提高产量，增加坯料单重，实现炉区顺控和仪控全自动化操作。

拆除末架二辊精轧机，新建4列单独传动的万能/二辊连轧机。这样可以在保持相同轧制道次的情况下减少前面三辊轧制的往复道次和移送过程，减少了轧件温降；由于最后4架为连轧，为增加轧件长度创造了条件，提高了收得率；新增的4架轧机为万能/二辊可换的短应力线轧机，机架刚度大，产品精度可得到保证；精轧机组采用连轧布置，自动化程度高，提高了工人操作安全系数。

新建齿条式冷床2座。单独传动，齿条冷却可提高产品的平直度，步进移钢可减少轧件的表面划伤。

新建矫直机1台，替代原有矫直机。其结构新颖，机架刚度大，可满足新增的更大规格产品的矫直要求，该设备具有快速换辊功能，工人作业强度低，换辊速度快，提高了矫直机作业率。

新建2台移动锯。1台布置在轧机后，用于热态圆钢锯切；1台布置在矫直机后，用于其它矫直后常温状态型钢锯切。增加的锯机可提高较短定尺产品的锯切节奏，保证产量提高后锯切区不成为瓶颈。

在原有人工堆垛台架位置新建检查堆垛台架1座。定尺型材经码垛输入辊道定位后，输入链升起将定尺型材移送到成排链上，由码垛机在码垛台上进行平移和翻转码垛，第一组将型钢移至码垛台，第二组根据操作要求实现型钢翻转180 或不翻转。码好垛后，移出小车将码垛移送至码垛输出辊道，最后，码垛输出辊道将码垛送往下一工序。

3.2 改造后的生产工艺流程

钢坯由吊车成批吊至上料台架，经称重后由入炉辊道送至加热炉炉尾，由推钢机推入炉内加热。

钢坯加热至合适温度后，经加热炉托出机放至出炉辊道上。由出炉辊道将轧件送入由粗、中轧机进行往复轧制，最后经4架万能/二辊精轧机连轧各种型钢产品。

轧件从成品轧机出来后，圆钢由原有的固定热锯切头后，由2台热锯机一次切成5～12m 定尺2根，更长的定尺由新建的移动锯单独锯切，然后分别进入2座步进齿条式冷床进行冷却。其它型钢轧件由原有固定热锯热锯切头，再由新建的移动热锯切成最长26m的倍尺，依次进入2座步进齿条式冷床进行冷却。原来矫直机前后的移钢台架用辊道联接起来，使冷却后的圆钢不用再经过矫直机直接进行收集区。冷却后的型钢由辊道经移钢台架送至辊式矫直机进行在线矫直，再经成排台架成排。

在原有固定锯前布置1台新的移动锯，型钢的定位由原有定尺机负责，7.5m以下短的定尺由2台冷锯同时锯切，最长到15m的较长的定尺由新建的移动锯锯切。拆除原有过跨收集台架，新建1座电磁自动堆垛装置，短定尺双排同时堆垛，长定尺单排堆垛，堆垛好的垛捆横移打捆、称重、收集吊运入库。圆钢则通过辊道进入圆钢收集区，由辊道下的拨钢装置将圆钢拨入收集软链，人工打捆，辊道两侧的收集槽依次操作，保证作业连续。打捆后的圆钢捆可由平板车送入成品跨称重入库。

改造后生产线工艺布置及新增设备示意图参见图2。

图2 改造后生产线工艺布置及新增设备示意图

1-加热炉2-万能/二辊短应力线轧机3-热锯

4-步进齿条式冷床5-矫直机6-冷锯7-自动堆垛台架

4 新增主要设备说明

4.1 加热炉

新建一座推钢式加热炉，炉宽增加，上料采用上料台架和入炉辊道，出钢采用托出机加悬臂辊方式，炉内悬臂辊由交流变频电机单独驱动，辊面为弧型自定位结构。托钢机为连杆液压式，全自动化操作。

4.2 万能/二辊轧机

为短应力线无牌坊拉杆式，其水平辊和立辊的轴线互成90°，四个轧辊共同形成一个孔型。主要由三个部分构成，它们是上辊及其轴承座，中间牌坊，下辊及其轴承座。这三部分由四个拉杆紧固在一起。

水平辊轴承座：四个轧辊轴承座用四个拉杆连接起来。两个轧辊的轴承为四列圆柱滚动轴承，承受径向负荷，两个止推轴承承受轴向负荷。水平辊可手动轴向调整。

立辊轴承座：轧辊轴承座用螺栓固定在机架上，安装和拆卸方便。两个立辊是被动的，轧辊轴承为圆锥滚动轴承，承受径向负荷和轴向负荷。

压下机构：水平辊和立辊压下为独立机构，可用液压马达和手动方式同步或单独调整辊缝。

平衡系统：轴承座均采用机械弹簧平衡系统，用于消除压下螺纹与螺母的间隙。

无牌坊短应力机座：上下辊组件和中间牌坊由拉杆将其紧固在一起，轧制过程中用机座夹持装置固定，换辊时，机架与底座一起吊离轧线。

底座：为焊接结构，用于支撑无牌坊短应力机座和接轴托架。无牌坊短应力机座和接轴托架用液压锁紧在该底座上。底座上装设有一个液压缸，该液压缸用于调整轧槽和进行换辊。

若以不带立辊的中间牌坊替换万能轧机的牌坊，以普通二辊轧机的轧辊替换万能轧机水平辊，就构成了二辊轧机。

4.3 步进齿条式冷床

轧件分段以后被单根地送上冷床。轧件在步进齿式冷床上冷却，可以保证轧件在冷却过程中又受到一定的矫直。通常轧件在冷床上是自然冷却。在冷床中后部可设置水雾冷却装置，如需要可水雾冷却轧件。

冷床系统由上钢辊道、步进齿条式冷床本体和下钢装置组成。

冷床上钢辊道：辊道采用变频电机单独传动，上钢装置为裙板式结构，裙板升降由液压驱动。

步进齿条式冷床：主要由冷床本体、活动梁、固定梁、传动装置和立柱等组成。冷床主电机通过蜗轮蜗杆减速机来传动长轴，传动轴又通过偏心轮机构来使其上的活动梁进行升降和平移，从而向前输送轧件，冷床中后部可设置水雾冷却装置。

冷床下钢装置：移送链由电机通过联轴器、减速机、轴和链轮驱动；旋转平托小车由电机通过联轴器、减速机、轴驱动，可做360°回转。