H型钢生产线开坯机对中及翻钢装置改造实践

李文平，胡 洪，闫志文

（首钢长治钢铁有限公司，山西 长治 046031）

首钢长治钢铁有限公司（以下简称“首钢长钢”）H型钢生产线的关键工艺设备及技术皆从德国西马克梅尔公司引进，辅助设备由国内转化设计后制造供货，设计年产量为60万t。采用两种异型连铸坯BB1、BB2型为原料，主要生产钢种有碳素结构钢、低合金结构钢、耐候钢等，品种规格范围HN250×125～HN500×200。从2007年投产以来，在实际运行过程中发现开坯机前后对中及翻钢装置存在一些问题和缺陷，导致设备故障和事故发生率偏高，严重影响产线的产能提高和产品质量的提升，需要对设备进行合理及适当的改造，以适应日益竞争激烈的钢材市场环境。1 H型钢生产线轧机、对中及翻钢装置布置分析

1.1 轧机、对中及翻钢装置布置

首钢长钢年产60万t H型钢生产线在线共4套轧机，其中包括二辊可逆开坯机1架，主要进行异型连铸坯BB1、BB2的粗加工轧制，提供满足后续工序的半成品料；串列可逆轧机3架（包括万能粗轧机、轧边机、万能精轧机各1架），主要对开坯机来料进行精加工轧制，并最终使成品尺寸满足标准及顾客的要求。对中及翻钢装置布置于开坯机前后，翻钢装置根据轧制工艺要求可将钢坯进行90°的翻转，并辅助对中装置进行轧件横移。对中装置用于横移轧件，以满足开坯机往复轧制时使轧件对正轧辊孔型，起引导轧件作用。轧机、对中及翻钢装置具体布置如图1所示。

图1 轧机布置示意图

1.2 原有对中及翻钢装置主要技术参数

原有对中及翻钢装置主要技术参数如表1所示。

表1 原装置技术参数表

1.3 原有对中及翻钢装置运行问题

由于对中装置与夹钳式翻钢机为紧凑式布置，推板长度较短，约为2 500 mm，而翻钢机翻转动作依靠液压缸驱动，动作缓慢，特别对于长坯料而言，钳式翻钢机与对中装置不能使钢坯实现有效的摆正，生产运行中存在许多问题：

1）因对中设备小，无法保证轧件平直进入轧机，会导致开坯机半成品料尺寸不稳定，如果一支轧件的前、中、后的翼缘厚度较大，会造成部分规格的某一条腿无法充满，如H500×200规格钢种的操作侧上腿充不满，导致后续万能调整困难，有时甚至会因操作侧上腿尺寸小而产生轧废。对于H300系列的型钢，则会造成明显侧弯，导致两侧翼缘偏差大，对矫直质量产生较大影响，对成品尺寸也会有一定影响。

2）由于开坯机对中和翻钢机分属两台设备，动作一前一后，每道次轧制时间长，轧制节奏慢（如H200×200规格钢种，开坯机轧制节奏时间长达175s），从而导致钢坯温降大。为了满足万能轧机的轧制条件，钢坯一直按温度上限（不超1 280℃）进行加热，能耗相对较高；另外轧制速度不能提高，对产量提升制约明显。

3）对中装置及翻钢机结构相对复杂、动作频繁，故障率较高，每月故障时间平均在450～600 min，占到全线故障时间的35%～50%，严重制约型钢生产效率的进一步提高，另外由于故障导致的轧废也较多。

1.4 改造可行性分析

1）推床翻钢机普遍应用于国内外热轧型钢生产线上，不仅优化了原有设备在推床本体、推拉杆、护板及翻钢装置等核心设计方面的不足，而且进一步完善了设备维护、运行等方面的不足，使设备结构更简单、合理，维护、安装更方便。

2）开坯机对中及翻钢装置改造为轧钢厂型钢作业区局部改造，通过在线机械设备、液压及润滑设备、工艺管道、土建基础、给排水管道和电气设施等进行核算，得出局部改造后均可满足要求。

2 改造方案及实施

2.1 改造方案

相关工程技术人员经过长期调研和论证，设计了如下改造方案：

1）将翻钢机改造为电动钩式结构，工作辊道、对中装置均设在原区域，基本位置不变，只是对其结构与尺寸有所调整；保持原轧制中心及标高不变。分别将对中的两个推板装配布置在工作辊道的两侧，每个推板由1台变频调速电机通过减速机驱动一组传动轴上的2对齿轮齿条副，齿条分别安装在2个焊接结构的推杆上，推杆通过缓冲装置与推板联结。通过齿轮齿条实现两个推杆的同步功能。

2）翻钢驱动电机带有编码器，可根据不同的坯料调整翻钢行程及检测翻钢钩的位置；翻钢钩与钢坯底面接触的部分堆焊硬质合金。

3）对中推床采用共直流母线变频传动，翻钢钩采用电动驱动。开坯机区域内采用PLC和机旁两地操作方式控制，机旁设定为检修模式。自动控制系统由PLC系统、远程I/O及DP网络组成，实现对中推床及翻钢钩的传动和位置控制及开坯机本体的自动开坯顺序控制。

2.2 改造主要内容

拆除原机前、机后对中装置和钳式翻钢装置，新上机前、机后电动钩式翻钢装置及推床；拆除原机前、机后工作辊道及部分延伸辊道，新上机前、机后工作辊道；将万能轧机延伸辊道末端的固定挡板向东平移5 m，从辊道末端向西加设产品延伸辊道钢框架槽装置1套，以用于万能轧机轧制加长产品。

在开坯机机后延伸辊道摆臂处和万能轧机机后辊道摆臂处，由于在轧钢过程中摆臂处辊道承受频繁冲击，导致辊道基础松动、混凝土脱落，需拆除后进行重新浇筑。然后再重新安装辊道支座、辊道装配机摆臂。

开坯机操作室位于输送辊道上方，生产中多次出现过轧件顶操作室的情况，存在极大的安全隐患，因此将其拆除后，在辊道南侧重建一个。

2.3 改造后对中及翻钢装置主要技术参数

改造后对中及翻钢装置主要技术参数见表2。

表2 改造后装置技术参数表

2.4 改造实施

H型钢生产线开坯机对中翻钢机改造项目于2022年3月1日开始施工，4月20日热负荷试车调试设备，一次性热负荷试车成功，4月20日—4月底按现有的产品规格重新调试轧制程序，提升轧制节奏，且均一次性实现过钢效果。

3 改造后效果

经过2022年5月的一个月生产实践检验，改造后效果如下：

1）开坯机轧后轧件料形规整、平直，辊道盖板受到的冲击减小、万能轧机咬入稳定、冲击小。

2）开坯机轧制节奏时间：平轧工艺时间平均降低40 s，立轧需要翻钢的工艺时间平均降低35 s。以H200×200规格钢种为例，开坯机轧制节奏时间从175 s降低至125 s。

3）轧制时间缩短，轧件在开坯机轧制温降减小，加热温度降低，平均炉温可以降低40℃左右，开坯机开轧温度由1 180℃降低为1 140℃。

4）故障停机时间减少，5月份H型钢产线各种产品规格从热负荷调试阶段进入改造考核阶段，液压故障发生2次，累计影响145 min（非改造内容）；电气故障降低50%，机械故障降低100%。

5）回炉坯、热轧废明显减少，5月份回炉1支6.5 t，没有热轧废，和2021年热轧废平均36 t相比，降低81.9%。

4 结语

对开坯机对中翻钢机改造后，热负荷试车一次性成功，与正常生产基本无缝衔接，改造达到预期效果，可为行业类似设备及产线改造提供借鉴！