棒材冷床上钢易损件优化应用分析

棒材冷床上钢易损件优化应用分析

甘志勇 龙裕鹏

柳州钢铁股份有限公司棒线型材厂 广西柳州 545002

摘 要：本文介绍了棒材冷床上钢易损件耐磨优化改进，并在柳州钢铁集团有限公司棒材生产线实施应用的可行性及其优势。

关键词：上钢装置；冷床；易损件；耐磨改进

Analysis and improvement of wear resistance of quick-wear part in steel feeding facility of bar cooling bed

GAN Zhiyong，LONG Yupeng

（Liuzhou Iron and Steel company LTD Bar and Section Plant）

Abstract: This paper introduces the wear resistance optimization and improvement of the steel feeding facility quick-wear part for the bar cooling bed, and the feasibility and advantages of the application in Liuzhou iron and steel group co. LTD. rod production line.

Key Words：Steel Feeding Facility;Cooling Bed;Quick-wear Part; Improvement Of Wear-Resisting

1 前 言

随着棒材多切分工艺技术的成熟和发展，棒材生产追求更高水平的成材率经济指标，由此，棒材生产对冷床的稳定运行要求进一步提高。目前影响棒材在冷床稳定运行的主要故障点在于冷床上钢装置。冷床上钢装置主要问题在于易损件的使用寿命短，尤其是与钢材直接接触的升降滑板、摩擦板、齿形板，钢材与其有相对摩擦造成磨损快。且执行新国标轧制后，钢材上冷床温度上升250℃-300℃，热膨胀造成上钢装置设备安装间隙变小，上钢装置设备动作不顺畅，从而造成冷床飞钢，严重影响了棒材成品上冷床质量及棒材成材率，不利于棒材降成本工作。为提高棒材成品上冷床质量及成材率，降低生产成本，降低职工维护劳动强度，提高上钢易损件的使用寿命及安装标准化成为了当前棒材生产冷床稳定运行的发展方向。本文分析柳州钢铁集团有限公司棒材生产线冷床上钢易损件耐磨改进应用的可行性及实际应用中的探索。

2 上钢装置易损件耐磨改进及应用

2.1关键技术

提高冷床上钢装置易损件使用寿命短的关键技术在于所用材料的耐磨性能及摩擦系数，借鉴棒材耐磨辊筒的应用，提出在易损件的工作面堆焊耐磨合金或镶嵌耐磨^［1］合金板，提高易损件的耐磨性能，从而提高易损件的使用寿命。

2.1.1 升降滑板改进方案

（1）方案一：对磨损超标的升降滑板采用激光熔覆堆焊升降滑板工作部位，堆焊后去应力再进行机加工。该方案的主要难点在于升降滑板的材质不一，焊接变形量难以控制，且焊接的材质耐磨性能不高，焊接制造工艺时间长，加工成本与普通升降滑板的采购价高1倍，且熔覆堆焊的升降滑板上线使用寿命与新采购的普通升降滑板备件使用寿命只提高2-3个月，修复备件的性价比较低，故该方案不可行。

（2）方案二：寻找制造商技术交流合作，在升降滑板磨损的部位镶嵌耐磨合金板，耐磨合金板主要采用铬合金成分，耐磨合金板与升降滑板采用莫式锥头螺栓连接且锁紧螺母拧紧后点焊防松，此外在保证原安装尺寸的前提下将升降滑板两端的销孔镶嵌耐磨合金套，提高升降滑板的综合使用寿命。该方案加工工艺简单，只需在升降滑板磨损部位铣削加工出耐磨合金板的安装槽，并配钻好安装螺栓孔。为检验该方案的可行性，与济南某耐磨材料制造商协商，通过办理备件试用协议来修复，并申请试用20件。由于有些升降滑板旧件在铸造时各壁厚不均匀，有6件旧件在加工耐磨合金板安装槽时已穿壁变形严重，不能修复，其余14件均按图纸要求进行修复并上线试用。

3. 方案三：针对待修升降滑板存在的问题对修复方案二进行改进：由于磨损的升降滑板板壁厚度较薄，磨损程度不一，耐磨升降滑板采用新的升降滑板母体来进行镶嵌耐磨合金板，并将升降滑板母体的板壁厚度加厚，板壁厚度由15mm加厚至18mm，以增加升降滑板的整体刚性及强度；耐磨合金板按升降滑板母体加工相同的进钢倒角，方便升降滑板调整安装；耐磨合金板与升降滑板安装槽的安装间隙应保证0.1mm-0.2mm，满足热膨胀间隙要求。

图1 耐磨升降滑板嵌耐磨合金板示意图

2.1.2 摩擦板改进方案

目前冷床上钢摩擦板的材质主要是HT150 、QT500-7两种，摩擦板的使用寿命普遍在1年后磨损量达5mm，容易造成飞钢故障，影响棒材成品质量及成材率。借鉴耐磨升降滑板的优化方式，在摩擦板与钢材滑动的工作面镶嵌耐磨合金板，耐磨合金板与摩擦板采用莫式锥头螺栓连接且螺母拧紧后点焊防松，耐磨合金板与摩擦板安装槽的安装间隙应保证0.1mm-0.2mm，以满足热膨胀间隙要求。耐磨合金板的进钢口方向加工倒角，保证钢材能滑行顺畅。

图2 摩擦板镶嵌耐磨合金板示意图

2.1.3 齿形板改进方案

目前冷床齿形板的材质主要是HT150、HT300 、QT500-7三种，齿形板的使用寿命普遍在1-2年后磨损量达5-10mm，由于磨损量大，动齿条接钢容易造成弯钢，影响棒材成品质量及成材率。借鉴耐磨升降滑板的优化方式，将齿形板与棒材成品有相对滑动摩擦的第一个齿形镶嵌两块成齿形的耐磨合金板，采用莫式锥头螺栓连接且锁紧螺母拧紧后点焊防松，并且只在进钢口处加工倒角，保证钢材能顺利进入齿形板，耐磨合金板的安装间隙应保证0.1-0.2mm，预留热膨胀量。

图3 耐磨齿形板镶嵌耐磨合金板示意图

2.2 应用分析

2.2.1 应用情况

棒材冷床上钢装置易损件的优化有效解决了生产时冷床出现的一些常见故障，为生产顺行，提升产品质量及钢材成材率，降低生产成本，减少设备维护工作量及劳动强度提供了有力保障。

1. 方案一激光熔覆堆焊修复的升降滑板经验收合格，上线使用并进行效果跟踪，发现该方案修复的升降滑板与普通材质的升降滑板使用寿命相差不大，在使用2个月后，修复的升降滑板磨损量平均值约为3.5mm，普通材质的升降滑板磨损量平均值为5.5mm。根据维护要求，升降滑板磨损量大于5mm时，要及时利用检修时间更换，保证钢材上冷床前的滑行顺畅。

2. 方案二修复的升降滑板备件经到货验收合格后，于2017年8月3日在三棒上线使用至今，耐磨合金板只有轻微磨损，磨损量小于 1mm，使用效果非常好，冷床上钢装置因升降滑板磨损引起的飞钢得到了有效的解决，提高了棒材成材率，升降滑板使用寿命大幅提高，降低了升降滑板的更换频率，减少了维修工作量降低了维修人员的劳动强度。截至2019年11月22日，该修复的升降滑板累计过钢量已达156.3万吨，均优于试用考核要求。

3. 方案三全新的耐磨升降滑板应用在五棒及六棒，于2018年8月上线使用至今，运行正常。耐磨合金板只有轻微磨损，个别磨损量≤1mm，使用效果非常好。尤其是五棒，由于倍尺飞剪到冷床距离短，轧制速度快，普通升降滑板的使用寿命普遍在2-3个月就磨损超5mm，造成生产中频繁飞钢，影响生产有效作业率、成品质量、成材率等指标。新耐磨升降滑板价格约是普通升降滑板的2.5倍，但使用寿命提升了至少6倍，极大降低了备件消耗及维修成本，经济效益可观。

4. 耐磨齿形板目前应用在五棒及六棒，于2019年7月上线使用，使用正常，目前耐磨合金板没有磨损，效果非常好。成功解决了五棒、六棒因齿形板磨损大造成动齿托完弯成品钢的问题。四棒的耐磨齿形板备件已到货，由于市场需要满负荷生产，四棒生产任务重，没有计划停机时间进行更换，计划利用年修时全部更换上线。从目前的使用效果来看，耐磨齿形板比普通材质齿形板的使用寿命提升5倍以上，而且价格仅是普通齿形板的2倍，保障了工厂产品的正常生产，提高工厂设备技术素质，充分发挥设备效能，取得良好的设备投资收益，降低了公司的运营成本。

5. 耐磨摩擦板合同备件制造商还未交货，未能上线检验使用效果。但依据耐磨升降滑板及耐磨齿形板优化后的使用效果来看，耐磨摩擦板的使用寿命也会大幅提高，达到预期的效果，产生良好的投资效益。

2.2.2 耐磨合金板材料讨论

由于制造商对耐磨材料的技术保密，制造商未提供耐磨材料的相关参数及热处理工艺。但为了进一步探究材料性能，对耐磨合金板的材料成分进行光谱成分分析，经分析其耐磨合金板的成分主要是铁铬合金，其中铬的占比在9%-12%。热处理后的耐磨合金板硬度为50-55HRC，通过与制造商交流及实际运用情况跟踪，总结出该耐磨合金板最优硬度为HRC52，在该硬度下合金材料的韧性及耐磨性能最好^［2］，使用效果更佳。

3 结语

棒材生产线冷床上钢装置易损件利用镶嵌耐磨合金板技术优势能大幅提高易损件使用寿命，改进后的耐磨件寿命提升5倍以上；改进的备件成本仅为普通件的2.5倍左右，降备件成本优势明显；改进后的设备维护周期由原来的1个月，提升为6个月，大幅减少人工维护成本，有效降低维修费用；改进后的故障时间由2小时/月降低至0.4小时/月，有效提升棒材成品质量及成材率。通过改进优化及应用，棒材冷床上钢易损件耐磨改进技术达到了预期的效果，具有性价比高的特点，可推广在广钢棒材生产线冷床上钢装置中应用。

参考文献

1 江民涛，郑典模，王丁.磨损、解决磨损的方法及耐磨材料综述.2007.4

2 任耀剑, 江利. 耐磨材料的研究及进展[J]. 矿山机械, 2005(06):73-76.