萬能軋機軋制鋼板樁的發展

Yoshiaka KUSABA

(住友金屬)

摘要：鋼板植主要用于土木建筑，和H型鋼及鋼軌同屬于主要型鋼產品之一。通常，鋼板樁采用兩棍札機、孔型法軋制，通過多組毛型反復機制而成。因此，主要用于生產H型鋼的萬能軋機，生產鋼板樁非常國難，軋制鋼板樁時，萬能軋機需更換為兩棍軋機。為改變這種不足，作者成功地以萬能札機開發出鋼板樁。該技術已用于和歌山型鋼廠及鹿島大型廠。

1導言

鋼板樁可在港口、河流治理中水久使用或在土木建筑中回收使用。鋼板樁有U型、Z型和平板型等類別日本主要使用U型板樁，年消費量約40萬噸。

典型的U型鋼板樁有400*170；400*125；400*170；500*200；500*255,600*130；600*180；600*210。400毫米寬鋼板樁主要供可回收反復使用,600毫米寬鋼板樁則屬永久使用。日本標準僅規定了鋼板樁的厚度T、有效寬度B和高度h。鎖口部位尺寸未做規定，由各家鋼鐵企業自行確定。

本文將闡述400毫米寬鋼板樁軋制的技術開發。

2傳統軋制方法

傳統的鋼板樁軋制是以BD、S1和SF三架配有孔型的軋機生產。圖2是歐洲與俄羅斯軋制鋼板樁的典型孔型布置。BD輥配有一個箱型孔與K-9、K-8和K-7三個成型孔，K-9孔被稱為“閉口孔”，它可調整鎖口部位的高度；K-8孔被稱為“開口孔”，可以擴大鎖口高度Sl輥有K-6、K-5和K-4三個成型孔。SF輥也有K-3、K-2和K-1三個孔。從K-7孔至K-2孔交替使用開口孔和閉口孔，以形成良好的截面形狀。K-1孔則是將鎖口部分向內彎曲的專用孔。

關于K-1成品孔，還有一些其他的設計方法。在圖2中，鎖口形狀主要由K-1孔下軋輥成形。也可以采用立輥或軋輥的上軋槽使鎖口部分彎曲成型。

為了形成良好的鎖口形狀，如前述所說，采用8或9孔是必不可少的。鋼板樁的軋制輥耗遠比軋制H型鋼大，主要原因是圖2中閉口孔K-4和K-2箭頭所示位置的局部磨損。據作者的經驗，鋼板樁的軋輥消耗費用大概是H型鋼的3倍，這是軋制鋼板樁的一大難題。此外，在軋件尾部有大的過充滿金屬被壓入輥環，這是造成斷輥的主要原因。

近來，在同一組軋機上可分別軋制鋼板樁和H型鋼。圖3列出了常見的H型鋼生產線平面布置圖。在BD-RU/E-UF布置形式下，通過將機架從萬能方式更為兩輥方式，實現鋼板樁軋制。所以，至少必須配置4個機架(S1×2和SF×2)。在BD-URE/UF布置形式下輥道寬度基本小于1.5米，所有的兩輥機架均無法配置三個孔且軋件不能進行橫移，因此必須安裝機架橫移系統。軋件在同一軋制線往復3個道次。在第3道次,S1、S2和SF機架需要橫移約1米。

3軋制方法的發展

為了改進上述缺陷，筆者就減少孔型數量進行了調研。軋制鋼板樁之所以需要較多孔型是為了形成K-2孔合適的鎖口形狀，從K-6到K-2孔中只有一個道次具此功能。為減少道次數，試驗了在閉口孔K-4中運用往復軋制。在K-3、K-2和K-1孔中不可能應用往復軋制。往復軋制的問題是軋件的尾部會過充滿。為了防止這種過充滿，孔型必須設計在K-4孔的輥環上。圖4就傳統方法和改進辦法進行了對比。

通過純鉛方坯的模擬軋制實驗和熱鋼坯的適當軋制。確定了合理的K-6、K-5和K-4孔型，K-3，K-2和K-1孔型則保持原狀。

4合理軋制的應用

這項技術在鹿島大型廠及歌山中型廠得到了實施。圖5列出了H型鋼與鋼板樁軋制的生產線布置圖及孔型配置圖。鹿島廠的BD輥輥身長度3米、輥徑為1.5米，S1罪輥身長度25米、輥徑為1.1米。據此，在BD機架與S1機架安排了1個箱型孔及6個成形孔，而SF機架則空過。軋輥局部磨損發生在K-4孔和K-2孔的鎖口部位。由于BD輥直徑較S輥大的多，BD輥和S1輥的軋輥壽命與以往相當。因此，輥耗可降低1/3，即與SF輥消耗相當，鋼板樁生產成本得以大幅降低。此外按照傳統方法生產，S軋機和SF軋機中的軋件容易發生頭尾相撞，故SF軋制結束后，S軋機方可進行軋制，其中所發生的待軋時間超過60秒。但在改進后的方法中，不再擔心有軋件相撞且軋件待軋時間可縮短至10秒，其結果是，軋制效率可提高15%。

另一方面，BD-UR/E/UF布置的和歌山中型廠(世界上H型鋼生產線最流行于的布置)，其BD輥輥身長度與鹿島大型廠相同，BD輥孔型布置與大型廠一致。K-j3、K-2和K-1孔分別布置于UR水平輥、軋邊輥和UF水平輥。在此三機架連軋機組，僅軋制一個道次。但這種軋機布置有一個缺點，三機架連軋單道次的延伸率約2.0，受BD輥軋后的軋件長度限制，最終成品軋件的軋出長度有限。

5結論

400毫米寬的鋼板樁可用連鑄方坯通過6個成型孔軋制出。針對各種軋機布置形式，孔型配置十分容易。采用BD-UR/E-UF形式布置的常規H型鋼生產線，借助BD和S1機架可以軋制出鋼板樁。結果使軋制成本減少30%以上且軋制效率也可提高逾15%。

另一方面，針對最通行的BD-UR/E/UF的軋機布置形式，軋制鋼板樁已不必要投資兩輥軋機和軋機橫移系統。此外，也不再需要進行萬能方式至兩輥方式的轉換，軋機的開動率可以保持良好的水平。

在任何布置形式的型鋼生產線上，該技術對降低鋼板樁的軋制生產成本非常有益。

參考文獻

I. Kusaba Y DER KALIBREUR 1999 vol6095-104