連軋工藝在中型角鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

河鋼宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司環(huán)保中心 河北宣化 075100

近年來(lái)，全國(guó)電力系統(tǒng)電網(wǎng)改造升級(jí)，電網(wǎng)用鐵塔角鋼需求量不斷增減，市場(chǎng)需求前景廣闊。隨著國(guó)家對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全要求越來(lái)越高，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)鐵塔用角鋼產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格，折疊和其他表面質(zhì)量缺陷也絕不允許存在，尤其南網(wǎng)角鋼標(biāo)準(zhǔn)不允許負(fù)差的存在，加大了生產(chǎn)難度。所以，為應(yīng)對(duì)角鋼廣闊市場(chǎng)和滿足用戶需求，需要積極采取有效措施，改進(jìn)角鋼產(chǎn)品質(zhì)量[1]。

1 連軋工藝流程

高壓水作用下加熱后的鋼坯被除鱗，采用粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制，粗軋機(jī)組由5架高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)構(gòu)成，鋼坯進(jìn)入1#飛剪切頭之后，進(jìn)入精軋機(jī)組進(jìn)行軋制，精軋機(jī)組由8架高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)構(gòu)成，經(jīng)過(guò)反復(fù)軋制（多控制于8-13次）之后，采用2#飛剪切頭進(jìn)行分段，之后進(jìn)入步進(jìn)齒條形冷床，經(jīng)過(guò)冷后予以收集。

2 關(guān)鍵孔型以及孔型特點(diǎn)

連軋工藝中，使用的孔型系統(tǒng)均為蝶式孔型，包括成品孔型、蝶式孔型以及箱型延伸孔型。出于滿足工藝排布需求的考慮，需要設(shè)置數(shù)量足夠的蝶式孔以便于經(jīng)過(guò)蝶式孔甩掉部分軋制道次，蝶式孔的數(shù)量控制為7-8個(gè)。

2.1 切分孔的孔型設(shè)計(jì)

角鋼軋制過(guò)程中的重點(diǎn)孔型之一就是切分孔，切分孔的任務(wù)是將橢圓形、方形以及矩形等斷面坯料切割除兩條腿進(jìn)而形成雛形。其類型包括閉口切分孔與開(kāi)孔切分孔兩種，見(jiàn)圖1與圖2。

圖1 閉口切分孔圖

圖2 開(kāi)口切分孔

角鋼的生產(chǎn)過(guò)程采用了雙切分孔的設(shè)計(jì)，以便于保證切分過(guò)程中能做到準(zhǔn)確切分，確保變形均勻、緩慢，能有效避免單切分過(guò)程中由于軋件的不均勻變形而產(chǎn)生的上翹現(xiàn)象。采用開(kāi)放式切分孔對(duì)矩形坯的上部予以切分；同時(shí)將閉口式切分孔分別布置于4、5號(hào)軋機(jī)，對(duì)軋件的上下兩個(gè)面予以同時(shí)切分[3]。

為了確保軋件橫斷面的金屬變形保持平緩，軋制過(guò)程中能確保做到穩(wěn)定軋制，閉口式切分孔的最小寬度與開(kāi)口式切分孔的最大寬度之間需要保持適當(dāng)側(cè)壓。切分孔的設(shè)計(jì)過(guò)程中，確保坯料與孔型中心保持一致，盡可能將切分孔的側(cè)壁與進(jìn)入切分孔的坯料相接觸，從而確保切分孔的壓下系數(shù)大于常規(guī)孔型，確保頂角部位被充滿。軋制過(guò)程中如果存在孔型與軋件沒(méi)有對(duì)正的現(xiàn)象時(shí)，將導(dǎo)致軋制的角鋼出現(xiàn)邊厚不均、邊長(zhǎng)不等的現(xiàn)象。

2.2 配輥的設(shè)計(jì)

通常而言，以孔型開(kāi)口位置確定橫列式軋機(jī)軋輥上承受的蝶式孔型壓力值，出于方便軋件脫槽的考慮而將下開(kāi)口采用下壓力，上開(kāi)口采用下壓力。但是中型角鋼的連軋生產(chǎn)過(guò)程中，假如依然按照這種方法進(jìn)行生產(chǎn)的話，生產(chǎn)過(guò)程中一旦發(fā)生任意一點(diǎn)不恰當(dāng)都將導(dǎo)致軋件上翹進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)事故，因此，采用連軋工藝上產(chǎn)中型角鋼的過(guò)程中，不管是上開(kāi)口還是下開(kāi)口孔型均采用適當(dāng)?shù)纳蠅毫ε渲茫?jiàn)圖3。

圖3 配輥圖示

除去孔型的斷面形狀會(huì)導(dǎo)致軋件上翹之外，孔型限制軋件時(shí)對(duì)側(cè)壁帶來(lái)的側(cè)壓也有可能導(dǎo)致軋件上翹。設(shè)計(jì)過(guò)程中，常通過(guò)限制寬展的方式確保金屬能夠良好填充于孔型內(nèi)，經(jīng)過(guò)孔型側(cè)壁加工軋件的腿端，進(jìn)而確保腿端的形狀以及尺寸能符合標(biāo)準(zhǔn)。

因此，對(duì)配輥的壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要綜合考慮孔型中軋件的寬展變形量與孔型斷面的形狀，對(duì)其可能纏身的影響予以綜合分析，進(jìn)而合理設(shè)置上壓力。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定為按照側(cè)壓的10倍設(shè)置上壓力，當(dāng)側(cè)壓力不足或恰好等于1mm時(shí)，取壓力值為10mm。

3 確定角鋼連軋關(guān)系

3.1 機(jī)架連軋常數(shù)C的確定

中型角鋼的連軋生產(chǎn)過(guò)程中，要求做到單位時(shí)間內(nèi)連軋中的所有孔型金屬體積相等。生產(chǎn)過(guò)程中，采用機(jī)架連軋常數(shù)C確定或判斷軋件是否存在拉鋼、是否存在堆鋼以及堆拉程度。有公式，公式中的n代表全部軋機(jī)的軋輥轉(zhuǎn)速；代表全部軋機(jī)的工作輥徑；F代表孔型中的軋件橫截面面積[4]。

3.2 軋件橫截面積F的確定

公式里的軋件橫截面積F可以采用CAD輔助制圖進(jìn)行計(jì)算，采用計(jì)算機(jī)與軟件進(jìn)行計(jì)算比先分塊計(jì)算之后相加的計(jì)算方法更為簡(jiǎn)便快捷。當(dāng)孔型設(shè)計(jì)已經(jīng)被確定之后，全部孔型之中的軋件橫截面的面積F就是一個(gè)恒定的值。

3.3 工作輥徑與軋輥轉(zhuǎn)速n的確定

公式里的軋機(jī)工作輥徑與軋輥轉(zhuǎn)速n屬于變量，軋鋼的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，由于軋棍的修舊車削，其輥徑會(huì)發(fā)生變化，因此工作輥頸也會(huì)變動(dòng)，此時(shí)轉(zhuǎn)速n也將由于工作輥徑的變化而變化。為了確保連軋工藝的操作過(guò)程中，秒流量相同，需要計(jì)算軋機(jī)工作輥徑，常用的方法包括中心線法以及中性線法，但是分析發(fā)現(xiàn)兩種方法的均無(wú)法滿足需求。

軋制過(guò)程中，軋制力作用下使得孔型與軋件的接觸面產(chǎn)生摩擦力，摩擦力作用下使得軋件以相同速度脫出孔型。計(jì)算工作輥徑的過(guò)程中，需要結(jié)合孔型的形狀，對(duì)計(jì)算方法予以簡(jiǎn)化，將軋件的截面積與孔型接觸弧的張開(kāi)長(zhǎng)度相除從而得到軋件平均長(zhǎng)度，此時(shí)有公式，公式中的H平為軋件的平均高度，F(xiàn)為軋件截面積，S為型接觸弧的張開(kāi)長(zhǎng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，說(shuō)明新的中型角鋼生產(chǎn)工藝具有較強(qiáng)的先進(jìn)性與可行性，下一步的研究方向?qū)⑹菍?duì)其他規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行連軋的研究，我們對(duì)此充滿信心。