圓弧擴張在小規格圓鋼成品孔型設計中的應用

陸 超， 郝慶華

(江蘇天淮鋼管有限公司, 江蘇 淮安 223002)

引 言

江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司(以下簡稱“淮鋼”)二軋廠軋制生產線是1999年從意大利達涅利公司引進的，具有20世紀90年代國際先進水平；主要生產規格為:圓鋼Φ12～60 mm，扁鋼(46～155) mm×(7～30) mm。該生產線自投產以來，其產品結構從早期的普碳鋼生產，成功過渡到優特鋼的生產。2017年實現產量69萬噸，其中小規格圓鋼比例超過40%。

1 工藝現狀及分析

該生產線投產至今，圓鋼成品孔型的設計一直沿用以往外方的設計方案，Φ20 mm以上規格圓鋼采用圓弧擴張，Φ20 mm以下(含Φ20 mm)規格圓鋼采用切線擴張工藝。

在實際生產過程中，生產Φ20 mm以下小規格圓鋼時，經常出現頭尾尺寸超差及頭尾耳子現象，因其調整難度大，造成的廢次品量居高不下，一直困擾著二軋廠的技術及生產人員。通過對小規格圓鋼生產過程的跟蹤及數據分析，認為形成的主要原因是因軋件軋制時間較長，軋件頭尾溫差較大，加上連軋過程中軋制張力的影響，使軋件出現頭尾尺寸超差及頭尾部產生耳子的現象。

2 成品孔型作用及分析

軋制生產過程中圓鋼成品尺寸、形狀精度最終是由金屬在成品孔及成品前孔處變形狀態決定的。成品孔結構尺寸與圓鋼成品尺寸誤差密切相關，圓鋼成品孔型圖如圖1所示。

圖1 成品孔型圖

在實際生產過程中，軋件在高度方向上因有孔型槽底的約束作用，尺寸變化并不大；因孔型寬度大于來料寬向尺寸，也大于孔型高度，在孔型槽口附近，金屬產生較大的自由寬展。可以看出在成品孔處影響軋件尺寸、形狀精度的主要因素是孔型側壁的擴張。因此，穩定產品尺寸的關鍵是如何在工藝因素的變化導致來料尺寸的波動的條件下，把成品尺寸因之產生的影響降低到最小。通過討論，認為可以通過適當改變孔型形狀，將原適用于大規格圓鋼工藝采用的圓弧擴張工藝使用于小規格圓鋼的孔型設計上。

3 工藝改進

3.1 改進內容

通過工藝修改，孔型設計時保持修改后的孔型總寬度和總高度不變，以保證軋件生產時尺寸不超過最大正公差的要求，工藝修改前、后孔型側壁部位變化對比如圖2所示，圖中右側箭頭指示為工藝修改后，即圓弧擴張工藝對應的孔型側壁位置，而左側箭頭指示為工藝修改前，即切線擴張工藝對應的孔型側壁位置，直線部位為軋件為正常軋制時，軋件保證尺寸所需要的部位。

由圖2看出，當軋件在正常軋制范圍內，即上圖直線右側部位，當使用圓弧擴張時，其孔型側壁在高度方向上始終大于切線擴張，也就是在實際生產過程中，即使因鋼溫和張力等因素影響前道工序來料尺寸發生變化時，圓弧擴張孔型的容納量始終大于切線擴張孔型，成品尺寸的變化量也就較小，因此成品尺寸也就越穩定。

圖2 圓鋼孔型側壁部位對比圖

3.2 改進的效果

運用上述改進方法對淮鋼二軋廠小規格圓鋼生產的成品圓孔進行改造，結合小批量試驗和跟蹤檢驗，并應用于生產實踐。表1給出了三種典型小規格圓鋼分別經過切線擴張和圓弧擴張的成品圓孔軋制后的尺寸對比分析。表1中的數據表明，成品圓孔采用圓弧擴張較切線擴張更有利于產品成型、尺寸精確，而且產品規格赿小這種優勢赿明顯。

表1 部分小規格圓鋼成品尺寸表 /mm

4 結束語

(1)通過對成品孔型的優化設計，使小規格圓鋼頭尾尺寸及橢圓度超差、頭尾耳子現象明顯降低，減少了頭尾切除損失，在不改變來料的情況下，對于降低消耗和節約成本具有重要意義。

(2)掌握孔型設計方法，為在今后小規格圓鋼生產優化中能更快地達到預期的效果、為開發新品種圓鋼，設計新孔型積累了經驗。

(3)孔型優化措施可幫助生產一線人員、技術管理人員在實際生產中，準確判斷影響頭尾尺寸、橢圓度及頭尾耳子產生的原因，從而達到減少廢品數量，降低生產成本，提高產品質量的目的。

(4)自工藝修改以來，小規格圓鋼生產越趨穩定，因成品孔型產生的廢次品量逐年下降，成材率穩步提高，已從最初的96.8%提高到目前的97.3%以上，經濟效益明顯。