棒材生產(chǎn)線無孔型軋制的探究與應(yīng)用

張江濤

湖南華菱湘潭鋼鐵集團公司棒材廠 湖南 湘潭 411101

1 前言

傳統(tǒng)的孔型軋制是在帶軋槽的軋輥上進行軋制。而無孔型軋制則就是將軋件放在上下兩個平輥輥縫中進行軋制,此工藝也稱之為平輥軋制工藝。是一種棒材以及線材軋制的新工藝。無孔型軋制只需要改變輥逢就可是實現(xiàn)斷面尺寸調(diào)整,尺寸調(diào)整自由度大;由限制寬展變?yōu)樽杂蓪捳?氧化鐵皮容易掉落,能有效的防止氧化鐵皮壓入基體,同時可以軋制電耗;變形均勻,可以有效減少頭尾部產(chǎn)生的魚嘴現(xiàn)象,提高成材率;角部溫降低條件優(yōu)于心部,角部溫度與中心溫度低,對溫度敏感的合金鋼生產(chǎn)帶來不利影響。

2 設(shè)備布局與工藝特點

湘鋼棒材廠一棒生產(chǎn)線2012年進行復(fù)產(chǎn)改造,軋線由18架次平立交替軋機構(gòu)成,產(chǎn)品規(guī)格涵蓋圓鋼Φ20-Φ55,螺紋鋼Φ12-Φ32規(guī)格,是一條典型的螺、圓混合生產(chǎn)線。改造后開始了無孔型軋制技術(shù)的研究與應(yīng)用工作,同時兼顧檔次相對比較高的圓鋼與螺紋鋼生產(chǎn),在粗軋區(qū)域采用無孔型系統(tǒng)。目前形成了月產(chǎn)2.5萬噸品種圓鋼以及3.5萬的建筑用螺紋鋼的生產(chǎn)格局。棒材一棒生產(chǎn)線軋制工藝流程圖如下：

3 無孔型軋制在棒材廠的應(yīng)用

3.1 各道次壓下確定 無孔型軋制不受到孔型側(cè)壁的約束與影響,屬于自由寬展的狀態(tài),如寬展計算誤差較大,則軋件在各個機架上的延伸是不精準(zhǔn)的,則無法獲得預(yù)期的堆拉關(guān)系失調(diào)等問題,這樣就會出現(xiàn)軋鋼事故問題,因此其是較為關(guān)鍵的因素。

對無孔型軋制而言,現(xiàn)艾克隆德寬展模型,烏薩托夫斯基寬展模型以及筱倉公式都是適合的,但無孔型軋制系統(tǒng)寬展受到溫度、軋制速度、軋輥材質(zhì)、軋件材質(zhì)、高寬比影響均非常大,相對來說烏薩托夫斯基充分考慮到上述方面影響,寬展模型與現(xiàn)場最為貼近。

烏薩托夫公式如下：

β正＝acdeη-wβ——相對寬展系數(shù),β＝b/B(b,B為軋后和軋前寬度);

η——壓下系數(shù)倒數(shù),η＝h/H(h,H 為軋后和軋前軋件的高度),η＝0.1-0.5時,求W 用公式2);

W——相對額寬展指數(shù);δ——軋件斷面形狀系數(shù)δ＝B/H;ε——輥徑系數(shù)ε＝H/D;a——溫度修正系數(shù);c——軋制速度修正系數(shù);d——軋件鋼種修正系數(shù);e——軋輥材質(zhì)和加工修正系數(shù);根據(jù)該公式校核,滿足6架次出71圓,前五架次料型號設(shè)定為：

?

料型設(shè)計過程中考慮到棒材廠一棒生產(chǎn)線開坯軋輥選擇為550 短應(yīng)力線軋機,輥徑比較小,故首架次壓下偏小為便于咬入。為滿足出71圓要求,3＃軋機壓下偏大,延伸也偏大,軋機負(fù)荷較高。校核后理論尺寸與生產(chǎn)實際基本一致,堆拉關(guān)系合理。

同時由于無孔型特征,該套料型具備“柔性軋制”特征,即可以不換輥不動料型高只需要主控臺更換各機架延伸率實現(xiàn)不同坯料生產(chǎn)同一規(guī)格,如我廠軋制原料來料從125方——150方均適采用該料型表中的高度設(shè)計,不需要對軋機料型做出任何調(diào)整就可以實現(xiàn)換原料斷面生產(chǎn)。

3.2 導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計以及穩(wěn)定性問題解決 軋件在無孔型軋制變形區(qū)中因未受孔型側(cè)壁限制,容易造成脫方現(xiàn)象,脫方極易產(chǎn)生折疊甚至?xí)斐啥唁?。該現(xiàn)象與軋件來料寬高比以及相對壓下量有關(guān),可以近似用下經(jīng)驗公式判斷：

m＝Φ3Ψ-2m——鋼穩(wěn)定系數(shù); Φ——來料寬高比,(來料寬h/來料高b)反應(yīng)來料形狀;Ψ——相對壓下量(本道次壓下hk/來料高度h),反應(yīng)料型相對壓下量;

m 值越大,越難出現(xiàn)倒鋼鋼以及脫方現(xiàn)象,m 值大于1,說明鋼在此壓下條件下非常穩(wěn)定,無倒鋼風(fēng)險,導(dǎo)衛(wèi)只需要對鋼頭部加以引導(dǎo),不需要起夾持作用;小于0.5證明有倒鋼風(fēng)險,需要對來料予以適當(dāng)夾持軋制放可順利進行下去,值越小,倒鋼風(fēng)險越大,如mm＜0.3,則必須考慮用滾動導(dǎo)衛(wèi)夾持以消除倒鋼風(fēng)險。粗軋各道次穩(wěn)定系數(shù)如下：

根據(jù)m 值,1架次考慮用滑動導(dǎo)衛(wèi),且控制開口度,使導(dǎo)衛(wèi)存在一定夾持作用,2,4,6架次采用滾動導(dǎo)衛(wèi)夾持以增加軋件穩(wěn)定性,杜絕軋件發(fā)生脫方扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

由于無孔型對軋件頭部制約,軋件在軋制過程中自由度比較高,頭部運行軌跡難于控制,為防止出現(xiàn)帶出口導(dǎo)衛(wèi)現(xiàn)象,將出口導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計成喇叭口形式,喇叭口頂端寬度比軋件尺寸大50—60mm以保證軋制的穩(wěn)定性。

3.3 對質(zhì)量的影響 無孔型軋制中翻平寬展的影響導(dǎo)致其四個棱角位置的道次會出現(xiàn)變化;同時因為翻平寬展以及鼓形寬展作用影響,通過平輥軋制處理的軋件,其角部則就會變成圓形的鈍角,其壓下量越大則就會產(chǎn)生越大的作用,產(chǎn)生的圓邊鈍角則也就會越明顯,此種圓角可以有效的避免應(yīng)力集中以及裂紋問題的產(chǎn)生。但壓下如太大,一方面受設(shè)備方面限制無法實現(xiàn),另一方面壓下過大容易出現(xiàn)雙鼓現(xiàn)象,雙鼓現(xiàn)象在下一道中容易出現(xiàn)耳子等現(xiàn)象。

但是無論何種壓下制度,棱角現(xiàn)象均會存在,在棱角位置降溫速度也相中間位置快,很容易出現(xiàn)軋輥與角接觸部分異常磨損而形成折疊、發(fā)紋等缺陷。同時對于溫度敏感、塑性低的鋼種,棱角處會因為超出加工溫度范圍而產(chǎn)生裂紋等缺陷,針對這一情況需要提高軋制溫度甚至需要在無孔型中間道次增加軋制角部孔型以避免角部溫度超出鋼材可加工溫度范圍。

無孔型軋制變形均勻,不存在軋槽底部與軋輥面速度差,不會產(chǎn)生鋼撕裂現(xiàn)象,無孔型軋制對鋼頭尾魚嘴現(xiàn)象改善非常明顯,能減少頭尾缺陷長度。

4 結(jié)語

華菱湘鋼棒材廠成功的將無孔型軋制應(yīng)用到螺、圓混合生產(chǎn)線上,無孔型軋制不光可以滿足螺紋鋼生產(chǎn)要求,通過合理壓下分配以及溫度控制,也能滿足要求比較高的特殊用鋼生產(chǎn)要求。無孔型軋制軋共用性高,軋機調(diào)整靈活,對軋機軸向相對位置無嚴(yán)格要求,便于調(diào)整,可有效縮短換輥槽時間,提高軋機作業(yè)率,同時可降低軋輥消耗50%以上,降低軋制電耗5%以上。