無(wú)張力軋制在棒線材上的應(yīng)用研究

李海波

（中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，河北 秦皇島 066004）

棒線材在使用中，常常會(huì)受到張力的影響，從而出現(xiàn)變形，影響美觀和正常使用。目前來(lái)說，無(wú)張力軋制是一種廣法應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的生產(chǎn)技術(shù)，基本上已經(jīng)趨近于成熟。采用無(wú)張力軋制能夠有效的防止棒線材的變形。越來(lái)越多的生產(chǎn)端采用無(wú)張力軋制的方式，尤其是規(guī)格大，產(chǎn)量高的生產(chǎn)端。他們借助適當(dāng)?shù)奶琢浚龠M(jìn)棒線材的使用，促進(jìn)我國(guó)的生產(chǎn)于發(fā)展。

1 無(wú)張力軋制與棒線材研究

1.1 無(wú)張力軋制

無(wú)張力軋制之所以能夠被生產(chǎn)端認(rèn)可并廣泛使用，是因?yàn)闊o(wú)張力軋制能夠極大程度的減少?gòu)埩?duì)鋼坯溫度的影響，從而提高生產(chǎn)產(chǎn)品物質(zhì)的穩(wěn)定和形態(tài)的穩(wěn)定，也能夠有效防止出現(xiàn)尺寸差異的問題。通常情況下，無(wú)張力軋制使用φ14～50mm的圓鋼規(guī)格，這個(gè)尺寸下的圓鋼鋼坯更容易與棒線材中的截面活套相銜接。

1.2 棒線材

棒線材是棒材和線材的合稱。棒材是條狀的斷面型號(hào)材料。在它的斷面中常常表現(xiàn)為圓形、六角形或者方形等。線材相對(duì)于棒線來(lái)說，它的斷面面積比較小，并且形狀主要是盤卷狀態(tài)。相對(duì)于棒線截面常見的圓形、六角形和方形來(lái)說，線材還多了異形，斷面形態(tài)表現(xiàn)形式更多樣。根據(jù)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，棒材的直徑區(qū)間是9～300mm之間，線材的直徑區(qū)間是5～40mm區(qū)間。國(guó)內(nèi)棒線材標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間要比國(guó)際的跨度要小，并且直徑也較小。通常來(lái)說，國(guó)內(nèi)棒線的直徑區(qū)間是10～50mm，線材的直徑區(qū)間是5～10mm。棒線材在生產(chǎn)生活中運(yùn)用十分的廣泛，除了直接使用外，大多數(shù)都需要深加工后使用。

2 無(wú)張力軋制在棒線材上的應(yīng)用研究

2.1 活套控制系統(tǒng)

活套是實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋制的重要工具，活套控制系統(tǒng)只要是運(yùn)用在相鄰機(jī)器之間，發(fā)揮檢查和調(diào)節(jié)作用的系統(tǒng)。通常情況下，活套主要是放在棒線材截面比較小的兩個(gè)機(jī)器之間，使得兩個(gè)機(jī)器的棒線材能夠在無(wú)張力軋制的情況下，儲(chǔ)存足夠多的活套量。除了收集活套量外，在這一過程中，活套也能夠在兩個(gè)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，通過機(jī)器之間的不協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，從而降低動(dòng)態(tài)速度的變化，提供軋件的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。值得注意的是，生產(chǎn)過程中采用的活套設(shè)備，活套的套裝形式都不是單一的，需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行選擇。活套調(diào)節(jié)的工作原理，就是在保持活套量固定的狀態(tài)下，提高相鄰兩個(gè)機(jī)器之間的配合度。在活套設(shè)備中有一個(gè)活套掃描儀，主要的功能是確定熱鋼坯位置。

2.2 套高控制原理

套高控制的原理離不開活套調(diào)節(jié)器，主要是通過活套調(diào)節(jié)器來(lái)促進(jìn)軋件相鄰機(jī)器的流量平衡，從而能夠保障生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。值得注意的是，我們通過活套調(diào)節(jié)，能夠影響機(jī)器的活套量，導(dǎo)致設(shè)備在軋件時(shí)候容易形成一個(gè)弧形，這個(gè)弧形的存在就表明設(shè)備上的棒線材是屬于無(wú)張力軋制的狀態(tài)中。由活套產(chǎn)生的調(diào)節(jié)量與機(jī)器的速度調(diào)節(jié)器的關(guān)系是成正比。調(diào)節(jié)量越高，速度越快。因此，在實(shí)際工作中一定要運(yùn)用好套高的控制原理。

2.3 套高設(shè)定

套高設(shè)定是無(wú)張力軋制生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)。通過生產(chǎn)端使用的是鋼坯的活套形狀。套高設(shè)定的高低對(duì)套量的影響巨大。過高的套高設(shè)定，容易導(dǎo)致套量的堆積和浪費(fèi)，并且還容易導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)品的變形，出現(xiàn)堆鋼及甩尾等問題。但是套高的設(shè)定太低，過大的壓力又容易導(dǎo)致活套的形狀發(fā)生扭曲，呈現(xiàn)出非常不自然的生產(chǎn)狀態(tài)，提高機(jī)身的磨損度，導(dǎo)致設(shè)備故障出現(xiàn)的頻次更高。最為重要的是，不論過高還是過低，都使得機(jī)器之間不能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)張力扎制，影響工作的正常開展，容易導(dǎo)致棒線材的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)端的生產(chǎn)成本。

2.4 起套輥控制

起套輥控制在實(shí)際生產(chǎn)工作中的作用也不容忽視。一般而言，活套起套主要有五個(gè)步驟。首先，初始套量的形成。通過活套能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)張力軋制的將棒材融入下一個(gè)設(shè)備中。在咬鋼沖擊速降的影響下，機(jī)器會(huì)形成一個(gè)初始的套量。其次，活套形狀的確定。當(dāng)起套的伸展達(dá)到一定的位置，能夠幫助活套糾正形狀，形成固定的活套形狀。然后，活套調(diào)節(jié)器的工作。活套調(diào)節(jié)器在活套高度高于預(yù)期設(shè)定的值的時(shí)候，它就開始工作了。如果活套調(diào)節(jié)器還未開始工作，請(qǐng)注意查看設(shè)備是否有卡頓的地方，最好重頭再操作一遍。再然后，變化率的變化。棒線材正常的進(jìn)入設(shè)備時(shí)，活套調(diào)節(jié)器會(huì)輸出變化率增高的信號(hào)。如果變化率沒有變動(dòng)，或者降低，說明起套時(shí)候的套量沒有達(dá)到合適的數(shù)值，建議增多。最后，預(yù)設(shè)值的修訂。隨著活套調(diào)節(jié)器的變化率逐漸增高，它會(huì)根據(jù)系統(tǒng)數(shù)值的規(guī)律，自動(dòng)的調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)值的大小。并在這個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)下游設(shè)備控制上游設(shè)備的工作速率。當(dāng)工作結(jié)束后，起套輥就會(huì)停止它的工作，緩慢的收縮起來(lái)。

3 實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題

雖然無(wú)張力軋制是一個(gè)十分先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中仍然存在一些問題。本文通過深入的研究分析，總結(jié)出問題主要表現(xiàn)為工藝的難實(shí)現(xiàn)、設(shè)備位移影響精準(zhǔn)度以及鋼坯溫度影響截面形狀三個(gè)方面。從工藝的難實(shí)現(xiàn)來(lái)分析，無(wú)張力軋制對(duì)于技術(shù)人員、設(shè)備以及材料的要求都很高，需要控制好活套的量。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，十分難以控制適合的活套量表現(xiàn)出來(lái)的數(shù)字，并且也十分難以實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)張力，或多或少都會(huì)存在一定的微張力。從設(shè)備位移影響精準(zhǔn)度的問題來(lái)分析，套高的設(shè)定容易導(dǎo)致廢料的產(chǎn)生和套量的堆積，套高的高度難以控制，不可避免存在機(jī)器間的各類物品的堆積，導(dǎo)致位移。并且在生產(chǎn)過程中，活套的調(diào)節(jié)器也容易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生細(xì)微的位移。位移影響產(chǎn)品生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，導(dǎo)致產(chǎn)品難免出現(xiàn)細(xì)微的差距。從鋼坯溫度影響截面形狀來(lái)分析。棒線材截面的形狀影響活套的控制。然而它們的形狀又容易受到鋼坯溫度的影響，從而變形，不利于活套的控制，影響無(wú)張力軋制的實(shí)現(xiàn)。

4 生產(chǎn)問題解決辦法

面對(duì)無(wú)張力軋制在棒線材生產(chǎn)中存在的問題，我們積極尋求解決生產(chǎn)問題的辦法，最終針對(duì)性的提出技藝的改進(jìn)、設(shè)備的相對(duì)固定以及剪切頭降溫三個(gè)策略，希望能夠改進(jìn)無(wú)張力軋制的工藝。從技藝的改進(jìn)來(lái)分析，我們采用無(wú)張力軋制其實(shí)是一種頭部電流記憶的方法，即測(cè)試并記憶設(shè)備處于何種狀態(tài)下能夠趨于穩(wěn)定，從而能夠適合生產(chǎn)。我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)張力軋制主要是因?yàn)樵谌斯す芾硐氯菀壮霈F(xiàn)偏差，如果我們使用全自動(dòng)的機(jī)械自動(dòng)管理，包括套量的管理與控制，那么在頭部電流記憶的方法下，進(jìn)行多次演練后，設(shè)備會(huì)被動(dòng)記憶下最佳的生產(chǎn)方式，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋制。從設(shè)備相對(duì)固定來(lái)分析，設(shè)備相對(duì)固定能夠降低位移帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備固定的方式可以采用連體生產(chǎn)或者焊接等，使其不可被移動(dòng)。從剪切頭降溫的策略來(lái)分析，這個(gè)主要是針對(duì)鋼坯溫度過高時(shí)候，通過裁剪的方式降低鋼坯接觸棒線材截面的溫度，從而降低棒線材截面形狀變形發(fā)生的概率。但是這個(gè)問題治標(biāo)不治本，更好的方法值得我們更深入的探究。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)張力軋制在棒線材上面的應(yīng)用逐漸的被生產(chǎn)端所重視，大多數(shù)大規(guī)格的產(chǎn)品生產(chǎn)都采用這種方式。無(wú)張力軋制的工作離不開活套控制系統(tǒng)、套高控制原理、套高設(shè)定以及起套輥控制。活套量對(duì)于無(wú)張力軋制狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的影響不容忽視。雖然在實(shí)際生產(chǎn)過程中也會(huì)存在無(wú)張力難以實(shí)現(xiàn)、設(shè)備位移影響精準(zhǔn)度以及鋼坯溫度影響棒線材截面形狀等等問題，但是無(wú)張力軋制的生產(chǎn)方式還是值得認(rèn)可的，相信隨著生產(chǎn)的研究和技藝的精進(jìn)，未來(lái)我國(guó)會(huì)在無(wú)張力軋制上取得更大的突破，促進(jìn)我國(guó)的生產(chǎn)與創(chuàng)造。