螺紋鋼切分軋制工藝的探索實踐

孫 晶

（寶武集團鄂城鋼鐵有限公司，湖北 鄂州 436000）

1 概述

鄂鋼棒一車間是1995 年投產的老生產線，原設計軋制規格為Φ12～Φ40 的螺紋鋼和圓鋼，設計是單線軋制。其工藝布置為粗軋7 架平軋閉口軋機、中軋為平立交替的6 架兩輥閉口軋機、精軋為平立交替6 架預應力軋機。

為了充分發揮產能，棒一車間從2005 年開始先后成功開發了Φ16、Φ18 螺紋鋼二切分、Φ12、Φ14 螺紋鋼三切分軋制工藝。其兩切分工藝方案為：11＃為圓孔——12＃為平輥——13＃為立軋孔——14＃為預切分孔——15＃空過——16＃為切分孔——17＃空過——18＃為并聯橢圓孔——19＃為成品孔；三切分工藝方案為：9＃為圓孔——10＃為平輥——11＃為立軋孔——12＃為第一道預切分孔——13＃為立軋孔——14＃為第二道預切分孔——15＃空過——16＃為切分孔——17＃空過——18＃為并聯橢圓孔——19＃為成品孔。

2 切分軋制生產中存在的問題

由于棒一車間工藝布局及軋機的特性，在軋制過程中存在一些問題，主要問題有：

（1）三切分軋制時，11#-12#之間容易打結和不進，造成中間廢。

由于11#是箱型孔，料型出11#孔型后，容易出現扭轉，而12#進口導衛的導輪是相對應的箱型孔，雖然夾持能力、對中性比較好，但對鋼的頭部要求較高，尤其不能扭轉。

（2）軋制兩切分時，13#軋件進14＃容易產生沖鋼事故。

由于中軋13＃與精軋14＃間距約14m（中間設有2#切頭尾飛剪），距離太遠，軋件運行過程容易因多種原因造成扭轉不進14＃產生沖鋼事故。軋制之初已在13＃至2＃剪間增設了兩臺夾持裝置，但由于其料型寬高比偏小，不能完全解決此問題。

（3）精軋軋機的間距僅為4m（一般切分軋制精軋機間距為5m 左右），給活套器設計及進出口交叉導管設計增加了難度。

（4）三線差問題：三線切分軋制時，在預切和切分孔型中，中間軋件與左右兩軋件料型不一致，容易造成三線差，增大了調整難度，也增加了各類廢品。

（5）成品頭部拉瘦：連軋過程中，軋件頭部咬鋼時一般為堆鋼軋制，機架間形成連軋關系后為拉鋼軋制，導致頭部軋件大于中間軋件。在精軋機組，由于軋件較小，頭部與中間軋件的差別更大。軋制螺紋鋼時成品機架延伸率較大，咬鋼時堆鋼嚴重，為了防止成品機架與成品前架出現堆鋼事故，只能減小成品前機架速度；咬鋼后，隨著堆鋼消失、動態速降消失，成品機架與成品前架出現拉鋼，而活套反應速度跟不上，從而導致頭部約10～20 米拉瘦。

以19#機架為例，因咬鋼時動態速降過大，為了防止在活套處打結，就人為地降低18#機架的設定線速度，同時增加19#機架的動態補償量，幫助軋件順利進入19#機架。由于18#機架的設定線速度低于正常值，導致18#機架和19#機架之間拉鋼，隨后在控制系統的作用下，將18#機架的線速度逐步升到正常值，但成品的頭部已經拉瘦，一般情況10m～20m，嚴重的會影響1～2 個倍尺。

3 針對上述問題的改進方案

3.1 三切分11#～12#之間鋼材扭轉問題的改進方案

首先，提高裝配質量，保證11#不錯輥。裝輥前要對軸承座的止推軸承進行檢查，對軸向間隙不符合技術要求的予以更換；檢查軸套及壓蓋是否磨損超標，如超標必須修復或更換；檢查上下軋輥軸承座的外形尺寸是否符合要求，同時檢查軋輥牌坊內壁尺寸，防止出現交叉導致錯輥，必要時進行修復。軋輥安裝好后要檢查軸向調整裝置是否完好，是否處于中位，方便現場調整。軋輥上線后，要檢查鎖緊裝置是否出現機架鎖不緊的現象，同時還要檢查機架側板是否存在磨損量過大。

其次嚴格按軋制程序表設定平軋的料型尺寸，同時調整好11#進口導衛開口度，防止因開口度大出現扭鋼造成軋輥錯輥。

然而由于11#軋機為第一代閉口式軋機，其機型特點決定了軋輥上下軸承座與牌坊之間存在一定的間隙，使兩個軋輥的中心線不在一個垂直的平面上，這樣11#出來的料型必然存在一定程度的扭轉。為解決這個問題，將12#進口導輪由箱型孔改為平輪，即只保證12#進口的開口度、上下不需要扶持。如圖1所示，當11#料型發生扭轉后，由于平導輪上下方向對軋件沒有阻礙，11#進12#比原來要順暢，減小了11#進12#所產生的張力，基本杜絕了11#進12#所產生的中廢。

圖1 12#進口導輪優化前后對比圖

3.2 兩切分13#～14#之間鋼材扭轉問題的改進方案

借鑒三切分11#進12#的特點，將兩切分14#的導輪由原來的箱型孔改為平輪，從根本上解決了兩切分13#進14#的扭轉問題，還提高了導衛的使用壽命。

3.3 活套器及進口交叉導管設計

（1）由于K2 至K1 軋機間距過小，給活套器和K1 進口交叉導管設計帶來困難。通過精心計算19＃軋機進出口交叉導管的最小長度和角度，盡可能地為活套設計留出了空間，同時將壓套輥與起套輥間距優化，最終很好的解決了活套器的布置問題。

（2）增加可調節的活套出口導槽：一般活套器導槽的定位為左右銷軸連接，基本上與活套器形成一個整體，當需要調整其空間位置時，必須整體移動。為方便調整，將導鋼槽設計成圖2可以左右微量調整的活套器導鋼槽。

圖2 三切分5#活套器出口導鋼槽

3.4 三線差問題的改進方案

三線切分軋制時，在預切和切分孔型中，中間軋件與左右兩軋件料型不一致，兩邊為自由寬展，軋件中部受切分楔的影響屬限制寬展。因此，在軋件三部分壓下量相同情況下，軋件中部應有較大延伸，兩邊由于是自由寬展，自然延伸小于軋件中部。由于軋件為一個整體，中部的較大延伸必然形成兩邊的附加延伸，因此造成兩邊軋件被拉伸。在切分孔型中三部分面積相等時，軋件切分后，兩邊的面積小于中間軋件的面積。為了保證套高穩定一致，切分孔的邊部軋件面積應大于中部面積，但不宜過大，過大又會導致三線活套器中的中間套低。原設計邊孔比中間孔面積大15mm2，經過不斷實踐優化，最終將邊孔調整為比中間孔面積大6mm2，三線套高基本一致。

3.5 頭部拉瘦問題的改進方案

通過以下兩個措施，基本消除了成品頭部拉瘦的現象：

（1）3#～19#機架都投入了動態補償程序，從粗軋開始逐步改善軋件頭部的形狀和尺寸。還是以19#為例，由于軋件頭部的尺寸和形狀的改善，軋件咬入19#機架的瞬間，動態速降的量變小，咬鋼瞬間堆鋼的現象也有改善，此時18#機架的設定速度可更接近于正常軋制速度，大大改善18#與19#之間的拉鋼現象。

（2）優化活套控制程序，使軋件咬入后能快速調整到設定的活套高度：調節器延時啟動時間：因為起套的瞬間是一個不穩定的狀態，通過調整該參數，延時啟動活套調節器，避開起套時活套高度不穩定的狀態。

活套咬鋼補償量：當起套完成并且套高穩定后，由于受上游機架堆拉關系的影響，實際套高可能與設定套高相差過大，可以通過調節該參數，讓活套調節器在一定時間內（0～4S）增加一個附加的輸出，加快活套恢復到正常高度的過程。因為咬鋼補償量是一個附加的調節量，參與了級聯調節，所以要及時撤銷，但在撤銷時會引起活套的波動。

活套咬鋼補償時間：與活套咬鋼補償量配合使用，時間設定范圍0～4S，精立軋從起套后0.5S 開始計時，精平軋從起套后開始計時。

4 攻關效果

進行了上述攻關后，基本解決了軋制中存在的各類問題，各規格均實現了高產能、穩定軋制。Φ12、14 螺紋鋼三切分日產量提高了約300 噸，Φ16、18 螺紋鋼兩切分日產量提高了約500 噸；中廢、成品廢降低了約3/4；負差穩定性也得到提高，三切分三線米重負差差異可控制在0.7%以內。