孔型設計對線材尺寸穩定性的影響

于福新

摘要：當前線材生產已摒棄舊有的復二重生產方式，在向優質、高產和低消耗方向發展，質量上也在要求多種規格，精密公差，光潔表面，大單重，細晶粒度，少氧化鐵皮，高拉拔性。為保證高速無扭線材的軋制精度和質量要求，必須設計與其相適應的孔型系統。目前，在450無扭精軋機上常采用含減定徑匹配的橢圓一圓一圓一圓孔型系統的單一孔型系統。單一孔型系統是指用一套孔型系統與減定徑（或雙模塊）成品孑L型相匹配，通過精軋機道次的增減替換來實現所有軋制規格共用的孔型系統。本研究對線材單一孔型系統的設計及減定徑孔型的構成進行了探討。

關鍵詞：孔型設計;線材尺寸穩定性;

一、孔型設計對線材尺寸穩定性的影響

高速無扭線材軋機的孑L型因軋機不同而不同。為了實現品種鋼軋制規格范圍大、道次多、單根、高速、無扭、恒微張力軋制的工藝特點，精軋機常采用橢圓一圓孔型系統。同時，為保證軋制精度和光潔表面的要求，成品采用減定徑（或雙模塊）機組，用橢圓一圓一圓一圓孔型系統。軋機組成可分為粗軋、中軋、預精軋機組、精軋機組和減定徑（或雙模塊）機組。規格為中5～中25 mm盤圓，軋制規格范圍大，道次從24～32個不等。普通孔型系統設計只能道次隨規格大小由多向少遞減，相應軋制速度也隨傳速比的增大而減小，由最大100 H以到20 m/s，幅度較大。同時，進入精軋機的軋件尺寸也要隨規格相應改變，所以精軋機孔型隨規格必須按系列執行。規格更換必須按系列換輥，否則無法正常軋制生產，費時、費力，影響作業率。而采用帶有減定徑（或雙模塊）精軋機組的單一孔型系統，減定徑（或雙模塊）精軋機組為成品孔型單獨一套，軋制速度可按最高秒流量隨規格固定，設為最大，其他孔型在預精軋和精軋機組中孔型共用，可隨機組道次集傳速比隨意進行更換或參數調整。因此，采用單一孔型系統換輥方便，成品速度高，產量高，質量好。改進前的孔型系統線材孔型系統為：精軋機組采用橢圓—圓孔型系統;其設計思路是：采用傳統的“圓要見圓，方要見方”、金屬秒流量相等的軋制。但是，這種設計思想在集體傳動，無自動控制系統的軋機上是相互矛盾的：一方面，要保證穩定的軋制狀態，必須采用拉鋼軋制;另一方面，拉鋼軋制會導致軋件中間與頭尾的尺寸差。這兩個因素的相互矛盾導致永遠不能實現“圓要見圓，方要見方”的目的。本次軋制過程中出現的主要問題是：（1）在減定徑機組入口（即30 #軋機入口）共堆鋼21 次、切廢31 支，影響時間525 min。（2）因采用緩冷工藝，輥道速度設置較慢，加之小規格產品吐絲狀態難以控制、影響落卷，因此造成上集卷掛線事故較多，使生產不能連續進行，同時包裝質量較差。（3）因孔型設計問題，線材成品尺寸精度控制不好，最小Ф5.25 mm、最大Ф5.5 mm，未達到國標C 級精度，除少量達到B 級精度外，其余為A級精度。經過相關人員的努力，線材廠的線材軋制取得了較大的進步，焊絲鋼的開發打下了堅實的基礎。在生產過程中還存在以下問題：（1）因減定徑機布置形式及軋件頭部冷卻快等原因，軋件頭部易產生酥頭，導致減定徑機組偶爾出現堆鋼現象;同時因水箱壓力不能自動調整、水冷導槽磨損等原因引起的水箱堆鋼等還在一定程度上影響線材的成材率和生產順行。（2）吐絲機吐絲狀態不良及輥道變形等原因引起的集卷和輥道掛線現象，仍然對生產產生一定影響。下一步，線材廠將重點針對以上遺留問題繼續開展攻關，從而進一步提高速線材的生產水平。

二、建議

1.改進后的孔型系統。線材的孔型系統為：仍采用橢圓—圓孔型系統，預精軋機組采用橢圓—變形方孔型系統及橢圓—變形圓孔型系統，中軋機組采用橢圓—變形方及平箱—立箱孔型。依據軋制穩定狀態的拉鋼軋制原理，且每道次均需翻鋼的情況下，利用變形方孔型使其軋出的軋件中部呈“鈍六角”形，頭尾呈方形，進入下一道次后，自動翻轉改變其中部與頭尾部的原始寬度與壓下量，達到消除頭、中、尾尺寸差的目的，變形方孔型軋出的料型中間呈“鈍六角”形，頭尾部呈方型，當進入下一道次后，頭尾部翻轉）#2，將軋件邊長作為原始高度進行軋制;中間翻轉+&2將軋件的寬度作為原始高度進行軋制，即中間與頭尾的壓下量與軋件的原始寬度通過孔型進行了自動改變，由于方形中的對角線！永遠大于其邊長，所以當軋件進入下一道次后，其中間的原始寬度#&！永遠大于頭尾部的原始寬度。在變形方孔型系統中，壓下量對相對寬展系數影響較小，而軋前軋件寬度 基本決定了軋后寬度的大小，如不考慮拉鋼軋制減小，二者相互疊加，使軋出的軋件頭、中、尾寬度趨于相等，從而消除了頭尾尺寸的超差。減定徑入口堆鋼的主要原因是：減定徑機組軋制中心線不正形式的減定徑軋機相對布置的減定徑機組來講，進入減定徑機組的軋件直徑小、速度快且頭部狀態不好，易產生堆鋼;減定徑導衛不能很好地扶持軋件咬入軋槽。

2.變形圓孔型。橢圓—方孔型系統存在著延伸系數大、軋制穩定、不易倒鋼等優點，但其自動調節性較差，在集體傳動的軋機上，由于拉鋼會造成料型變化，這種孔型在預精軋與中軋機組很難適應;而橢圓—圓孔型系統延伸系數較小，軋制不穩定，易倒鋼，且在這種軋機上尾部易出耳子，進而導致成品折疊等缺陷。介于二者之間的變形圓孔型則能較好地解決這一問題。圖+所示為！，變形圓孔型與軋后料型。一段圓弧，中部是一段與頂部圓弧相交的直線段，這種相交直線起到限制寬展的作用，尾部非拉鋼狀態時效果更為明顯。當軋件進入下一道次后翻轉，始終將其寬度作為原始高度進行壓下，保證了中間與頭尾的原始高度相同，避免了圓形孔中因中間與頭尾尺寸的差別進入下一道次后原始寬度的改變。增大尾部的延伸系數，使尾部的寬度相對減少，從而減少了頭尾尺寸差。

3.上集卷易掛線和包裝質量不好的主要原因是小規格產品吐絲狀態難以控制，吐出的線圈在輥道上布置較亂;由于輥道速度設置較慢，造成料堆積很厚，從而影響盤卷在集卷桶的收集。線材尺寸控制不好的主要原因是孔型設計不合理，同時首次軋制，輥縫設置和張力控制不好。針對以上存在問題，相關技術人員制訂了如下改進措施：（1）對減定徑機組各架次軋制線距離標準軋制中心線的偏移量進行精確測量，并于從電機、同步齒輪箱、錐箱到輥箱全部移動，完成了減定徑機組軋制線的找正。經測量，找正前軋制線偏離標準中心線達2 ～3.5 mm;經過找正后，軋制線偏移量全部達到安裝要求（<0.05 mm），共同開發了減定徑機組專用帶鼻尖的四輥導衛，以提高導衛對軋件的夾持能力。在備件未到廠之前，線材廠對現有導衛進行改造，將導輥與軋槽之間的距離縮短了約3 mm，同時改造了導衛入口插件，提高了導衛的夾持能力，從而改善了軋件的咬入狀態。使軋件頭部能夠正確地咬入軋槽，避免頭部堆鋼現象的發生。

結束語：

采用減定徑機組對線材的軋制攻關，通過對孔型系統等的改造，有效地減少了減定徑機組堆鋼、集卷掛線等工藝事故，確保了生產順行，保持了較高的終軋速度，大大提高了線材的生產能力，并得到尺寸、性能優良的線材產品，為邢鋼依靠品種優勢拓寬市場，保持良好的產品競爭力提供了保障。

參考文獻：

[1]王廷薄.軋鋼工藝學LM].北京：治金工業出版社，2019.

[2]趙松筠，唐文林.型鋼孑L型設計[M].北京：冶金工業出版社，2019.