大規(guī)格棒材頭部彎曲控制的研究

華劉開(kāi)

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214400）

0 引言

某鋼廠大棒線是由1 臺(tái)Φ1 200 mm 輥徑的來(lái)回往復(fù)式初軋機(jī)和8 臺(tái)平立交替的連軋機(jī)組成，主要生產(chǎn)軸承鋼、齒輪鋼、彈簧鋼和鏈條鋼等高檔品種，規(guī)格為Φ110～Φ350 mm，主要供應(yīng)汽車(chē)、能源用鋼等用戶。目前，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼材需求量逐年增大，受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響，生產(chǎn)的成本也在逐年升高。由于受后道客戶加工方式的影響，對(duì)大規(guī)格棒材原料的頭部彎曲度要求也越來(lái)越高。如果頭部彎曲度控制不好，將無(wú)法進(jìn)行壓力矯直，最終產(chǎn)生報(bào)廢，嚴(yán)重影響成本控制。因此，提高產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有著深遠(yuǎn)的意義。本文主要從加熱、軋輥冷卻水、成品軋輥工作輥徑和出口導(dǎo)衛(wèi)尺寸等因素，論述Φ250～Φ350 mm 棒材頭部彎曲的控制方法。

1 改進(jìn)前彎曲情況

圖1 所示為某生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際軋件產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)棒材彎曲情況進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，繪制成每月彎曲率趨勢(shì)圖，如圖2 所示。

圖1 改善前彎曲情況

圖2 改善前頭部彎曲率

由圖2 可知，大規(guī)格棒材的彎曲率在15.4%～16.2%之間波動(dòng)，并有上升的趨勢(shì)。彎曲率過(guò)高，給精整矯直和入庫(kù)周期帶來(lái)極大壓力，影響合同的交付率。因此，改善大規(guī)格棒材的彎曲率迫在眉睫。

2 影響大規(guī)格棒材頭部彎曲的主要因素及應(yīng)對(duì)策略

2.1 加熱的影響及應(yīng)對(duì)策略

在加熱過(guò)程中，燒嘴的火焰燃燒方向由兩側(cè)向中間噴射，在均熱段時(shí)，只需少量煤氣就能維持溫度，導(dǎo)致火焰長(zhǎng)度變短，兩側(cè)溫度偏高，中間溫度偏低，形成方向上的溫度差。在軋制過(guò)程中，由于溫度的影響，產(chǎn)生了頭部彎曲[1]。另外，短坯在加熱爐內(nèi)是固定北定位的，因此，按正常的方式燃燒時(shí)，鋼坯南端的頭部沒(méi)有足量火焰的保護(hù)，頭部彎曲較長(zhǎng)坯相比較嚴(yán)重。

對(duì)加熱工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用脈沖燃燒技術(shù)，即在加熱爐的均熱段加大煤氣量（≥8 000 m3/h），使?fàn)t內(nèi)正壓力、火焰加長(zhǎng)，減少整個(gè)加熱爐內(nèi)溫差，如圖3 所示，間接減少了鋼坯在長(zhǎng)度方向上的溫差。同時(shí)，在換規(guī)格時(shí)、2 臺(tái)爐子交替出鋼時(shí)以及因故停軋時(shí)，增加爐前空步。

圖3 改善后加熱爐內(nèi)溫度情況

2.2 初軋條形的影響及應(yīng)對(duì)策略

受加熱溫度的影響，坯料初軋過(guò)程中就產(chǎn)生彎曲，增加了對(duì)精軋成品的控制難度。因此，當(dāng)粗軋頭部條形不良時(shí)，如：側(cè)彎或翹頭等，初軋操作工序增加2個(gè)道次進(jìn)行平整，確保初軋條形的穩(wěn)定。

2.3 精軋冷卻水的影響及應(yīng)對(duì)策略

在軋制過(guò)程中，為提高軋輥的強(qiáng)度和保證軋槽的表面質(zhì)量，都是用在線冷卻水進(jìn)行噴淋冷卻的[2]。3 號(hào)成品軋機(jī)是立軋機(jī)，由于軋輥冷卻水是從上往下流動(dòng)的，造成軋輥的上部干燥，下部濕潤(rùn)。因此，軋輥上面的摩擦力大于下面的摩擦力，軋材頭部產(chǎn)生翹頭，如圖4 所示。

圖4 改善前冷卻水影響翹頭

為了改善冷卻水對(duì)翹頭的影響，提出了干槽軋制方法，成品軋機(jī)的軋輥冷卻水利用前面一架軋機(jī)的脫尾信號(hào)來(lái)提前關(guān)閉，利用軋輥上的余熱來(lái)將軋輥表面殘余的冷卻水蒸發(fā)干凈，從而保證下一支軋件咬入時(shí)，成品軋機(jī)的軋輥表面是完全干燥的，防止軋件頭部產(chǎn)生翹頭。電氣部分，則通過(guò)添加冷卻水開(kāi)啟延遲時(shí)間和脫尾延時(shí)時(shí)間的設(shè)置畫(huà)面來(lái)完成操作。

1）冷卻水開(kāi)啟延遲時(shí)間：以坯料頭部出來(lái)2～3 m為準(zhǔn)。

2）冷卻水關(guān)閉延遲時(shí)間：設(shè)置軋機(jī)脫機(jī)架后30～45 s 后關(guān)閉。

3）脫尾延時(shí)時(shí)間：軋輥冷卻水采用2H 拖尾信號(hào)，提前關(guān)閉，保證下一支軋件咬入時(shí)，軋輥是干燥的，即干槽軋制。

2.4 軋輥的影響及應(yīng)對(duì)策略

由于鋼坯是從加熱爐的東面進(jìn)鋼，西面出鋼的，當(dāng)爐門(mén)打開(kāi)時(shí)，鋼坯西面的溫降快，鋼坯西面的溫度低于東面的溫度，軋制時(shí)，造成軋材向西側(cè)彎。

以上情況是加熱爐性質(zhì)決定，無(wú)法改變，因此，決定對(duì)軋輥進(jìn)行工藝優(yōu)化。采用壓力軋制技術(shù)[3]，外輥直徑略大于內(nèi)輥直徑（大約4～10 mm），外輥的線速度略小于內(nèi)輥的線速度，內(nèi)輥給軋材的作用力略大于外輥給軋材的作用力，使得軋材有往東側(cè)彎的趨勢(shì)，從而抑制軋材頭部往西側(cè)彎，如圖5 所示。

圖5 增加外輥直徑后效果圖

2.5 出口導(dǎo)衛(wèi)的影響及應(yīng)對(duì)策略

導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)和使用是否合理，直接影響所軋產(chǎn)品的質(zhì)量和軋機(jī)的生產(chǎn)能力。盡管孔型設(shè)計(jì)合理，如果導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)不當(dāng)或使用不當(dāng)，也不能軋出合格的成品。因此，大規(guī)格材的軋機(jī)出口導(dǎo)衛(wèi)全部采用了小出口導(dǎo)衛(wèi)[4]。控制或強(qiáng)制軋件扭轉(zhuǎn)或彎曲變形，使軋件出來(lái)按一定的方向運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)以上應(yīng)對(duì)策略，軋材的頭部彎曲情況明顯改善，如圖6 所示。

圖6 最終改善后實(shí)物圖

3 結(jié)語(yǔ)

隨著市場(chǎng)的不斷細(xì)分，客戶對(duì)產(chǎn)品的要求也會(huì)越來(lái)越高，只有不斷研究高精度軋制方法，生產(chǎn)出外形形狀優(yōu)良、性能優(yōu)越的產(chǎn)品，才能使產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有更持久、更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。本文針對(duì)影響Φ250～Φ350 mm 棒材頭部彎曲控制的主要因素，提出相應(yīng)的措施，并在生產(chǎn)中加以改進(jìn)，大規(guī)格棒材頭部彎曲得到控制，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高。同時(shí)，減少了因鋼坯頭部彎曲被鋸切掉而導(dǎo)致的效益損失。今后，還要不斷實(shí)踐，進(jìn)一步完善其他控制參數(shù)，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。