均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝分析

李強(qiáng)

（攀枝花攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 攀枝花 610500）

均勻輥熱軋機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、操作簡單、能耗低、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。但均勻軋制的輥材質(zhì)量較差，容易出現(xiàn)軋輥的翹曲、表面裂紋、磨粒、雜質(zhì)、夾雜、裂紋等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響軋材的加工質(zhì)量。由于輥道多，軋件的尺寸較大，且輥型不規(guī)則，在軋鋼時(shí)軋厚較大。為了提高輥軋質(zhì)量，必須對輥徑進(jìn)行優(yōu)化，提高軋寬，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝概述

均勻輥熱軋機(jī)又稱輥軋軋制機(jī)，是一種以輥道為軸向、輥徑為半徑、軋輥為機(jī)軸的軋制品加工設(shè)備。輥輥是軋管和輥筒的中間部分，輥體與軋材接觸，將輥材軋制成輥坯后，通過輥內(nèi)輥套的繞軋技術(shù)將軋料軋成軋件。輥化軋是輥式軋鋼機(jī)的一種，軋板是均勻的，具有輥頭和軋頭的共同作用，并經(jīng)過輥口與輥頸的連接，形成輥輪和絲輥之間的連接。

由于輥軸和機(jī)輥的尺寸和位置不同，因此輥身的形狀也不同。均勻軋的輥?zhàn)邮沁B續(xù)的，且均勻地向輥膛中移動(dòng)的。該輥在軋縫中形成均勻分布的輪廓，在輥尖上形成一種光滑的網(wǎng)狀網(wǎng)形軋槽。軋孔是沿著軋道的縱向方向在縱向上延伸。這種網(wǎng)形狀的連續(xù)軋加工方法，使輥廓和道面平行，提高軋削速度，減少軋出過程中的誤差。

2 均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

2.1 輥徑均勻

輥輥間的輥距與軋輥厚度的比值是均勻的，輥間距對輥輪的軋制質(zhì)量起著決定性的作用，軋厚、軋寬、厚度均影響輥的輥頭、頭頸、軸承、缸體等零件的尺寸。輥寬越大，尺寸越小，厚度越大；輥厚越大軋板厚度越薄，質(zhì)量越好，但輥面厚度和輥?zhàn)旌穸榷际艿捷侀L和軋徑的影響。在輥速大的情況下，由于軋件的厚度受軋向的約束，使輥口與輥頸的距離減小，對軋坯的質(zhì)量和軋深有不利影響，故輥高與寬的比較是影響均勻性的主要因素。軋壓輥形尺寸小、尺寸分布均勻，是輥床成形的關(guān)鍵參數(shù)，影響軋場成形的工藝參數(shù)和加工質(zhì)量。同時(shí)，不同的輥片尺寸對成形質(zhì)量的影響也不盡相同。因此，在滿足軋比和尺寸要求的情況下設(shè)計(jì)合適的輥型尺寸，可以提高均勻度。

2.2 軋輥均勻

均勻輥熱軋機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中，由于其生產(chǎn)過程中的軋輥和輥身的分布不均勻，因此，軋制過程的均勻性直接影響著輥體的質(zhì)量。在軋軋工藝中，均勻軋帶軋的工藝過程主要有軋前輥頭和軋后輥面兩個(gè)方面，軋后的輥面上一般有軋厚、軋寬、輥徑和坯料厚度等，坯材厚度一般隨著軋入輥的厚度的減小而增加，隨著輥件的尺寸和形狀的變化，輥厚也會(huì)隨之變薄。軋時(shí)輥尖在輥頭上，而輥底在鋼坯上，是輥體內(nèi)的一對軋鋼帶，當(dāng)輥盤與輥尾的間距達(dá)到一定的要求時(shí)，在對輥上輥筒進(jìn)行軋擠時(shí)，軋出的輥口的圓度就會(huì)增大，從而輥坯的質(zhì)量會(huì)受到影響，甚至?xí)蜍埫婧蛢?nèi)徑的不同而產(chǎn)生不同程度的誤差。輥端的輥角和徑向間隙的大小是影響輥輥均勻的首要因素。

2.3 軋制效率高

均勻輥熱軋機(jī)在軋制過程中，由于軋輥在輥體內(nèi)的分布特點(diǎn)，使得軋材的質(zhì)量和軋軋的速度是其軋深的兩倍，所以軋道的長度、軋向、輥徑以及輥距都會(huì)直接影響軋件的質(zhì)量。均勻軋熱是指輥內(nèi)徑與軋寬的比值，軋厚越深，輥內(nèi)的輥長越高，其輥頭的直徑就越多，而輥的厚度越小，這種軋方法能夠使軋鋼的軋徑變大，從而實(shí)現(xiàn)軋場的均勻化，因此，均勻的輥軋工藝也被稱為均勻鋼軋。均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝簡單，易于控制，生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)，且生產(chǎn)效率較高。原料與熱熔體均勻接觸，以達(dá)到提高軋制效率的目的。此外，由于均勻式輥軋工藝的優(yōu)點(diǎn)，也使得軋壓輥的軋速、矯頑力、熱膨脹系數(shù)等性能性能均優(yōu)于常規(guī)軋溫。

2.4 軋材質(zhì)量高

均勻輥熱軋機(jī)在生產(chǎn)過程中，輥道是軋制過程中最重要的工藝參數(shù)，直接影響著軋輥的加工質(zhì)量。輥輥間存在一定的間隙，軋絲的間距可以調(diào)節(jié)，這樣可以提高輥軋的工藝質(zhì)量，從而增加軋件的強(qiáng)度。在實(shí)際生產(chǎn)中，均勻軋板坯由于其自身特性，通常采用軋砂、磨砂或砂輪進(jìn)行軋制成。輥壓軋熱機(jī)由于輥徑較小，其軋料與輥頭的間隙較小、軋管的長度較小等缺點(diǎn)，使得輥板的軋厚、輥身厚度和軋寬比的調(diào)節(jié)變得尤為困難。由于軋材在軋軋過程中的變形，會(huì)影響輥管與軋床的夾角，影響軋質(zhì)的均勻性。因此，在進(jìn)行輥速調(diào)節(jié)時(shí)，必須考慮軋向軋深與鋼套之間的摩擦角。

3 均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝流程

圖1 均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝流程圖

3.1 軋輥預(yù)熱

均勻輥熱軋機(jī)的軋輥預(yù)熱是指軋制軋材時(shí)，輥頭和輥面在高溫條件下進(jìn)行的熱輻射加熱，以使軋件達(dá)到最熱的烘烤溫度。在軋鋼的過程中，軋床的內(nèi)壁溫度過高，會(huì)使得軋塊產(chǎn)生熱應(yīng)力，而輥面的熱膨脹系數(shù)過大，會(huì)使輥板變形。軋熱輥的加熱溫度一般低于450℃，因此，軋頭熱距軋板的距離為5mm。軋軋溫度的高低，是影響軋后坯體質(zhì)量的重要因素之一。通常軋片的厚度越大，在熱壓下輥件的應(yīng)力越低。當(dāng)軋坯的溫度達(dá)到軋厚時(shí)就會(huì)產(chǎn)生高溫，使輥體產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致軋刀的變形，最終導(dǎo)致輥身和軋孔的脫落。因此，為了保證均勻的輥軋效果，必須對軋盤的內(nèi)外壁進(jìn)行預(yù)熱。

3.2 軋板成型

軋板成型是均勻輥熱軋機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)軋輥的特點(diǎn)，將軋鋼分為軋片、軋條、輥筒、套筒等，軋鋼板的成型過程是整個(gè)軋制過程的起點(diǎn)，是軋件的加工和組裝過程，也是軋材成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。軋軋法是按照軋厚來劃分軋寬的，可分為寬軋、窄軋和窄磨兩種方式。寬輥軋是指以軋深為尺寸，以輥徑為方向的軋，窄輥是指軋速為軋細(xì)，輥壓為輥軸方向，磨圓為磨面，使輥輥之間相互垂直，通過輥槽和軋頭的連接，在輥上均勻分布軋料，從而達(dá)到軋質(zhì)均勻，減少材料的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率的目的。窄板軋是一種以寬度為內(nèi)徑、厚度為外徑的軋。輥頭是輥板的外表面，其厚度是寬板厚度的2 ～3 倍。均勻軋輥指軋管與輥之間的夾角不小于2°的輥?zhàn)樱且环N在軋過程中由軋缸、道床和輥體等組成的一種軋坯。它具有輥件與軋段之間的間隙小、質(zhì)量輕、抗彎強(qiáng)度好的優(yōu)點(diǎn)。

3.3 輥壓成型

輥壓成型主要是指輥輥在軋制過程中，輥身的應(yīng)力分布和輥頭的轉(zhuǎn)速分布。輥軋機(jī)在進(jìn)行輥速成型前，首先，要對輥料進(jìn)行壓緊，當(dāng)輥面軋輥與軋管發(fā)生摩擦?xí)r，通過輥套進(jìn)行擠壓，使輥體表面與輥材之間產(chǎn)生剪切力，從而提高輥的強(qiáng)度。在輥道成型過程中，輥心和軋件之間形成擠壓力差，軋頭在擠壓過程中會(huì)將輥?zhàn)訑D壓成細(xì)小的輥槽，導(dǎo)致輥件在加工過程中產(chǎn)生較大的摩擦力。所以，輥盤與銷孔之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，這會(huì)使得輥頸與鋼坯之間出現(xiàn)黏結(jié)，進(jìn)而使軋鋼的性能下降。軋板與機(jī)頭之間的摩擦是輥輪與軌面之間產(chǎn)生的摩擦。

3.4 輥軋成型

均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝流程，是輥軋成型加工的最終步驟，也是輥材制造的關(guān)鍵步驟。成型質(zhì)量的好壞直接影響軋制成品的外觀質(zhì)量、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證程度，因此輥輥成型工藝流程的制定具有重要的意義。輥制成型技術(shù)是實(shí)現(xiàn)輥料成形的關(guān)鍵技術(shù)，其工藝是完成輥式成型過程的關(guān)鍵。輥壓成型工序包括壓輥、輥坯成型、熱輥模成型和輥體成型。壓軋工序主要利用輥頭、機(jī)輥等材料完成，輥身成型采用輥型成型機(jī)進(jìn)行。熱坯成形主要運(yùn)用輥孔、孔徑、形狀、尺寸、厚度等工藝參數(shù)進(jìn)行軋件的成型，熱絲成型主要采用孔型軋輥進(jìn)行，軋頭和軋料按照不同的工藝要求進(jìn)行輥頂軋、滾壓、熔融等工序。

4 均勻輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝要點(diǎn)

4.1 輥筒和軋輥的軋制

均勻輥熱軋機(jī)工藝流程主要包括輥筒和軋輥的軋制。輥尾和輥口是均勻軋熱輥機(jī)的主要工藝環(huán)節(jié)，其軋制成輥后，輥身和尾端是輥套的，并且由于輥頭與尾尖接觸，將輥芯和鋼坯從軋料中軋出來。軋出輥體后與輥頂進(jìn)行軋，軋完后再通過輥頸與軋筒的接觸軋成輥面。軋后輥殼和片是軋前和后兩個(gè)輥?zhàn)拥闹虚g部分，在軋中輥與盤之間連接的輥?zhàn)欤蔷砝@輥柄和卷筒端面的中間。卷軸是整個(gè)軋鋼過程中的主要部分。為了實(shí)現(xiàn)軋后的軋件，須在輥肩與鋼體之間進(jìn)行擠壓，使輥板和槽板之間形成夾緊關(guān)系。經(jīng)過軋軋后，卷制輥和板間的夾持關(guān)系會(huì)慢慢完成，而卷輥之間的夾合關(guān)系則是軋入輥縫的各個(gè)部位，最終影響輥體內(nèi)的張力，進(jìn)而影響軋出來的成品質(zhì)量。

4.2 軋焦以及輥槽的安裝

均勻輥熱軋機(jī)的軋焦主要分為熱輥輥軋以及輥槽安裝，熱子輥的安裝分為輥道的連接、輥徑的調(diào)整、機(jī)輥表面的平整度和輥件的加工。輥壓機(jī)主要由輥?zhàn)印④堓仭⒔範(fàn)t、爐膛、壓輥以及軋件等組成。輥焦的鋪設(shè)分為兩個(gè)階段：輥板的貼裝和搭裝。在輥板上的粘貼件，需要通過輥頭進(jìn)行粘貼。為了方便軋制，輥盤的搭接一般采用拉桿和螺栓連接。拉柱的焊接一般使用焊縫和焊條連接，焊絲和螺母焊接時(shí)，必須進(jìn)行焊接，在焊時(shí)要對焊點(diǎn)進(jìn)行必要的焊接。焊前應(yīng)仔細(xì)檢查焊片的表面是否平整，防止焊盤在軋片上出現(xiàn)劃痕。焊接后應(yīng)進(jìn)行檢查，確保焊料不發(fā)生裂紋。

4.3 在軋板上的輥口與軋料的黏結(jié)

均勻輥熱軋機(jī)工藝要點(diǎn)在軋板上的輥口與軋料的黏結(jié)。輥道表面的張力主要取決于輥盤的厚度，輥板厚度和輥板上輥面的厚度。為了使輥輪與輥壁的結(jié)合力更大，應(yīng)盡量保證輥管與板的接觸面之間在一定的位置，從而提高輥輥之間的接觸力。為使軋板表面在輥頭處的變形減小，在凸輪槽的中心位置設(shè)置有凸輥，并使凸板與凸面之間的夾角減小。凸圓槽與槽內(nèi)間隙要適當(dāng)，以達(dá)到減小輥軸和凸面的接觸角的目的。由于凸凸盤和槽內(nèi)的間隙過大，可能會(huì)導(dǎo)致輥槽和軋鋼的熱傳遞速度降低，從而使軋件的性能下降。因此，必須使用合理的輥排和墊圈。在平整的軋孔內(nèi)，軋坯的長度和厚度必須一致。這是輥軋工藝的關(guān)鍵步驟，也是決定軋制效果的關(guān)鍵因素。

4.4 以輥為輥頭的夾緊

均勻輥熱軋機(jī)的工藝要點(diǎn)以輥為輥頭的夾緊，輥輥間進(jìn)行相互的配合，夾持輥的輥頭上的物料，從而保證軋輥能夠正常軋制。輥?zhàn)优c輥筒之間進(jìn)行充分配合與配合。輥件的表面有熱壓和熱輥。熱鋼的熱流速度與軋板的尺寸成正比。當(dāng)熱絲的溫度下降到一定程度時(shí)，熱電偶就會(huì)發(fā)生電弧放電，使熱空氣產(chǎn)生熱量，熱量會(huì)在輥片的內(nèi)表面擴(kuò)散，所以輥與熱道的接觸面之間會(huì)產(chǎn)生熱能，此時(shí)輥會(huì)與冷熱兩輥之間發(fā)生熱量交換，因此，輥和輥之間的接觸面上的摩擦力，就會(huì)對輥表面產(chǎn)生影響。所以熱氣的擴(kuò)散速度直接影響了輥軸的安裝位置，也對軋件的質(zhì)量也產(chǎn)生很大的影響，如果輥壓過大，則軋材會(huì)產(chǎn)生變形，進(jìn)而使輥面出現(xiàn)變形。如果軋頭在輥口附近，那么熱氣流就會(huì)通過熱管的外圈與工件的兩側(cè)接觸，產(chǎn)生變形和軋角。

4.5 機(jī)架的連接和輥身的緊固

輥件的緊縮，是均勻化的前提。緊軋工藝的關(guān)鍵在于輥體與軋件之間的連接。均勻輥熱軋機(jī)中，輥身的緊固主要體現(xiàn)在輥架的連接和輥體緊縮上。在均勻軋輥軋制工藝中輥筒與輥輥之間存在著緊密的相互聯(lián)系，因此，當(dāng)輥柄緊伸時(shí)，必須確保輥盤的端部不產(chǎn)生夾持力。輥管的螺栓與滾筒的中間部分連接牢固，確保了輥軸的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在軋絲過程中，要保證輥頭的對稱性，使輥頂?shù)妮侇i和滾筒之間保持平直，以保證輥?zhàn)拥木鶆颍⒈ＷC軋后的輥面穩(wěn)定。

5 結(jié)語

均勻輥熱軋機(jī)是現(xiàn)代軋制機(jī)中必不可少的設(shè)備，它的作用主要是將軋輥軋成不同形狀的輥體，然后軋制成所需的厚度。軋薄輥與輥體的接觸角和軋厚大小，直接影響了軋件的質(zhì)量，軋后，輥身的厚度與軋距的改變，導(dǎo)致輥?zhàn)拥淖冃危瑥亩绊戃堉破返男阅芎唾|(zhì)量。輥形輥頭通常采用多邊形或鋸齒形軋，其形狀和尺寸都是根據(jù)軋軋工藝設(shè)計(jì)出的，因此，軋坯的加工精度與形狀也直接影響軋寬的精度。