高速線材Φ20.0 mm 規(guī)格盤條開發(fā)

林 歡

（廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司，防城港 545000）

廣西鋼鐵熱軋總廠高速線材生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年產(chǎn)能60 萬t，產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格為Φ5.5 ～16 mm 光圓盤條，生產(chǎn)鋼種主要有熱軋帶肋鋼筋、冷墩鋼和硬線等，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)軋制的最大規(guī)格為Φ16 mm，Φ20 mm 規(guī)格超出了產(chǎn)線設(shè)計(jì)能力，在國內(nèi)同類型機(jī)組中缺少多模塊軋機(jī)軋制大規(guī)格產(chǎn)品的規(guī)范和技術(shù)借鑒。自2022 年開發(fā)冷鐓鋼、硬線鋼以來，產(chǎn)品規(guī)格局限于生產(chǎn)線設(shè)計(jì)。在與終端客戶深度對(duì)接中充分了解其產(chǎn)品使用情況及差異化需求，提出進(jìn)一步拓展冷鐓鋼、硬線的產(chǎn)品規(guī)格，開發(fā)Φ20 mm 規(guī)格，實(shí)現(xiàn)Φ5.5 ～20.0 mm規(guī)格全覆蓋的要求。為此，組織技術(shù)骨干成立大規(guī)格盤條開發(fā)團(tuán)隊(duì)，積極與客戶進(jìn)行技術(shù)對(duì)接，從軋制、吐絲、集卷等關(guān)鍵工序入手，實(shí)現(xiàn)Φ20 mm 規(guī)格線材盤條的成功開發(fā)與批量軋制[1-2]。

1 開發(fā)重難點(diǎn)分析

由于Φ20 mm 規(guī)格超出生產(chǎn)線設(shè)計(jì)能力，屬于超生產(chǎn)線極限規(guī)格，需要突破目前的產(chǎn)線技術(shù)難關(guān)，從軋制、吐絲、集卷、打包等關(guān)鍵工序入手分析其存在的問題。

1.1 孔型、導(dǎo)衛(wèi)共用問題

軋制過程中，孔型、導(dǎo)衛(wèi)裝置在線材生產(chǎn)中占據(jù)重要位置，是生產(chǎn)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。因此，導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)必須與相應(yīng)的孔型相匹配，而且還要考慮經(jīng)濟(jì)性與共用性，最好能夠與其他規(guī)格實(shí)現(xiàn)共用，減少備件儲(chǔ)備量。

1.2 K2 孔型機(jī)架咬入問題

軋制Φ20 mm 規(guī)格共使用18 個(gè)機(jī)架，要求預(yù)精軋機(jī)組、17#和18#機(jī)組、精軋機(jī)全部空過。16 架出口到27 架入口共167 m 長(zhǎng)，在如此長(zhǎng)的距離而且全部空過的狀態(tài)下進(jìn)行軋制，順利咬入K2 孔型機(jī)架是急需解決的問題。

1.3 軋件傳送問題

在精軋機(jī)全部空過的情況下，中途全都是空過導(dǎo)槽和恢復(fù)段導(dǎo)槽，沒有夾送輥夾持，水箱水冷開啟后阻力增加。若完全依靠軋件動(dòng)力，在軋線空過導(dǎo)管、水箱水冷導(dǎo)槽、恢復(fù)段導(dǎo)槽等全線通道任何一個(gè)地方出現(xiàn)卡阻，均會(huì)造成軋件不能順利送入下一個(gè)軋機(jī)。

1.4 軋件不能順利吐絲

大規(guī)格線材盤條工藝控制的最大難題就是吐絲圈型控制問題，由于軋件本身自重較大，需要消耗很多能量才能完成吐絲。

1.5 工藝參數(shù)控制問題

要軋制出尺寸精度高、表面質(zhì)量好、符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品，設(shè)置合理的工藝控制參數(shù)也非常重要。

2 開發(fā)過程及采取措施

針對(duì)Φ20 mm 規(guī)格開發(fā)過程中存在的問題，要從孔型設(shè)計(jì)、導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)、軋制通道以及軋制工藝方面進(jìn)行全面排查[3]。

2.1 孔型設(shè)計(jì)

結(jié)合目前規(guī)格系列產(chǎn)品的料型尺寸、減徑機(jī)的減速比、飛剪剪切能力等，在現(xiàn)有軋制溫度允許范圍下進(jìn)行核算，各架次軋制力及電機(jī)能力均可滿足軋制要求，未超負(fù)載能力。查詢孔型系統(tǒng)圖可知，Φ16 mm規(guī)格16#架次出口料型設(shè)計(jì)為Φ25 mm 圓鋼，3#飛剪最大剪切能力達(dá)到Φ25 mm 圓鋼標(biāo)準(zhǔn)，可以采用當(dāng)前1#～16#架次在用孔型，因此僅需設(shè)計(jì)為K1、K2 孔型。可以確定，Φ20 mm 圓鋼采用的軋機(jī)孔型系統(tǒng)為粗軋1#～6#、中軋7#～12#、預(yù)精軋13#～16#、17#～18#空過、精軋機(jī)19#～26#空過、減徑機(jī)27#～28#共28 個(gè)機(jī)架。

由于減徑機(jī)27#、28#采取單獨(dú)傳動(dòng)，有兩套減速比，可以滿足大、小規(guī)格范圍內(nèi)的規(guī)格切換。通過減速比來控制機(jī)架間的微張力，27#機(jī)架減速比為0.376，28#機(jī)架減速比為0.438。Φ20 mm 成品孔截面積為314 mm2，27#機(jī)架的截面積為490.625 mm2，按K2 為15.8 mm孔型高度設(shè)計(jì)，其寬度為35 mm。目前，孔型配輥圖輥環(huán)槽邊距為22 mm，輥環(huán)厚度為72 mm，孔型只能開一槽，造成資源浪費(fèi)，解決辦法是輥環(huán)厚度采用44 mm，開單槽，以實(shí)現(xiàn)輥環(huán)資源利用的最大化。K1孔型和K2 孔型設(shè)計(jì)分別如圖1、圖2 所示。

圖1 K1 孔型

圖2 K2 孔型

2.2 導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)

由于1#～16#料型和現(xiàn)有生產(chǎn)Φ16 mm 規(guī)格的1#～16#軋機(jī)料型相同，可采用相同的導(dǎo)衛(wèi)尺寸，不需要另行設(shè)計(jì)，無須調(diào)整導(dǎo)位開口度就可以滿足要求。由于預(yù)精軋17#與18#空過，來料為Φ20 mm 圓鋼，可采用Φ30 mm 模塊軋機(jī)空過管。導(dǎo)衛(wèi)尺寸具體配置如表1 所示。

表1 導(dǎo)衛(wèi)尺寸

2.3 軋制通道導(dǎo)管

由于16#機(jī)架出口料型為Φ25 mm 圓鋼，精軋至減徑采用Φ32 mm 的雙面導(dǎo)槽。K1 孔型機(jī)架軋后采用Φ35 mm 內(nèi)腔的導(dǎo)槽進(jìn)行試制，吐絲管直徑采用34 mm。軋制通道需要確認(rèn)的關(guān)鍵點(diǎn)包括1#～7#水箱（噴嘴、空過管、氣封）、精軋至減徑雙面導(dǎo)槽、減徑堆鋼導(dǎo)槽、3#夾送輥進(jìn)出口導(dǎo)管和吐絲機(jī)進(jìn)口引管。

2.4 軋制通道對(duì)中度調(diào)整

在軋制前，需要檢查確認(rèn)軋制通道的對(duì)中度，使用直徑為32 mm 的樣棒逐一對(duì)中所有空過導(dǎo)管、水箱導(dǎo)槽和恢復(fù)段導(dǎo)槽，要求水平對(duì)中度在0.2 mm以內(nèi)。

2.5 軋制工藝參數(shù)控制

預(yù)調(diào)節(jié)27#、28#機(jī)架的孔型、工作輥徑系數(shù)以及延伸系數(shù)等（見表2），對(duì)減徑機(jī)組低速擋位進(jìn)行核對(duì)。在保證電機(jī)能力的情況下，盡可能采取最大的軋制速度，設(shè)定成品速度為15 m·s-1。考慮軋件吐絲圈型問題，吐絲機(jī)采用尾部升速功能，超前系數(shù)按允許的最大超前率1.1%設(shè)置。吐絲機(jī)前夾送輥采用夾尾模式，尾部采用升速功能，拋鋼前超前系數(shù)設(shè)定為1.1%，拋鋼后超前系數(shù)設(shè)定為1.2%，夾持壓強(qiáng)為0.3 MPa，轉(zhuǎn)矩限幅30%[4-5]。考慮到第一次軋制極限規(guī)格，產(chǎn)品尺寸精度按照《熱軋圓盤條尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T 14981—2009）中的A 級(jí)精度進(jìn)行控制。

表2 27#、28#機(jī)架工藝參數(shù)

3 試制過程存在問題及措施

3.1 試制過程

第一次試軋時(shí)使用的坯料斷面為165 mm×165 mm×11 700 mm，鋼種為ML08Al，試軋產(chǎn)品尺寸見表3，達(dá)到《熱軋圓盤條尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T 14981—2009）中的B 級(jí)精度控制要求，尺寸精度控制良好。

表3 試軋產(chǎn)品尺寸

3.2 存在的問題與解決措施

由于第一次軋制極限規(guī)格，在整個(gè)試軋過程中存在一些問題。首先，吐絲不穩(wěn)定，加工到最后小圈難以集卷。對(duì)于圈型質(zhì)量問題，主要與吐絲管磨損、吐絲張力、吐絲溫度和夾送輥的夾持壓力控制等因素有關(guān)。大規(guī)格盤條試制中出現(xiàn)的圈型問題，是由于盤條脫離減徑機(jī)后自身質(zhì)量較大，需要吐絲機(jī)前夾送輥、吐絲機(jī)尾部升速到足夠大才能順利完成吐絲動(dòng)作。將吐絲機(jī)超前率設(shè)定的1.10%調(diào)整為1.04%，吐絲機(jī)前夾送輥拋鋼前超前系數(shù)由1.1%調(diào)整為1.7%，拋鋼后超前系數(shù)由1.2%調(diào)整為2.5%，經(jīng)過調(diào)整盤條尾部能夠順利集卷。其次，成品表面劃傷問題。由于吐絲機(jī)前夾送輥出口彎管采用導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，軋件在下彎過程中與接觸料摩擦加大，極易產(chǎn)生劃傷，后期計(jì)劃改為分體式帶滾動(dòng)導(dǎo)輥結(jié)構(gòu)形式。最后，成品打包錯(cuò)層問題。由于采用尺寸為165 mm×165 mm×11 700 mm 的坯料，集卷盤條在C 型鉤打包后長(zhǎng)度超過2 m，錯(cuò)層嚴(yán)重。調(diào)整托盤下降速度，優(yōu)先在集卷筒內(nèi)接鋼后手工下降，這種方式只能緩解錯(cuò)層，不能根治，計(jì)劃減少坯料長(zhǎng)度，由11 700 mm 改為10 500 mm 再進(jìn)行試驗(yàn)跟蹤。

4 結(jié)語

經(jīng)過不斷實(shí)踐，解決了高速線材生產(chǎn)線Φ20 mm規(guī)格線材盤條吐絲尾部小圈、尺寸精度波動(dòng)大、軋件難咬入的問題，產(chǎn)品能夠滿足客戶需求，同時(shí)摸索出生產(chǎn)大規(guī)格盤條的成功經(jīng)驗(yàn)。但是，對(duì)于成品表面劃傷、成品錯(cuò)層的控制仍需改進(jìn)提高，以滿足不同鋼種的生產(chǎn)需求。