Ф12mm螺紋鋼四切分軋制技術(shù)的開發(fā)實(shí)踐

劉方華

（ 河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，河北 宣化 075100）

1 概述

河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司一小型車間主要生產(chǎn)Ф12、16mm小規(guī)格螺紋鋼。2009年進(jìn)行了由半連續(xù)軋制到18架軋機(jī)全連續(xù)軋制的技術(shù)改造，隨著生產(chǎn)線裝備水平的提升，2010年一小型車間進(jìn)行了Ф12mm螺紋鋼三切分軋制技術(shù)的開發(fā)，并取得了成功，產(chǎn)量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了明顯提升。但根據(jù)市場(chǎng)情況，宣鋼調(diào)整了生產(chǎn)組織模式，逐步加大Ф12mm小規(guī)格螺紋鋼的產(chǎn)量，為實(shí)現(xiàn)降低成本增加效益，一小型車間充分利用自身人力和工藝設(shè)備資源，在精軋機(jī)列全水平的條件下開發(fā)Ф12mm螺紋鋼四切分軋制技術(shù)。

2 主要設(shè)備參數(shù)

1座推鋼式端進(jìn)側(cè)出燃焦?fàn)t煤氣加熱爐，加熱能力140t/h（冷坯）。軋線有18架連軋機(jī)組，粗軋機(jī)列為4架580平立交替短應(yīng)力軋機(jī)和2架450水平高剛度閉口軋機(jī)，中軋機(jī)列為6架430水平高剛度閉口軋機(jī)，精軋機(jī)列為6架320水平短應(yīng)力軋機(jī)。冷床為81m×8.992m齒條步進(jìn)式，冷剪剪切能力為650t。

宣鋼一小型車間生產(chǎn)線的工藝平面布置圖如圖1 所示。

圖1 宣鋼一小型工藝平面布置圖

圖2 Ф 12mm螺紋鋼四切分孔型

3 四切分軋制工藝設(shè)計(jì)開發(fā)

3.1 設(shè)計(jì)思路

充分利用現(xiàn)三切分軋制工藝設(shè)備，在不增加大的設(shè)備改造投資費(fèi)用前提下，對(duì)軋線工藝、工藝輔助設(shè)施制定改造方案，以實(shí)現(xiàn)最小的投資完成Ф12mm螺紋鋼四切分技術(shù)的開發(fā)。

3.2 設(shè)計(jì)孔型系統(tǒng)

考慮軋線粗中軋Ф12、16mm規(guī)格孔型的共用和Ф12規(guī)格切分后精軋孔型不變，此次Ф12規(guī)格螺紋鋼四切分孔型主要設(shè)計(jì)11-16架，甩掉12架次，11架與13架采用平輥，孔型形式14架次為立箱孔，15架次為啞鈴形，16架次為切分孔，15、16架孔型的設(shè)計(jì)主要是通過確定合理的孔型寬高比以實(shí)現(xiàn)四線孔型的面積精確控制，四線金屬流量分配均勻，保證料型穩(wěn)定。同時(shí)，切分架次孔型的楔尖角圓弧半徑選擇合理，可實(shí)現(xiàn)軋槽軋制噸位的提高，減少因切分楔造成的切分導(dǎo)衛(wèi)掛粘皮現(xiàn)象，降低堆鋼事故和成品質(zhì)量缺陷。

（1）11架次孔型為平輥。

（2）13架次孔型為平輥。

（3）14架次孔型為立箱孔，根據(jù)13架次來料，為保證料型控制的穩(wěn)定和料型形狀，需對(duì)孔型槽底圓角、側(cè)壁斜度和孔型槽底寬度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

（4）15架次孔型為預(yù)切分孔、16架次孔型為切分孔。為實(shí)現(xiàn)料型的穩(wěn)定控制，需配套設(shè)計(jì)這2個(gè)孔型。根據(jù)三切分軋制經(jīng)驗(yàn)，15架次延伸系數(shù)設(shè)計(jì)為1.25-1.30，16架次延伸系數(shù)設(shè)計(jì)為1.10-1.15。為保證四線差的調(diào)整方便，15和16架次孔型的中孔面積為邊孔面積的97%-98%。15架次孔型切分楔的設(shè)計(jì)不但要考慮自身磨損情況，還需考慮對(duì)16架次孔型切分楔磨損的影響，為杜絕因切分楔間距小、切分楔處壓下系數(shù)大磨損嚴(yán)重而引發(fā)的一系列產(chǎn)品質(zhì)量問題，根據(jù)三切孔型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，15架次孔型切分楔間距設(shè)計(jì)為5.3mm，楔角度設(shè)計(jì)為70°。16架次孔型主要是將15架次預(yù)切分料進(jìn)行規(guī)整，為將料型切開做準(zhǔn)備。16架次孔型設(shè)計(jì)主要是考慮切分帶厚度和切分楔角度。為防止軋制時(shí)切分帶過厚，設(shè)計(jì)時(shí)楔角半徑應(yīng)取較小值，本次設(shè)計(jì)取值為0.75mm，楔角為54°。

宣鋼一小型車間四切分孔型如圖2所示。

3.3 成品速度

Ф12規(guī)格三切分生產(chǎn)時(shí)，成品速度最高可達(dá)到14m/s。設(shè)計(jì)四切分生產(chǎn)時(shí)的成品速度需考慮成品軋機(jī)的電機(jī)和減速機(jī)負(fù)荷、機(jī)時(shí)產(chǎn)量、軋機(jī)穩(wěn)定性等因素。通過對(duì)現(xiàn)有軋機(jī)設(shè)備進(jìn)行力能參數(shù)校核，測(cè)算四切分時(shí)不同速度下各架次力能參數(shù)的變化，與三切分時(shí)最高成品速度14m/s對(duì)比，以確定四切分成品速度。

通過測(cè)算和比較，Ф12mm螺紋鋼四切分軋制時(shí)最高速度確定為13m/s，為保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，成品速度在開發(fā)生產(chǎn)時(shí)確定為12m/s。

3.4 配套導(dǎo)衛(wèi)及在線活套設(shè)計(jì)

導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)由導(dǎo)衛(wèi)包線廠家根據(jù)孔型設(shè)計(jì)圖紙負(fù)責(zé)供貨，導(dǎo)衛(wèi)形式仍采用原三線切分導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)。

根據(jù)四切分確定的中心距，重新設(shè)計(jì)四線活套及成品軋機(jī)后過渡跑槽，并對(duì)活套安裝進(jìn)行分體設(shè)計(jì)，以提高12、16規(guī)格換品種時(shí)活套更換速度。

4 生產(chǎn)過程中存在的一些問題及改進(jìn)措施

4.1 調(diào)整K1、K2時(shí)，變形參數(shù)與速度的變化

K1即成品架次，若其線速度、軋件高度h（或內(nèi)徑）不變，當(dāng)我們調(diào)整K2時(shí)，比如收料，那K2的料型變寬、變薄，翻轉(zhuǎn)90°進(jìn)入K1，則相當(dāng)于K1料軋前高度H增加，寬度B減小，根據(jù)公式μ=η/β，η=H/h，β=b/B計(jì)算可知，軋件在K1（成品料）的延伸系數(shù)變小，即成品面積減小，由于內(nèi)徑?jīng)]變，則反映在縱肋的變化上，即縱肋減小。此時(shí)K1速度不變，連軋常數(shù)C1變小，而K2收料后，延伸系數(shù)增大，面積減小，連軋常數(shù)C2也變小，但C1的變化量要小于C2的變化量。所以，K2需要提速來彌補(bǔ)這一差值。但是，K1來料的高度增加，造成咬入角增大，軋件頭部咬入難度增加，實(shí)際操作中，可能會(huì)因?yàn)槎杨^而降低K2的速度，加劇拉鋼。

因此，K2料的寬度與厚度的比值應(yīng)保持在2.2—2.5之間，這個(gè)需要通過控制K3來料和K2輥縫來保證，盡量偏下限。

4.2 成品頭部帶彎的原因

螺紋鋼的成品孔型較為復(fù)雜，軋件在軋制變形中既要逐步填滿橫肋，還要通過過充滿來形成縱肋，變形復(fù)雜。概括的講，頭部形成彎頭是由于在軋制過程中，軋件在上下孔型內(nèi)變形速度不一致造成。具體原因有以下幾點(diǎn)：

（1）上下輥存在速度差。如上下萬向軸間隙不一致、晃動(dòng)，上下輥輥徑不一致，上下孔型加工誤差大。

（2）橫肋加工時(shí)，上下孔型的橫肋高度偏差過大，造成單面脫槽困難。

（3）K2來料的形狀尺寸或表面狀態(tài)導(dǎo)致在成品孔變形速度差。當(dāng)K2進(jìn)口偏移時(shí)，K2料便會(huì)一邊厚，一邊薄，翻轉(zhuǎn)90°進(jìn)入成品孔后，厚的一邊延伸大，另一邊延伸小，造成彎頭。

（4）進(jìn)口、出口安裝的高低。

（5）K2料頭不規(guī)矩，如斜邊，咬入成品孔時(shí)，上下接觸弧長(zhǎng)不一致形成速度差。

5 四切分軋制的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）成品料對(duì)中軋料的變化非常敏感，要始終保持中軋最后一架的寬度和高度穩(wěn)定，減少拉鋼。及時(shí)調(diào)整料型和導(dǎo)衛(wèi)。

（2）為減小換輥、換孔對(duì)軋制穩(wěn)定的影響，粗中軋同時(shí)換孔的數(shù)量盡量小于3架。

（3）精軋輥縫兩端必須保證一致，不允許單面調(diào)整，以保證軋制過程的穩(wěn)定。

（4）切分、預(yù)切的料型要保證左右一致，切分帶厚度保持在1mm以內(nèi)，防止切分刀粘皮。

（5）速度調(diào)整應(yīng)最大程度的減少拉鋼，電流曲線平整。適當(dāng)使用沖擊補(bǔ)償來減少堆頭。

（6）要關(guān)注測(cè)量各架料的寬度，因?yàn)樗鼪Q定了下一架的壓下量、寬展量和是否好咬入。

（7）要計(jì)算各架次的延伸系數(shù)，并向經(jīng)驗(yàn)值靠近，這是持續(xù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)

（8）注意細(xì)節(jié)，可以減少不必要的堆鋼。如：軋制線偏正、橫梁水平、2#套高低、18架出口導(dǎo)槽等。

6 應(yīng)用效果

Ф12規(guī)格螺紋鋼四切分軋制技術(shù)在宣鋼一小型成功開發(fā)后，通過工藝和設(shè)備的不斷優(yōu)化改進(jìn)，隨著軋制技術(shù)的成熟及穩(wěn)定，2013 年全年產(chǎn)量完成90萬噸，較Ф12mm三切時(shí)的全年產(chǎn)量提高12.5%，在產(chǎn)量增加的同時(shí)，噸鋼電耗、煤氣消耗等技術(shù)指標(biāo)均有一定程度降低。Ф12 mm螺紋鋼四切分軋制技術(shù)的成功應(yīng)用，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為降本增效提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)條件。

[1]王峰.Φ12mm螺紋鋼四切分軋制的改進(jìn)[J].河北冶金，2012.