大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的合理控制

武永春 孫藝凡

摘 要：介紹了江陰興澄特種鋼鐵有限公司棒材事業(yè)部二分廠軋鋼大棒生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝，提出了線膨脹系數(shù)對(duì)軋件長(zhǎng)度的影響，通過(guò)鋸切預(yù)放余量，調(diào)整精軋各道次的堆拉關(guān)系，以及優(yōu)化鋸切時(shí)間來(lái)控制軋制節(jié)奏以達(dá)到對(duì)大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的合理控制。

關(guān)鍵詞：軋鋼；棒材；定尺率；線膨脹系數(shù)

Abstract：

It is introducted the production process Jiangyin Xingcheng Special Steel Co.， Ltd. Bar Division No.2 stick steel rolling production line， put forward the effects of thermal expansion coefficients for rolling length，by sawing the pre-release margin and adjusting finishing rolling each pass heap-Latin America relations，optimizing cutting time to control the rolling rhythm to achieve a reasonable control of the cut length of stick Rolled.

Key words：Steel rolling；bar；fixed length ratio；Linear expansion coefficient

1.生產(chǎn)工藝與設(shè)備

江陰興澄特種鋼鐵有限公司棒材事業(yè)部二分廠軋鋼大棒生產(chǎn)線2007年3月建成投產(chǎn)，軋制產(chǎn)品的主要規(guī)格是Φ110～Φ350；□140～□300，定尺長(zhǎng)度主要在5.5M～12M之間。

大棒生產(chǎn)線主要設(shè)備布置及優(yōu)勢(shì)：擁有步進(jìn)梁式加熱爐，加熱質(zhì)量好效率高，操作靈活；粗軋機(jī)為二輥可逆開(kāi)坯軋機(jī)，具有較大靈活性，可適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格范圍大的特點(diǎn)；精軋連軋機(jī)組8機(jī)架，采用立-平交替布置，實(shí)現(xiàn)了無(wú)扭、微張力軋制；在開(kāi)坯機(jī)與8連軋之間為火焰清理機(jī)；同時(shí)擁有自動(dòng)表面磁粉探傷和超聲探傷設(shè)備。

熱軋材定尺長(zhǎng)度的完成依靠生產(chǎn)線上布置的3臺(tái)鋸機(jī)（包含2臺(tái)固定熱鋸機(jī)和1臺(tái)移動(dòng)式熱鋸）及一臺(tái)液壓剪，設(shè)備順序?yàn)?#固定熱鋸、2#液壓剪、2#定尺機(jī)、3#可移動(dòng)式熱鋸、3#固定熱鋸熱鋸、3#定尺機(jī)。特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，空載能耗少，依靠鋸片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋸片送進(jìn)機(jī)構(gòu)和定尺機(jī)橫移機(jī)構(gòu)完成倍尺和定尺材的鋸切。

定尺率是衡量棒材生產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。江陰興澄特種鋼鐵有限公司棒材事業(yè)部二分廠軋鋼大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的控制經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，積累了較多的經(jīng)驗(yàn)，定尺出偏差幾率都在較低的范圍內(nèi)，但是仍然存在定尺不合格的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)從2014開(kāi)始每個(gè)月的定尺超長(zhǎng)和偏短情況如下表所示：

通過(guò)表1.1、1.2可以看出，定尺超長(zhǎng)、超短的現(xiàn)象還是存在，并且都是批量產(chǎn)生的，嚴(yán)重影響了定尺率指標(biāo)，進(jìn)而影響了公司的經(jīng)濟(jì)效益。因此本文提出線膨脹系數(shù)對(duì)軋件長(zhǎng)度的影響，通過(guò)鋸切預(yù)放余量，調(diào)整精軋各道次的堆拉關(guān)系，以及優(yōu)化鋸切時(shí)間來(lái)控制軋制節(jié)奏以達(dá)到對(duì)大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的合理控制。

2.線膨脹系數(shù)的影響及處理措施

鋼材由于溫度的變化會(huì)存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，金屬的熱膨脹系數(shù)α是用來(lái)表示金屬長(zhǎng)度尺寸隨溫度變化的規(guī)律，即固態(tài)金屬的溫度改變1℃時(shí)，其長(zhǎng)度的變化與它在0℃時(shí)的長(zhǎng)度之比，其定義式可表示為：

Lt為物體在t℃時(shí)的長(zhǎng)度；L0為物體在0℃時(shí)的長(zhǎng)度。

實(shí)際控制過(guò)程中，鋸切溫度的影響很大，由于大棒材一般都是紅鋼鋸切，由于熱脹冷縮，彈簧鋼在不同溫度下鋸切的長(zhǎng)度到室溫時(shí)縮短的量不同，因此操作者需根據(jù)溫度值、定尺長(zhǎng)度、膨脹系數(shù)折算好需要放的余量，經(jīng)驗(yàn)也顯得很重要，很多時(shí)候還需要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量。表2.1、2.2所示即為不同溫度條件下常見(jiàn)的幾種鋼種軋件熱膨脹長(zhǎng)度參數(shù)表：

在實(shí)際鋸切是要根據(jù)表2.1來(lái)計(jì)算要鋸切的長(zhǎng)度，通過(guò)表2.1查找不同鋼種在不同溫度鋸切時(shí)的平均線膨脹系數(shù)及不同長(zhǎng)度定尺軋件的膨脹長(zhǎng)度，然后通過(guò)下面公式計(jì)算軋件要鋸切的定尺長(zhǎng)度：

Lt=L0〔1+α（t-t0）〕

例如，在500℃時(shí)，軸承鋼7米定尺軋件的在鋸切6米軋件應(yīng)鋸切長(zhǎng)度=7000×{1+（500-20）×15×10-6}=7050.4毫米。由此可以看出，在鋸切時(shí)軋件的膨脹長(zhǎng)度不可忽視，在控制定尺長(zhǎng)度時(shí)，通過(guò)計(jì)算軋件的膨脹長(zhǎng)度來(lái)控制鋸切預(yù)放余量，以此達(dá)到合格的定尺率。

3.堆拉關(guān)系

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證產(chǎn)品尺寸精度，提高軋制產(chǎn)品質(zhì)量，需要軋制各個(gè)機(jī)架之間盡量避免張力產(chǎn)生，但是由于各種原因偶爾導(dǎo)致的堆鋼和拉鋼現(xiàn)象還是不能完全避免，這樣累積到成品軋槽則會(huì)造成時(shí)而充滿、時(shí)而未充滿，引起脈沖當(dāng)量的數(shù)值不斷變化，從而導(dǎo)致倍尺、定尺長(zhǎng)短不穩(wěn)定，因此為了保證定尺長(zhǎng)度的控制，要嚴(yán)格控制好堆拉關(guān)系。

軋線各道次間理想狀態(tài)是無(wú)張力軋制，即秒流量相等，而實(shí)際上不可能達(dá)到這一狀態(tài)。要想保證的堆拉關(guān)系是精軋及八連軋各架軋機(jī)內(nèi)維拉、機(jī)組間微堆的狀態(tài)，然后在靠近成品的幾架軋機(jī)使用活套中補(bǔ)償一定的張力，軋出較為均勻的成品。興澄特鋼棒線材事業(yè)部二分廠軋鋼大棒生產(chǎn)線采用遠(yuǎn)程與就地控制結(jié)合，遠(yuǎn)程控制即通過(guò)對(duì)相鄰兩工作機(jī)架中上游機(jī)架的電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測(cè)，并加以存儲(chǔ)記憶，形成表示鋼坯內(nèi)張力大小的張力實(shí)際值，它與設(shè)定的張力給定值的偏差，通過(guò)比例、積分控制校正上游機(jī)架的速度來(lái)協(xié)調(diào)上下游機(jī)架之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)堆拉關(guān)系控制；就地是通過(guò)軋制過(guò)程中軋鋼工在軋制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼材進(jìn)入各道次軋機(jī)前后進(jìn)行觀察，一旦出現(xiàn)堆鋼或拉鋼現(xiàn)象立馬通知遠(yuǎn)程控制操作工，通過(guò)調(diào)整軋機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩以達(dá)到堆拉關(guān)系的控制。并且在實(shí)際生產(chǎn)中每個(gè)規(guī)格在生產(chǎn)時(shí)都會(huì)有一支調(diào)試坯，通過(guò)對(duì)調(diào)試坯尺寸的測(cè)量只有在尺寸合格時(shí)才會(huì)連續(xù)生產(chǎn)，以此達(dá)到對(duì)定尺的控制。

4.軋制節(jié)奏控制

由于軋制節(jié)奏對(duì)溫度的影響比較大，而溫度不僅會(huì)影響軋制產(chǎn)品的質(zhì)量，而且會(huì)對(duì)定尺尺寸控制造成影響。在大棒生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中，軋制節(jié)奏主要受粗軋機(jī)軋制時(shí)間和定尺鋸切時(shí)間的影響，粗軋機(jī)軋制時(shí)間主要由軋制工藝制定的軋制道次影響，而定尺鋸切時(shí)間可以通過(guò)優(yōu)化鋸切方式來(lái)控制。

在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)產(chǎn)品的軋制尺寸及用戶要求的定尺長(zhǎng)度鋸切產(chǎn)生的支數(shù)跨度為1～6，因此鋸切時(shí)間也會(huì)有很大變化。當(dāng)鋸切支數(shù)較少時(shí)可以只采用一臺(tái)熱鋸鋸切，而支數(shù)稍多時(shí)可以采用1#熱鋸鋸倍尺，3#熱鋸鋸定尺來(lái)加快鋸切節(jié)奏，當(dāng)產(chǎn)品軋制尺寸較小，并且定尺長(zhǎng)度小時(shí)，鋸切支數(shù)最多會(huì)達(dá)到6支，這時(shí)鋸切時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)嚴(yán)重影響軋制節(jié)奏，并且經(jīng)過(guò)精軋后的鋼材在成排輥道上等待時(shí)間較長(zhǎng)，鋼溫度會(huì)降低，不僅會(huì)影響定尺長(zhǎng)度的穩(wěn)定，而且還會(huì)影響下線如緩冷坑的溫度，經(jīng)過(guò)各個(gè)班組經(jīng)驗(yàn)積累，采用兩支一起鋸切，不僅大大加快了鋸切時(shí)間，而且很好的保證了鋼材的溫度。根據(jù)工藝室的工藝制度和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的經(jīng)驗(yàn)積累，得出的目前大棒軋制節(jié)奏規(guī)范如下：

軋制節(jié)奏可以根據(jù)情況按照Φ110-Φ170±30s控制，Φ171-Φ260±30s，≥Φ280按照上述節(jié)奏軋制；中間規(guī)格軋制節(jié)奏按照就近原則控制，如Φ133.35按照Φ130節(jié)奏控制、Φ135按照Φ140節(jié)奏控制；軋制節(jié)奏為理論計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際跟蹤得來(lái)，規(guī)定是為了均衡各班生產(chǎn)節(jié)奏。 違反要求的都會(huì)進(jìn)行考核。所以熱鋸的鋸切溫度范圍都比較穩(wěn)定，操作工的控制也就相應(yīng)簡(jiǎn)單一點(diǎn)。

5.結(jié)論

大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的合理控制對(duì)企業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，尤其是定尺合格率的控制，精確地控制好熱軋材的定尺長(zhǎng)度能為鋼材創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。為了減少定尺超長(zhǎng)、超短的批數(shù)，本分廠對(duì)非尺產(chǎn)品進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的追蹤及原因分析，提出線膨脹系數(shù)對(duì)軋件長(zhǎng)度的影響，通過(guò)鋸切預(yù)放余量，調(diào)整精軋各道次的堆拉關(guān)系，以及優(yōu)化鋸切時(shí)間來(lái)控制軋制節(jié)奏以達(dá)到對(duì)大棒熱軋材定尺長(zhǎng)度的合理控制，2014年下半年的非尺批數(shù)明顯得到控制。但是仍然還有不足之處，今后還應(yīng)采取有效措施繼續(xù)加以改進(jìn)。