36U型鋼工藝設計優(yōu)化

張　力

（河鋼集團宣鋼型棒廠，張家口 075100）

36U型鋼工藝設計優(yōu)化

張力

（河鋼集團宣鋼型棒廠，張家口 075100）

分析36U型鋼產(chǎn)品在連軋生產(chǎn)線上生產(chǎn)的軋制特點，并針對36U連軋生產(chǎn)中存在的料型控制難度大、表面質(zhì)量不佳，尤其是耳窩尺寸存在不對稱、偏小的問題，對個別道次孔型進行優(yōu)化，并調(diào)整壓下制度，從而降低工藝調(diào)整難度，使產(chǎn)量、成材率、作業(yè)率等指標獲得顯著提高。

36U型鋼 連軋生產(chǎn) 工藝優(yōu)化 改進

1　前言

礦用U型鋼屬于復雜斷面型鋼。型材生產(chǎn)線自2010年開發(fā)生產(chǎn)36U型鋼，主要用于制作各類支護鋼結(jié)構。前期產(chǎn)品批量性投放市場后，積極回訪客戶，收集客戶意見。因下游客戶加工方式不同，有的對成品耳窩尺寸要求嚴格，有的對成品兩腿尺寸偏稱要求嚴格，與國內(nèi)其他單位同類產(chǎn)品相比，河鋼集團宣鋼型棒廠成品尺寸波動較大，表面質(zhì)量不佳，尤其是耳窩尺寸存在偏稱、偏小現(xiàn)象，造成部分客戶無法加工而提出質(zhì)量異議。按照客戶反映的問題，廠內(nèi)技術人員對這套孔型的1～13#軋槽進行了詳細分析后發(fā)現(xiàn)，該套孔型的1～3#孔型為共用孔型，是造成兩側(cè)耳窩不對稱、偏小的主要原因。該套孔型的1～3#孔型尺寸偏小，即使通過調(diào)整放大料型尺寸也不能滿足36U后續(xù)料型要求，導致36U的5—13架孔型充滿度達不到設計要求。由于復雜斷面型鋼孔型控制關鍵點多，對軋槽及軋機間堆拉關系要求較高，每一個關鍵點控制不好都會造成成品尺寸的偏差。所以，需要對原孔型系統(tǒng)及個別架次孔型某些尺寸進行調(diào)整。

2　工藝設備簡介

2.1型材產(chǎn)品大綱

2006年10月開工建設，2007年6月投產(chǎn)。設計年生產(chǎn)能力為70萬噸（具有80萬噸年生產(chǎn)能力）。

表1　型材產(chǎn)品明細表

2.2型材工藝設備簡介

連鑄坯規(guī)格：165mm×165mm×10000mm、200mm× 285mm× 10000mm。

連軋型材生產(chǎn)線全線共配置13架軋機，其中粗軋5架，精軋8架，采用立平交替布置。所有軋機均采用高剛度無牌坊短應力線軋機，精軋4架立式軋機可平立轉(zhuǎn)換。這種軋機布置形式可充分滿足復雜斷面型鋼生產(chǎn)要求，并為孔型設計及軋機調(diào)整帶來方便。各架軋機均由交流變頻電機傳動，成品最大軋制速度為5m/s。軋機主要參數(shù)見表2。

表2　軋機主要參數(shù)

軋線其他主要設備情況，如表3所示。

表3　軋線其他主要設備情況一覽表

2.3型材生產(chǎn)線主要工藝流程

（1）1#剪切頭高壓水除鱗（預留）粗軋機組軋制加熱爐加熱；

（2）水平矯直機長尺矯直冷床冷卻2#剪倍尺分段精軋機組軋制；

（3）人工打捆堆垛機堆垛成排臺架成排冷鋸機切定尺；（4）入庫、發(fā)貨成品臺架收集稱量、掛牌。

3　36U生產(chǎn)技術難點

目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)中生產(chǎn)礦用U型鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家有唐鋼、萊鋼、阿鋼、武鋼、鞍鋼、馬鋼、杭鋼等。各礦用U型鋼生產(chǎn)廠家的工藝裝備為橫列式布置或者是半連軋布置，還沒有使用全連續(xù)生產(chǎn)線生產(chǎn)礦用U型鋼產(chǎn)品的先例。宣鋼在連軋型材生產(chǎn)線生產(chǎn)礦用U型鋼是國內(nèi)第一家，且全線無活套控制。因此，孔型設計要兼顧各架軋機之間的速度匹配及堆拉關系。對于U型鋼這種復雜斷面鋼種孔型設計難度更大，需考慮因素更多。

復雜斷面型鋼成品尺寸控制難度大，且影響成品料型因素多，且連軋生產(chǎn)線只能在生產(chǎn)過程中測量中間料型的寬和高，對于U型鋼耳窩部位尺寸根本無法測量（如圖1所示）。所以，只能根據(jù)目前成品料型尺寸反推各架次孔型耳窩部位孔型設計尺寸。

圖1　耳窩部位示意圖

由于用戶對成品負差要求嚴格，不同用戶要求的負差水平也不同。因此，孔型設計還需充分考慮成品尺寸允許偏差和負差收得率兩方面。使用同一孔型時，調(diào)整工可以很容易生產(chǎn)出用戶所需要的不同負差產(chǎn)品，并減少矯直輥的過度磨損。

4　36U工藝技術改進

4.1總體思路

通過對目前生產(chǎn)工藝的分析，初步制定了工藝優(yōu)化方案，主要有以下兩點。

一是對2～4#孔型進行修改。1～5架軋機按照立平交替的形式布置，在修改孔型的基礎上，結(jié)合壓下規(guī)程的調(diào)整，增大5#料高度，滿足后續(xù)各架次料型要求，最終達到成品耳窩高度增大，兩側(cè)耳窩尺寸平均的目的。

二是重新設計成品孔型即13架孔型，設計要同時考慮成品尺寸允許偏差及負差收得率，降低調(diào)整工的調(diào)整難度，解決由于成品開口度小造成的矯直輥矯直壓力大的問題，從而降低矯直輥的磨損量。

4.2修改2～4#孔型，增大5#孔型的充滿度

按照礦U鋼工藝優(yōu)化方案總體思路，一是調(diào)整1架料型，使進入2架的來料寬度縮小10mm，高度增大20mm；二是給2架孔型下槽設計切分楔，從而降低4架的切分壓力，增大5架孔型的充滿度。修改前后的對比如圖2所示。

圖2　2架孔型優(yōu)化前后對比圖

3架孔型優(yōu)化成功與否是粗軋孔型優(yōu)化的關鍵。經(jīng)過詳細計算，根據(jù)3架軋機的壓力能力，將壓下量修改為80mm，使料型高度適應優(yōu)化后的2架孔型。同時，考慮2架孔型修改后對寬展的影響。設計3架寬展系數(shù)為0.15，料型高度增加24mm，槽底尺寸減小25mm。修改前后的對比情況如圖3所示。

圖3　3架孔型優(yōu)化前后對比圖

4架孔型的修改結(jié)合5、3架孔型實際尺寸，設計4架料型寬度不變，但總高度（圖4中“2”所在尺寸線所示）增加10mm，主要是上槽高度（圖4中“1”所在尺寸線所示）增加10mm，下槽不變。該道次的修改主要是按照工藝優(yōu)化總體思路即整體增大粗軋料型尺寸的要求，兼顧3、5架孔型，同時要為減小6#的切分壓力，增加6架腿部尺寸做準備。

圖4　4架孔型優(yōu)化示意圖

4.3導衛(wèi)及其他輔助工藝優(yōu)化

4架、5架進口導衛(wèi)形式改成固定形式，并根據(jù)實際料型修改導衛(wèi)開口度尺寸，設計導衛(wèi)尺寸比料型大4mm左右，保證導衛(wèi)抱料穩(wěn)定，避免4架增加切分楔后造成的切分不勻。

4.4成品孔型優(yōu)化示意圖

優(yōu)化成品孔型個別尺寸。首先將下槽輥縫處倒角優(yōu)化為過渡圓?。≧），修改后可消除原孔型使用過程中存在的成品起棱子的現(xiàn)象。其次，增大腿部外開口尺寸（D），以降低矯直輥矯直壓力，同時滿足該部位國標尺寸偏差要求。修改后如圖5所示。

圖5　36U型鋼13#孔型修改圖

4.5優(yōu)化后的使用效果

2013年9月，組織了孔型修改后的第一次試軋，其中測量耳窩深度14組（28個），最小為3.0mm，最大為4.4mm，平均在3.8mm左右，且兩側(cè)耳窩高度差只有0.2mm，達到了設計要求。耳窩細節(jié)圖如圖5所示。成品槽下開口寬度增加2.1mm后，使用情況較好，減小了矯直機壓力，本次生產(chǎn)操作工反映矯直輥磨損程度大大減輕。成品尺寸方面，從本周期產(chǎn)品中抽測了10個數(shù)據(jù)，最大開口尺寸和最小開口尺寸分別為171.6mm和170.6mm，平均尺寸為171.01mm，比修改前增加了2mm，較好地滿足了國標要求（國標規(guī)定為171+2/-3mm）。此次對13#孔型修改達到了預期的要求，效果比較理想。

圖6　36U型鋼13#孔型耳窩細節(jié)圖

5　結(jié)語

宣鋼型材生產(chǎn)線工藝技術與裝備先進，在國內(nèi)處于領先水平，并且是首家采用連軋機組生產(chǎn)礦用U型鋼的生產(chǎn)線。連軋礦用U型鋼的開發(fā)成功實現(xiàn)了技術突破性。連軋礦用U型鋼生產(chǎn)技術的掌握為宣鋼今后開發(fā)生產(chǎn)其他復雜斷面型鋼奠定了技術基礎，為國內(nèi)其他連軋生產(chǎn)線開發(fā)礦用U型鋼提供了有力的技術保障，具有較高的推廣價值。

36U Steel Process Design Optimization

ZHANG Li
(River Steel Group, Xuanhua Steel type rod plant, Zhangjiakou 075100)

This paper analyz es the 36U profile s teel products in rolling production line of rolling characteristics and for 36U rolling production in the presence of the material type control difficulty, poor surface quality, especially ear nest size asymmetry, smaller, of each do not pass was optimized; and adjust the pressure of the system, so as to reduce the difficulty of adjusting the process, the yield, yield, operating rate and other indicators have improved significantly.

36U steel, continuous rolling production, process optimization, improvement