切分軋制技術(shù)在大棒線(xiàn)的應(yīng)用

王洪鋒

（酒泉鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司煉軋廠大棒線(xiàn)， 甘肅　嘉峪關(guān)　735100）

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切分軋制技術(shù)在大棒線(xiàn)的應(yīng)用

王洪鋒

（酒泉鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司煉軋廠大棒線(xiàn)， 甘肅嘉峪關(guān)735100）

詳細(xì)介紹切分軋制的基本概念，并對(duì)切分軋制的切分原理進(jìn)行分析。根據(jù)切分軋制的特點(diǎn)和難點(diǎn)，從料形控制、導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整、崗位檢查、加熱制度等方面入手，對(duì)切分軋制技術(shù)在大棒線(xiàn)的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)用實(shí)踐表明：應(yīng)用切分技術(shù)后，可降低切分軋制的生產(chǎn)故障，提高經(jīng)濟(jì)效益。

切分軋制技術(shù)料形控制導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整崗位檢查加熱制度生產(chǎn)故障

19世紀(jì)60年代美國(guó)和英國(guó)首先提出切分軋制技術(shù)，并成功應(yīng)用于舊鋼軌的利舊方面，開(kāi)創(chuàng)了切分軋制的先例，但切分軋制技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。具有現(xiàn)代意義的切分軋制技術(shù)始于20世紀(jì)40年代，美國(guó)的西拉庫(kù)茲廠成功利用切分軋制生產(chǎn)出小型材。20世紀(jì)70年代切分技術(shù)得到快速發(fā)展。加拿大首先應(yīng)用了兩線(xiàn)切分技術(shù)生產(chǎn)棒材產(chǎn)品；80年代日本的新日鐵、德國(guó)的巴登公司等利用導(dǎo)衛(wèi)箱內(nèi)切分輪切分法來(lái)實(shí)現(xiàn)棒材的多線(xiàn)切分投入大生產(chǎn)。

1983年，我國(guó)首鋼率先從加拿大引進(jìn)了切分軋制技術(shù)，并成功地應(yīng)用于螺紋鋼的生產(chǎn)。同一時(shí)期昆鋼也引進(jìn)了切分軋制技術(shù)并成功應(yīng)用于線(xiàn)材生產(chǎn)中，此時(shí)我國(guó)切分軋制技術(shù)并未得到大的發(fā)展。直到1992年，廣鋼從達(dá)涅利公司引進(jìn)全套棒材軋機(jī)和三切分軋制技術(shù)，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)才進(jìn)入一個(gè)運(yùn)用切分軋制技術(shù)的高潮，尤其是1996年唐鋼棒材廠成功應(yīng)用二切分、三切分軋制技術(shù)后，相繼出現(xiàn)了八鋼、湘鋼、水鋼、馬鋼、石鋼、武鋼、舞鋼等鋼鐵公司從國(guó)外引進(jìn)切分軋制技術(shù)和設(shè)備的熱潮。切分軋制技術(shù)在中國(guó)螺紋鋼筋生產(chǎn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，為螺紋鋼筋生產(chǎn)產(chǎn)能提升和成本降低作出突出貢獻(xiàn)。

1　切分軋制的基本概念

切分軋制是指在軋制過(guò)程中利用軋輥孔型、導(dǎo)衛(wèi)裝置中的切分輪或其他切分裝置將軋件沿縱向切成兩線(xiàn)或多線(xiàn)的軋制技術(shù)[1]。

1）切分軋制可以極大地提升中、小規(guī)格棒材的產(chǎn)量。在不增加軋機(jī)數(shù)量的前提下，生產(chǎn)大小兩種規(guī)格的產(chǎn)品時(shí)可采用相同斷面的鋼坯，減少原料的種類(lèi)。

2）由于切分軋制總變形率僅為單線(xiàn)軋制的1/2～1/4，因此在使用同樣的坯料生產(chǎn)相同規(guī)格的產(chǎn)品時(shí)可減少軋制道次。

3）在增加產(chǎn)量的同時(shí)，終軋速度不會(huì)隨之提高，且某些規(guī)格的產(chǎn)品采用切分軋制后，終軋速度還有所降低。

4）無(wú)論是在現(xiàn)有連軋機(jī)上還是在新建連軋機(jī)上采用切分軋制技術(shù)，其生產(chǎn)工藝僅局部變動(dòng)，而且對(duì)主要工藝設(shè)備并無(wú)特殊要求，具有投入少、產(chǎn)出高、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)。

5）在條件相同時(shí)，采用切分軋制可降低鋼坯加熱爐溫度40℃左右、減少燃料消耗20%，降低電耗15%、降低軋輥消耗15%、降低生產(chǎn)總費(fèi)用10%～15%[2]。

6）切分軋制對(duì)于以生產(chǎn)熱軋帶肋鋼筋為主的車(chē)間，尤其是小規(guī)格占較大比重的車(chē)間是必不可少的先進(jìn)生產(chǎn)工藝。

1）由于其切分部位帶毛刺、切口不規(guī)則、軋后易形成折疊，影響軋材表面質(zhì)量，因此切分軋制多用于軋制螺紋鋼和開(kāi)坯道次。

2）鋼錠、連鑄坯的縮孔、夾雜和偏析多位于中心部位，切分后易暴露于表面，形成缺陷。

3）當(dāng)剪切方法采用分開(kāi)并聯(lián)軋件時(shí)，軋件易扭轉(zhuǎn)，影響軋件質(zhì)量。

2　切分軋制的切分原理

通過(guò)對(duì)一系列熱軋狀態(tài)下縱向切分軋件的方法進(jìn)行研究，確定破壞并聯(lián)軋件連接帶的最佳方法是在連接帶上建立足夠的拉應(yīng)力。采用拉應(yīng)力的方法對(duì)連接帶進(jìn)行破壞的過(guò)程包括三個(gè)階段：首先，隨著變形區(qū)的充滿(mǎn)，軋制力的水平分力增大，鋼料頂部單面承受壓力；其次，壓力增大到極限后，并聯(lián)軋件的連接帶上產(chǎn)生金屬的塑性流動(dòng)；最后，并聯(lián)軋件分離后橫向移動(dòng)，直至連接帶完全破壞，形成分離開(kāi)的獨(dú)立軋件。因此，切分軋件的充要條件為[3]：

式中：∑Fσ表示各橫向拉力之和；S表示連接帶的微小面積；σb表示金屬?gòu)?qiáng)度極限。

從式中可以看出，切分軋制穩(wěn)定生產(chǎn)的條件是：在產(chǎn)生薄且窄的連接帶的同時(shí)，還得有足夠大的橫向張力來(lái)撕開(kāi)軋件。目前，采用拉應(yīng)力破壞連接帶方式的有輥切法和切分輪法，對(duì)比輥切法和切分輪法的軋輥孔型，可以發(fā)現(xiàn)他們都帶有切分楔。輪切法是將輥切軋制中只需軋輥切分的工序改為由軋輥和切分輪共同完成，增加工藝設(shè)備的復(fù)雜程度。

采用輥切法時(shí)，切分軋制的切分效果與切分楔的角度有關(guān)。在切分軋制中，軋件切分后在水平面內(nèi)會(huì)發(fā)生橫向彎曲，切分后的試樣易產(chǎn)生鐮刀彎。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明，切分軋制是一個(gè)不均勻變形的過(guò)程。由于切分楔的存在，軋件中部連接帶受切分楔的影響相對(duì)壓下大，必然會(huì)造成中部的縱向延伸比兩側(cè)的縱向延伸率大，即軋件每經(jīng)過(guò)一次帶切分楔的道次，其左右兩部分就會(huì)受到寬度方向上的拉應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力達(dá)到上述公式條件時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)鐮刀彎現(xiàn)象。為了解決切分后軋件產(chǎn)生鐮刀彎造成的導(dǎo)向困難，最佳方案是軋件在切分道次加工后，保持一定厚度的連接帶，使軋件保持縱向一體，然后用切分輪切開(kāi)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)，目前能夠滿(mǎn)足上述公式的最佳方案是采用切分孔型和輪式切分導(dǎo)衛(wèi)組合的切分方法。

3　切分技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

煉軋廠大棒線(xiàn)作業(yè)區(qū)棒材切分軋機(jī)區(qū)的設(shè)計(jì)采用18架布置，即6+6+6，粗、中、精各6架。粗中軋平立交替無(wú)扭軋制，精軋16、18架平立可轉(zhuǎn)換，軋單線(xiàn)時(shí)全部平立交替無(wú)扭軋制。切分時(shí)，16、18架為平軋，13架平輥，14架立軋，15架預(yù)切，16架切分，17架成前扭轉(zhuǎn)后進(jìn)入18架成品。采用的孔型設(shè)計(jì)為：平孔—箱孔—啞鈴孔（預(yù)切分）—切分孔—橢圓—成品孔。圖1為兩線(xiàn)切分孔型系統(tǒng)圖。

圖1　典型的兩線(xiàn)切分孔型系統(tǒng)

圖1的兩線(xiàn)切分孔型系統(tǒng)，在K4機(jī)架進(jìn)行預(yù)切后，可在K3機(jī)架得到切分需要的并聯(lián)軋件。并聯(lián)軋件的分離是依靠安裝在K3機(jī)架出口的帶一對(duì)單楔切分輪的專(zhuān)用兩線(xiàn)切分導(dǎo)衛(wèi)實(shí)現(xiàn)的。

兩線(xiàn)切分軋制技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于切分道次的孔型和切分輪的配合，切分輪楔角要比孔型楔角大一定角度（15°～20°），以保證切分輪有足夠的張力將并聯(lián)軋件切開(kāi)。為了達(dá)到切分道次滿(mǎn)足軋件切分的要求，還需要在切分以前的道次形成合理的預(yù)切分軋件。棒材切分的軋制過(guò)程較為復(fù)雜，實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)稍許偏差就會(huì)導(dǎo)致堆鋼故障的發(fā)生，對(duì)產(chǎn)量和成本指標(biāo)的沖擊較大。針對(duì)大棒線(xiàn)切分軋制過(guò)程中出現(xiàn)的故障和問(wèn)題，采取以下幾點(diǎn)措施后生產(chǎn)故障得到明顯好轉(zhuǎn)，故障率大幅度降低。

料形由專(zhuān)控人員全權(quán)負(fù)責(zé)，包括粗軋6號(hào)機(jī)架料形、中軋10號(hào)機(jī)架料形、精軋機(jī)6架軋機(jī)料形。料形專(zhuān)控人員掌握各機(jī)架軋機(jī)彈跳值（正常軋機(jī)彈跳值為0.8mm），根據(jù)每架軋機(jī)彈跳大小進(jìn)行初始輥縫的設(shè)定，軋機(jī)兩側(cè)輥縫必須一致（差值不超過(guò)0.1mm）。

軋制Φ20 mm規(guī)格13號(hào)機(jī)架輥縫值使用Φ28 mm規(guī)格螺紋鋼咬入后測(cè)量；14號(hào)機(jī)架輥縫值使用Φ12 mm規(guī)格螺紋鋼咬入后測(cè)量；15、16、17號(hào)機(jī)架輥縫值使用Φ6.5 mmLQ195線(xiàn)材咬入后測(cè)量；18號(hào)機(jī)架輥縫值使用17號(hào)機(jī)架測(cè)量輥縫后的扁頭部分咬入測(cè)量。測(cè)量輥縫時(shí)兩側(cè)咬入所用材料的長(zhǎng)度一樣，其中13號(hào)機(jī)架咬入長(zhǎng)度為10～20 mm，其余均為50～100mm。

正常過(guò)鋼期間各機(jī)架料形用濕木板對(duì)正軋件寬度方向燙木印后用游標(biāo)卡尺在料型寬度一半的位置進(jìn)行測(cè)量（誤差可控制在0.1～0.2mm范圍）。

Φ20 mm規(guī)格的15、16號(hào)機(jī)架?chē)?yán)禁帶耳子進(jìn)行軋制。生產(chǎn)期間對(duì)15號(hào)機(jī)架料形兩側(cè)燙木印后，使其直線(xiàn)段長(zhǎng)度控制在4～4.5 mm。太小說(shuō)明兩側(cè)出現(xiàn)耳子；太大說(shuō)明15號(hào)機(jī)架料形欠充滿(mǎn)。16號(hào)機(jī)架以肉眼不帶耳子為原則。

調(diào)整各個(gè)機(jī)架軋槽時(shí)，錯(cuò)槽或竄輥控制在0.1mm以?xún)?nèi)。生產(chǎn)順行過(guò)程中對(duì)14、16號(hào)機(jī)架進(jìn)行調(diào)整時(shí)，也可相應(yīng)地對(duì)13、15號(hào)機(jī)架進(jìn)行調(diào)整，以確保15、16號(hào)機(jī)架料形不出現(xiàn)兩線(xiàn)料形與切分帶的差異性變化。

在16號(hào)機(jī)架切分軋槽換槽前對(duì)15號(hào)機(jī)架與切分軋槽進(jìn)行檢查確認(rèn)，最好在更換切分軋槽時(shí)對(duì)預(yù)切分軋槽同時(shí)進(jìn)行更換，避免切分軋槽磨損過(guò)快。按時(shí)檢查各軋槽磨損情況，發(fā)現(xiàn)軋槽磨損嚴(yán)重、軋槽變形、貼輥、切分帶崩掉等問(wèn)題時(shí)必須及時(shí)更換軋槽或軋機(jī)。

16號(hào)與17號(hào)機(jī)架間張力調(diào)整為微拉，以免軋件擺動(dòng)造成切分導(dǎo)衛(wèi)刮鐵。

成品頭部出現(xiàn)尖頭時(shí)，對(duì)13、14號(hào)機(jī)架的料形進(jìn)行調(diào)整消除。如果料形在控制范圍內(nèi)切調(diào)整困難時(shí)可考慮對(duì)15號(hào)機(jī)架料形進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整15號(hào)機(jī)架進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)（消除兩線(xiàn)差）時(shí)，先消除絲杠間隙再移動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)底座，每次對(duì)正后對(duì)底座頂緊螺絲進(jìn)行微緊，調(diào)整時(shí)手感明顯。關(guān)注15號(hào)機(jī)架切分帶磨損情況，發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重、軋槽變形、貼輥、切分帶崩掉時(shí)應(yīng)立即更換，以確保16號(hào)機(jī)架正常切分。Φ20mm規(guī)格關(guān)鍵架次料形尺寸及主控速度見(jiàn)表1。

表1　Φ20 mm規(guī)格螺紋鋼軋制表

若成品樣縱肋低，在確保17、18號(hào)機(jī)架軋件正常咬入的前提下，可適當(dāng)調(diào)整17號(hào)機(jī)架料形厚度或提升16、17號(hào)機(jī)架速度。

所有滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整必須用合適的樣棒進(jìn)行調(diào)整，且對(duì)應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)輪必須沿中線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。15、16號(hào)機(jī)架進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整時(shí)，前排和后排輪必須嚴(yán)格按照中線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。考慮到樣棒和軋件真實(shí)尺寸的差別，開(kāi)口度調(diào)整不要太緊（太緊容易引起軋件在導(dǎo)衛(wèi)輪處附加變形），夾持住軋件即可。

在切分導(dǎo)衛(wèi)裝配和調(diào)整時(shí)需與切分輪相貼并將上下切分輪對(duì)齊，調(diào)整后加油潤(rùn)滑，使軋槽切分刃、入口鴨子嘴、切分輪和切分刀保持在同一直線(xiàn)上。另外，安裝切分盒時(shí)要求切分刀必須對(duì)正安裝。

調(diào)整扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)時(shí)用18號(hào)機(jī)架入口導(dǎo)衛(wèi)樣棒進(jìn)行調(diào)整，所有扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)的扭轉(zhuǎn)角在15°～16°較為合適，扭轉(zhuǎn)輪不能有軸向和徑向竄動(dòng)。

當(dāng)中軋8號(hào)和10號(hào)機(jī)架料形出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時(shí)必須停機(jī)檢查8號(hào)和10號(hào)機(jī)架的進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開(kāi)口度及其相應(yīng)機(jī)架有無(wú)錯(cuò)槽存在，如有需及時(shí)消除。

所有導(dǎo)衛(wèi)夾板的頂緊螺絲必須緊固，夾板必須固定，進(jìn)口夾板更換時(shí)必須成對(duì)更換。導(dǎo)衛(wèi)安裝要求見(jiàn)表2。

表2　導(dǎo)衛(wèi)與軋輥間隙　mm

軋機(jī)橫梁每次下線(xiàn)后都要進(jìn)行清理、檢查、緊固、潤(rùn)滑。15號(hào)機(jī)架進(jìn)口橫梁為專(zhuān)業(yè)橫梁，每次下線(xiàn)都要檢查其絲杠間隙及竄動(dòng)情況；16號(hào)機(jī)架橫梁為專(zhuān)用橫梁。

所準(zhǔn)備軋機(jī)的橫梁螺絲、導(dǎo)衛(wèi)底座螺絲、壓緊螺絲等必須緊固。橫梁調(diào)整必須水平，在橫梁水平調(diào)整時(shí)需先松其螺絲，調(diào)整水平后再進(jìn)行緊固，軋機(jī)上線(xiàn)后不允許再調(diào)整橫梁。

所準(zhǔn)備軋機(jī)的冷卻水管、導(dǎo)衛(wèi)冷卻水管必須齊備且水路暢通，導(dǎo)衛(wèi)必須調(diào)整完好，輥縫粗調(diào)完畢，裝配間隙符合表2要求。

所有上線(xiàn)使用過(guò)的導(dǎo)衛(wèi)下線(xiàn)后必須進(jìn)行檢查、軸承清洗，然后再重新裝配、潤(rùn)滑、調(diào)整后上線(xiàn)。

16、18架軋輥從裝配、拉運(yùn)到軋機(jī)準(zhǔn)備、上線(xiàn)、下線(xiàn)全程使用軋機(jī)底座，以防切分帶碰壞和軋機(jī)本體變形。

加熱出爐均熱溫度為（1 160±10）℃，加熱段溫度為（1040±10）℃。主控臺(tái)和加熱之間主動(dòng)聯(lián)系并按小時(shí)軋制產(chǎn)量和停機(jī)時(shí)間及時(shí)對(duì)爐溫進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)產(chǎn)量＞100 t/h時(shí)，正常加熱；當(dāng)產(chǎn)量＞160 t/h時(shí)，加熱至爐溫上限。一次停機(jī)時(shí)間大于30min可停止加熱段加熱，確保鋼坯溫度為（1 040±10）℃。下頁(yè)表3為穿水冷卻調(diào)整參數(shù)表。

4　結(jié)語(yǔ)

切分軋制技術(shù)在中國(guó)螺紋鋼筋生產(chǎn)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。大棒線(xiàn)通過(guò)孔型優(yōu)化、料形尺寸調(diào)整、軋機(jī)調(diào)整準(zhǔn)備等措施成功實(shí)現(xiàn)切分軋制。切分軋制能夠生產(chǎn)出滿(mǎn)足GB 1499.2—2007要求的螺紋鋼筋，大幅提升螺紋鋼生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能，降低動(dòng)力能源與人工噸鋼成本。

表3　HRB400E鋼穿水冷卻調(diào)整

[1]謝顯宏.型鋼生產(chǎn)與孔型設(shè)計(jì)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2009.

[2]趙松筠，唐文林.型鋼孔型設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[3]王廷溥.金屬塑性加工學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

（編輯：賀焱）

Application of Split Rolling Technology in Stick Line

WANG Hongfeng
（Stick Line of JISCO Rolling Plant，Jiayuguan Gansu 735100）

The basic concept of split rolling is introduced in detail and slit principles of split rolling are analyzed. According to the characteristics and difficulties of the split rolling,the application of split rolling technology in stick line is illustrated from the aspects of material control,guide and adjustment,job inspection,heating system and so on. The application practice shows the split technology reduces the production failure of split rolling,and increases economic benefits.

split rolling technology,material type control,guide and adjustment,job inspection,heating system, production failure

TG335

A

1672-1152（2016）02-0069-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.27

2015-12-26

王洪鋒（1985—），男，主要從事線(xiàn)棒材材料成型生產(chǎn)軋制實(shí)踐及技術(shù)研究工作，工程師。