Φ16～Φ18 mm圓鋼的開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐

許鋅

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪　271105）

Φ16～Φ18 mm圓鋼的開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐

許鋅

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪271105）

為增加產(chǎn)品品種規(guī)格，萊鋼在原有合金棒材生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改造孔型和導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)，開發(fā)Φ16～Φ18 mm規(guī)格圓鋼產(chǎn)品，生產(chǎn)順行，工藝過程穩(wěn)定，成品尺寸良好；同時(shí)因配輥工藝的改變，大大減少了小規(guī)格圓鋼產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)軋機(jī)的占用率，大幅度降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

圓鋼；小規(guī)格；工藝改造；孔型；導(dǎo)衛(wèi)

1　前言

山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部小型車間于2003年由橫列式穿梭軋制改造為12機(jī)架半連軋合金鋼棒材生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品品種有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、軸承鋼等，產(chǎn)品規(guī)格范圍在Φ 20～Φ525 mm。主體軋鋼設(shè)備有Φ550×1三輥可逆粗軋機(jī)，Φ450×6平立交替中軋機(jī)組，Φ350×6平立交替精軋機(jī)組。為增加產(chǎn)品品種規(guī)格，并考慮到市場(chǎng)需求，擬開發(fā)Φ16～Φ18 mm規(guī)格圓鋼產(chǎn)品。為此，在不影響原有產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，在原有軋線設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過重新設(shè)計(jì)孔型和導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了小規(guī)格圓鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2　孔型系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1粗軋工藝改造

小型車間現(xiàn)有的粗軋工藝為:三輥可逆式粗軋機(jī)工作輥輥身尺寸為586 mm×1 300 mmm，孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)為箱型孔型系統(tǒng)，軋制7道次，來料坯截面尺寸為180 mm×220 mm，根據(jù)冷床承受能力，坯料長(zhǎng)度定為2.7～3.2 m。

根據(jù)軋制規(guī)格大小的不同，在中軋部分分為兩套軋制工藝:Φ24 mm以上采用橢圓—圓孔型設(shè)計(jì)，Φ24 mm以下的采用六角—方—六角—方—橢圓—方孔型。依據(jù)目前粗軋的壓下分配制度，鋼坯經(jīng)過粗軋后，下料尺寸為110 mm×110 mm方坯，然后進(jìn)入連軋系統(tǒng)。

對(duì)于Φ16～Φ18 mm規(guī)格產(chǎn)品，中軋孔型工藝采用原有的六角—方—六角—方—橢圓—方孔型設(shè)計(jì)。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，連軋第1道次延伸率為1.81，根據(jù)六角—方孔型系統(tǒng)變形特點(diǎn)，其常用延伸系數(shù)為1.4～1.6，由此可以看出粗軋壓下制度分配不合理，下料尺寸過大。而料形過大容易導(dǎo)致后一道次不易咬鋼，且在連軋第1道孔型中容易產(chǎn)生過充滿，料型可控性差，產(chǎn)生耳子從而導(dǎo)致折疊等過程廢品，同時(shí)也加速了對(duì)軋槽的磨損［1］。為此，對(duì)原有粗軋工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提出兩個(gè)方案:

方案1，選用180×220坯型；Φ550軋機(jī)軋制7道次，下料截面尺寸約100 mm×100 mm（方型）；中軋機(jī)組采用六角—方—六角—方—橢圓—方孔型，二、四、六立軋機(jī)出口采用扭轉(zhuǎn)，下料截面尺寸約30 mm×30mm（方型）；精軋機(jī)組采用橢圓—圓孔型。

方案2，選用截面尺寸為150 mm×150 mm坯型；Φ550軋機(jī)軋制9道次，下料截面尺寸約68 mm× 68 mm（方型）；中軋機(jī)組采用六角—方—橢圓—圓—橢圓—圓孔型，下料截面尺寸約Φ29 mm（圓）；精軋機(jī)組采用橢圓—圓孔型（與方案一共用）。兩種方案的改造內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析見表1。

表1　粗軋工藝兩種改造方案對(duì)比分析

經(jīng)過對(duì)比分析，與方案2相比，方案1對(duì)原有生產(chǎn)工藝改動(dòng)較少，實(shí)現(xiàn)周期短，額外新增加軋輥費(fèi)用較少，改造成本較低，并且和現(xiàn)有規(guī)格生產(chǎn)工藝的共用性較強(qiáng)。因此，對(duì)粗軋孔型系統(tǒng)采用方案1進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。新工藝的下料截面尺寸約為100mm×100 mm（方型）（95～98 mm×104～108 mm），延伸率為1.49，滿足工藝要求。

2.2中、精軋孔型設(shè)計(jì)及配輥優(yōu)化

Φ16、Φ18 mm規(guī)格在實(shí)際生產(chǎn)過程中壓下分配困難，考慮平均延伸系數(shù)較大，采用原工藝孔型設(shè)計(jì)，利用現(xiàn)有Φ20 mm、Φ22 mm規(guī)格棒材產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，即Φ450中軋機(jī)組采用六角—方—六角—方—橢圓—圓孔型設(shè)計(jì)，下料尺寸約Φ35 mm（圓）。

原有Φ20 mm規(guī)格棒材產(chǎn)品生產(chǎn)工藝為: 682K2-682K1-422K2-422K1-Φ36K2-Φ36K1-Φ29K2-Φ29K1-Φ25K2-Φ25K1-Φ20K2-Φ20K1。

由此可以看出，在原生產(chǎn)線生產(chǎn)Φ16、Φ18 mm規(guī)格棒材，各道次需要較大延伸量，因此需對(duì)原有孔型系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。經(jīng)過查閱資料，決定將K5和K6兩道次采用橢圓—方孔型系統(tǒng)。此孔型系統(tǒng)延伸系數(shù)較大，橢圓軋件在方孔型中的延伸系數(shù)為1.2～1.6，大可達(dá)到1.89，可以減少軋制道次，并且軋件周邊各部位冷卻均勻，不易產(chǎn)生冷卻裂紋，軋件在孔型中所處的狀態(tài)較為穩(wěn)定，簡(jiǎn)化了導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝，有利于操作。這樣可減少成品和成品前道次壓下量，保證成品尺寸精確、穩(wěn)定［1］。

將K6改為方312K1孔型后，精軋部分保持原有橢圓—圓孔型系統(tǒng)，將孔型進(jìn)行重新分配。重新設(shè)計(jì)后連軋工藝各道次下料尺寸（b×h）分配見表2。

表2　Φ16、Φ18 mm圓鋼中精軋各道次下料尺寸mm

按照新的孔型分配，在生產(chǎn)Φ22 mm以下規(guī)格的圓鋼時(shí)，1#～4#軋機(jī)孔型可以實(shí)現(xiàn)完全共用，因Φ 16 mm規(guī)格部分孔型改為方型孔型系統(tǒng)，5#、6#軋機(jī)開始孔型發(fā)生變化，要在軋輥上專門分配獨(dú)立孔型。但在實(shí)際生產(chǎn)安排中，這些規(guī)格是連續(xù)生產(chǎn)的，可以將兩種孔型分配在同一軋輥上；同時(shí)將Φ 22 mm和Φ25 mm兩種孔型安排在一套軋輥上，將Φ 16 mm、Φ18 mm、Φ19 mm、Φ20 mm 4種規(guī)格安排在一套軋輥上，這樣在生產(chǎn)Φ16～Φ22 mm規(guī)格圓鋼時(shí)，只需將導(dǎo)衛(wèi)裝置調(diào)動(dòng)位置，對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)軋槽就可滿足其生產(chǎn)需求。

采用新的配輥工藝后，大大提高了生產(chǎn)工藝的共用性，減少了新軋輥的使用，節(jié)約成本的同時(shí)，也避免了軋機(jī)的反復(fù)拆裝，減少了軋機(jī)的裝配量，提高了軋輥利用率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3　導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

導(dǎo)輪在導(dǎo)衛(wèi)裝置中占有重要地位。滾動(dòng)導(dǎo)輪作為入口裝置，不僅可以把對(duì)稱斷面（橢圓、六角、圓等）的軋件準(zhǔn)確送入軋槽中，而且可以通過導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)和彈簧板的調(diào)節(jié)解決軋件頭部不正或尺寸調(diào)整不當(dāng)造成的堆鋼問題。導(dǎo)輪的形狀根據(jù)使用部位和孔型不同，分別采用圓形孔槽和橢圓形孔槽。導(dǎo)輪的孔槽設(shè)計(jì)需與引導(dǎo)的軋件的形狀相吻合，與軋件的接觸面積為80%～90%，導(dǎo)輪磨損均勻，使用壽命要長(zhǎng)［2］。

將2#、4#、6#方型孔型的軋機(jī)導(dǎo)輪設(shè)計(jì)為前后兩組，進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)為滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，導(dǎo)輪為橢圓形，主要起引導(dǎo)、夾持的作用，保證將軋件順利送入軋槽；出口導(dǎo)衛(wèi)由原先的滑動(dòng)衛(wèi)板改為扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)，導(dǎo)輪為方型，起到夾持、扭轉(zhuǎn)軋件的作用，將其出口料型由“◇”型扭轉(zhuǎn)為“□”型，以方便軋件順利進(jìn)入后序孔型［2］。橢圓導(dǎo)輪孔型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　橢圓導(dǎo)輪孔型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

4　結(jié)束語(yǔ)

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)孔型和導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)，山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部小型車間順利開發(fā)生產(chǎn)了Φ 16～Φ18 mm規(guī)格圓鋼產(chǎn)品。

自改造以來，生產(chǎn)較為順行，工藝過程穩(wěn)定，成品尺寸控制良好，產(chǎn)品表面質(zhì)量明顯改善；同時(shí)因配輥工藝的改變，大大減少了小規(guī)格圓鋼產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)軋機(jī)的占用率，大幅度降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；軋輥使用量、軋輥外委維修費(fèi)用以及相關(guān)工藝件的消耗量有所降低，同時(shí)大大提升了小規(guī)格產(chǎn)品的成材率，降低了生產(chǎn)成本。Φ16～Φ18 mm規(guī)格圓鋼的成功開發(fā)，拓寬了特鋼產(chǎn)品的品種，滿足了市場(chǎng)需求，增加了效益。

［1］王延溥，齊克敏.金屬塑性加工學(xué)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2010.

［2］李曼云.小型型鋼連軋生產(chǎn)工藝與設(shè)備［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1998:163-171.

Abstrraacctt::To increase product varieties of specifications，Laiwu Steel was upgraded on the basis of the original production process of alloy bar.The mill occupancy rate was reduced by optimizing the design and modification of the pass and guide system.The bar products with Φ16-Φ18 mm size was developed.The production is smooth and the technolog process is stable，the size of the finished product is better.The product quality was improved significantly.At the same time，due to the changes of pass positioning，the occupancy rate of rolling mill in the small size round steel products was greatly reduced and the labor intensity of the operator was greatly reduced.

Key worrddss::bar；small size；technology improvement；pass；guide

Application and Production Practice for Φ16-Φ18 mm Round Steel

XU Xin
（The Special Steel Division of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271105，China）

TG335.6

B

1004-4620（2016）05-0005-02

2015-12-31；

2016-07-04

許鋅，男，1990年生，2012年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部助理工程師，從事特殊鋼產(chǎn)品的軋鋼工藝研發(fā)及其生產(chǎn)過程控制工作。