連軋工藝在中型角鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

河鋼宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司環(huán)保中心 河北宣化 075100

近年來，全國電力系統(tǒng)電網(wǎng)改造升級，電網(wǎng)用鐵塔角鋼需求量不斷增減，市場需求前景廣闊。隨著國家對電網(wǎng)運(yùn)行安全要求越來越高，國家電網(wǎng)公司對鐵塔用角鋼產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格，折疊和其他表面質(zhì)量缺陷也絕不允許存在，尤其南網(wǎng)角鋼標(biāo)準(zhǔn)不允許負(fù)差的存在，加大了生產(chǎn)難度。所以，為應(yīng)對角鋼廣闊市場和滿足用戶需求，需要積極采取有效措施，改進(jìn)角鋼產(chǎn)品質(zhì)量[1]。

1 連軋工藝流程

高壓水作用下加熱后的鋼坯被除鱗，采用粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制，粗軋機(jī)組由5架高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)構(gòu)成，鋼坯進(jìn)入1#飛剪切頭之后，進(jìn)入精軋機(jī)組進(jìn)行軋制，精軋機(jī)組由8架高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)構(gòu)成，經(jīng)過反復(fù)軋制（多控制于8-13次）之后，采用2#飛剪切頭進(jìn)行分段，之后進(jìn)入步進(jìn)齒條形冷床，經(jīng)過冷后予以收集。

2 關(guān)鍵孔型以及孔型特點(diǎn)

連軋工藝中，使用的孔型系統(tǒng)均為蝶式孔型，包括成品孔型、蝶式孔型以及箱型延伸孔型。出于滿足工藝排布需求的考慮，需要設(shè)置數(shù)量足夠的蝶式孔以便于經(jīng)過蝶式孔甩掉部分軋制道次，蝶式孔的數(shù)量控制為7-8個。

2.1 切分孔的孔型設(shè)計(jì)

角鋼軋制過程中的重點(diǎn)孔型之一就是切分孔，切分孔的任務(wù)是將橢圓形、方形以及矩形等斷面坯料切割除兩條腿進(jìn)而形成雛形。其類型包括閉口切分孔與開孔切分孔兩種，見圖1與圖2。

圖1 閉口切分孔圖

圖2 開口切分孔

角鋼的生產(chǎn)過程采用了雙切分孔的設(shè)計(jì)，以便于保證切分過程中能做到準(zhǔn)確切分，確保變形均勻、緩慢，能有效避免單切分過程中由于軋件的不均勻變形而產(chǎn)生的上翹現(xiàn)象。采用開放式切分孔對矩形坯的上部予以切分；同時將閉口式切分孔分別布置于4、5號軋機(jī)，對軋件的上下兩個面予以同時切分[3]。

為了確保軋件橫斷面的金屬變形保持平緩，軋制過程中能確保做到穩(wěn)定軋制，閉口式切分孔的最小寬度與開口式切分孔的最大寬度之間需要保持適當(dāng)側(cè)壓。切分孔的設(shè)計(jì)過程中，確保坯料與孔型中心保持一致，盡可能將切分孔的側(cè)壁與進(jìn)入切分孔的坯料相接觸，從而確保切分孔的壓下系數(shù)大于常規(guī)孔型，確保頂角部位被充滿。軋制過程中如果存在孔型與軋件沒有對正的現(xiàn)象時，將導(dǎo)致軋制的角鋼出現(xiàn)邊厚不均、邊長不等的現(xiàn)象。

2.2 配輥的設(shè)計(jì)

通常而言，以孔型開口位置確定橫列式軋機(jī)軋輥上承受的蝶式孔型壓力值，出于方便軋件脫槽的考慮而將下開口采用下壓力，上開口采用下壓力。但是中型角鋼的連軋生產(chǎn)過程中，假如依然按照這種方法進(jìn)行生產(chǎn)的話，生產(chǎn)過程中一旦發(fā)生任意一點(diǎn)不恰當(dāng)都將導(dǎo)致軋件上翹進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)事故，因此，采用連軋工藝上產(chǎn)中型角鋼的過程中，不管是上開口還是下開口孔型均采用適當(dāng)?shù)纳蠅毫ε渲?，見圖3。

圖3 配輥圖示

除去孔型的斷面形狀會導(dǎo)致軋件上翹之外，孔型限制軋件時對側(cè)壁帶來的側(cè)壓也有可能導(dǎo)致軋件上翹。設(shè)計(jì)過程中，常通過限制寬展的方式確保金屬能夠良好填充于孔型內(nèi)，經(jīng)過孔型側(cè)壁加工軋件的腿端，進(jìn)而確保腿端的形狀以及尺寸能符合標(biāo)準(zhǔn)。

因此，對配輥的壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要綜合考慮孔型中軋件的寬展變形量與孔型斷面的形狀，對其可能纏身的影響予以綜合分析，進(jìn)而合理設(shè)置上壓力。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定為按照側(cè)壓的10倍設(shè)置上壓力，當(dāng)側(cè)壓力不足或恰好等于1mm時，取壓力值為10mm。

3 確定角鋼連軋關(guān)系

3.1 機(jī)架連軋常數(shù)C的確定

中型角鋼的連軋生產(chǎn)過程中，要求做到單位時間內(nèi)連軋中的所有孔型金屬體積相等。生產(chǎn)過程中，采用機(jī)架連軋常數(shù)C確定或判斷軋件是否存在拉鋼、是否存在堆鋼以及堆拉程度。有公式，公式中的n代表全部軋機(jī)的軋輥轉(zhuǎn)速；代表全部軋機(jī)的工作輥徑；F代表孔型中的軋件橫截面面積[4]。

3.2 軋件橫截面積F的確定

公式里的軋件橫截面積F可以采用CAD輔助制圖進(jìn)行計(jì)算，采用計(jì)算機(jī)與軟件進(jìn)行計(jì)算比先分塊計(jì)算之后相加的計(jì)算方法更為簡便快捷。當(dāng)孔型設(shè)計(jì)已經(jīng)被確定之后，全部孔型之中的軋件橫截面的面積F就是一個恒定的值。

3.3 工作輥徑與軋輥轉(zhuǎn)速n的確定

公式里的軋機(jī)工作輥徑與軋輥轉(zhuǎn)速n屬于變量，軋鋼的連續(xù)生產(chǎn)過程中，由于軋棍的修舊車削，其輥徑會發(fā)生變化，因此工作輥頸也會變動，此時轉(zhuǎn)速n也將由于工作輥徑的變化而變化。為了確保連軋工藝的操作過程中，秒流量相同，需要計(jì)算軋機(jī)工作輥徑，常用的方法包括中心線法以及中性線法，但是分析發(fā)現(xiàn)兩種方法的均無法滿足需求。

軋制過程中，軋制力作用下使得孔型與軋件的接觸面產(chǎn)生摩擦力，摩擦力作用下使得軋件以相同速度脫出孔型。計(jì)算工作輥徑的過程中，需要結(jié)合孔型的形狀，對計(jì)算方法予以簡化，將軋件的截面積與孔型接觸弧的張開長度相除從而得到軋件平均長度，此時有公式，公式中的H平為軋件的平均高度，F(xiàn)為軋件截面積，S為型接觸弧的張開長度。

4 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，說明新的中型角鋼生產(chǎn)工藝具有較強(qiáng)的先進(jìn)性與可行性，下一步的研究方向?qū)⑹菍ζ渌?guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行連軋的研究，我們對此充滿信心。