圓弧擴(kuò)張?jiān)谛∫?guī)格圓鋼成品孔型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陸 超， 郝慶華

(江蘇天淮鋼管有限公司, 江蘇 淮安 223002)

引 言

江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司(以下簡稱“淮鋼”)二軋廠軋制生產(chǎn)線是1999年從意大利達(dá)涅利公司引進(jìn)的，具有20世紀(jì)90年代國際先進(jìn)水平；主要生產(chǎn)規(guī)格為:圓鋼Φ12～60 mm，扁鋼(46～155) mm×(7～30) mm。該生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從早期的普碳鋼生產(chǎn)，成功過渡到優(yōu)特鋼的生產(chǎn)。2017年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量69萬噸，其中小規(guī)格圓鋼比例超過40%。

1 工藝現(xiàn)狀及分析

該生產(chǎn)線投產(chǎn)至今，圓鋼成品孔型的設(shè)計(jì)一直沿用以往外方的設(shè)計(jì)方案，Φ20 mm以上規(guī)格圓鋼采用圓弧擴(kuò)張，Φ20 mm以下(含Φ20 mm)規(guī)格圓鋼采用切線擴(kuò)張工藝。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)Φ20 mm以下小規(guī)格圓鋼時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)頭尾尺寸超差及頭尾耳子現(xiàn)象，因其調(diào)整難度大，造成的廢次品量居高不下，一直困擾著二軋廠的技術(shù)及生產(chǎn)人員。通過對小規(guī)格圓鋼生產(chǎn)過程的跟蹤及數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為形成的主要原因是因軋件軋制時(shí)間較長，軋件頭尾溫差較大，加上連軋過程中軋制張力的影響，使軋件出現(xiàn)頭尾尺寸超差及頭尾部產(chǎn)生耳子的現(xiàn)象。

2 成品孔型作用及分析

軋制生產(chǎn)過程中圓鋼成品尺寸、形狀精度最終是由金屬在成品孔及成品前孔處變形狀態(tài)決定的。成品孔結(jié)構(gòu)尺寸與圓鋼成品尺寸誤差密切相關(guān)，圓鋼成品孔型圖如圖1所示。

圖1 成品孔型圖

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，軋件在高度方向上因有孔型槽底的約束作用，尺寸變化并不大；因孔型寬度大于來料寬向尺寸，也大于孔型高度，在孔型槽口附近，金屬產(chǎn)生較大的自由寬展。可以看出在成品孔處影響軋件尺寸、形狀精度的主要因素是孔型側(cè)壁的擴(kuò)張。因此，穩(wěn)定產(chǎn)品尺寸的關(guān)鍵是如何在工藝因素的變化導(dǎo)致來料尺寸的波動(dòng)的條件下，把成品尺寸因之產(chǎn)生的影響降低到最小。通過討論，認(rèn)為可以通過適當(dāng)改變孔型形狀，將原適用于大規(guī)格圓鋼工藝采用的圓弧擴(kuò)張工藝使用于小規(guī)格圓鋼的孔型設(shè)計(jì)上。

3 工藝改進(jìn)

3.1 改進(jìn)內(nèi)容

通過工藝修改，孔型設(shè)計(jì)時(shí)保持修改后的孔型總寬度和總高度不變，以保證軋件生產(chǎn)時(shí)尺寸不超過最大正公差的要求，工藝修改前、后孔型側(cè)壁部位變化對比如圖2所示，圖中右側(cè)箭頭指示為工藝修改后，即圓弧擴(kuò)張工藝對應(yīng)的孔型側(cè)壁位置，而左側(cè)箭頭指示為工藝修改前，即切線擴(kuò)張工藝對應(yīng)的孔型側(cè)壁位置，直線部位為軋件為正常軋制時(shí)，軋件保證尺寸所需要的部位。

由圖2看出，當(dāng)軋件在正常軋制范圍內(nèi)，即上圖直線右側(cè)部位，當(dāng)使用圓弧擴(kuò)張時(shí)，其孔型側(cè)壁在高度方向上始終大于切線擴(kuò)張，也就是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，即使因鋼溫和張力等因素影響前道工序來料尺寸發(fā)生變化時(shí)，圓弧擴(kuò)張孔型的容納量始終大于切線擴(kuò)張孔型，成品尺寸的變化量也就較小，因此成品尺寸也就越穩(wěn)定。

圖2 圓鋼孔型側(cè)壁部位對比圖

3.2 改進(jìn)的效果

運(yùn)用上述改進(jìn)方法對淮鋼二軋廠小規(guī)格圓鋼生產(chǎn)的成品圓孔進(jìn)行改造，結(jié)合小批量試驗(yàn)和跟蹤檢驗(yàn)，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。表1給出了三種典型小規(guī)格圓鋼分別經(jīng)過切線擴(kuò)張和圓弧擴(kuò)張的成品圓孔軋制后的尺寸對比分析。表1中的數(shù)據(jù)表明，成品圓孔采用圓弧擴(kuò)張較切線擴(kuò)張更有利于產(chǎn)品成型、尺寸精確，而且產(chǎn)品規(guī)格赿小這種優(yōu)勢赿明顯。

表1 部分小規(guī)格圓鋼成品尺寸表 /mm

4 結(jié)束語

(1)通過對成品孔型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使小規(guī)格圓鋼頭尾尺寸及橢圓度超差、頭尾耳子現(xiàn)象明顯降低，減少了頭尾切除損失，在不改變來料的情況下，對于降低消耗和節(jié)約成本具有重要意義。

(2)掌握孔型設(shè)計(jì)方法，為在今后小規(guī)格圓鋼生產(chǎn)優(yōu)化中能更快地達(dá)到預(yù)期的效果、為開發(fā)新品種圓鋼，設(shè)計(jì)新孔型積累了經(jīng)驗(yàn)。

(3)孔型優(yōu)化措施可幫助生產(chǎn)一線人員、技術(shù)管理人員在實(shí)際生產(chǎn)中，準(zhǔn)確判斷影響頭尾尺寸、橢圓度及頭尾耳子產(chǎn)生的原因，從而達(dá)到減少廢品數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

(4)自工藝修改以來，小規(guī)格圓鋼生產(chǎn)越趨穩(wěn)定，因成品孔型產(chǎn)生的廢次品量逐年下降，成材率穩(wěn)步提高，已從最初的96.8%提高到目前的97.3%以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯。