高速線材多模塊軋機(jī)工藝技術(shù)改造與質(zhì)量提升

摘要：因多模塊軋機(jī)設(shè)計(jì)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊化，生產(chǎn)組織靈活化，工藝適應(yīng)能力更強(qiáng)，大大降低了生產(chǎn)成本的優(yōu)勢(shì)，廣西鋼鐵棒線廠高速線材生產(chǎn)線采用多模塊軋機(jī)工藝設(shè)計(jì)路線，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，對(duì)此提出了解決方案，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了提升。

關(guān)鍵詞：高速線材；多模塊；吐絲機(jī)；技術(shù)改造

0 引言

隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃提出的核心內(nèi)容，走高質(zhì)量發(fā)展道路，直接推動(dòng)鋼鐵制造業(yè)走高質(zhì)量發(fā)展道路，主動(dòng)淘汰落后產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)能，推進(jìn)高速、高產(chǎn)、低能耗工藝的生產(chǎn)模式。傳統(tǒng)的高速線材生產(chǎn)中，精軋區(qū)域所采用的軋機(jī)均為集中傳動(dòng)，即一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)十臺(tái)軋機(jī)傳動(dòng)，集中傳動(dòng)存在設(shè)備傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、錐箱更換時(shí)間長(zhǎng)、通過(guò)機(jī)架軋制時(shí)空載電耗高、連軋溫升高不能實(shí)現(xiàn)低溫軋制、孔型系統(tǒng)復(fù)雜、輥環(huán)儲(chǔ)備量高等諸多問(wèn)題。為響應(yīng)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排以及國(guó)家“碳達(dá)峰”、“碳中和”的要求，廣西鋼鐵棒線廠高速線材生產(chǎn)線采用多模塊軋機(jī)工藝設(shè)計(jì)路線，即一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)軋機(jī)或兩臺(tái)軋機(jī)的方式，同時(shí)對(duì)多模塊軋機(jī)之間的距離有嚴(yán)格的要求。相比集中傳動(dòng)而言，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊化，生產(chǎn)組織靈活化，工藝適應(yīng)能力更強(qiáng)，大大降低了生產(chǎn)成本，更能適用現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)高品質(zhì)、高質(zhì)量、短流程、智能化和節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，也是響應(yīng)國(guó)家在鋼鐵行業(yè)的政策要求。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高速線材模塊軋機(jī)調(diào)整方式也將會(huì)更加智能化和自動(dòng)化，為現(xiàn)代工業(yè)用材的生產(chǎn)提供更好的支持。

1 產(chǎn)線存在的技術(shù)、質(zhì)量問(wèn)題

１.1 高速線材模塊化分級(jí)熱機(jī)軋制技術(shù)要解決技術(shù)問(wèn)題

（1）模塊軋機(jī)使用過(guò)程中成品尺寸頭尾會(huì)因?yàn)槭埑霈F(xiàn)超差問(wèn)題，需要優(yōu)化程序控制，完善料型。

（2）控軋控冷溫度過(guò)低導(dǎo)致軋制電流、扭矩偏大，超出設(shè)備能力，增加成品道次設(shè)備負(fù)荷，提高電耗及生產(chǎn)維修費(fèi)用。

（3）免加熱直軋過(guò)程中，坯料頭部溫度920℃附近，尾部溫度在1000℃附近，頭尾溫差可達(dá)100℃左右。且經(jīng)研究，Nb微合金加熱溫度在920℃內(nèi)，因C、Si和Mn元素得不到充分?jǐn)U散，固溶強(qiáng)化效果降低，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度存在下降趨勢(shì)，產(chǎn)品通條性能波動(dòng)最大可達(dá)20 MPa。

（4）微合金高強(qiáng)鋼筋生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)成品性能低，時(shí)效大，對(duì)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，降低了使用穩(wěn)定性。

（5）軋制速度快，軋制溫度低，成品輥、導(dǎo)衛(wèi)導(dǎo)輥、軸承易磨損、抱死、變形等，生產(chǎn)穩(wěn)定性降低，備件成本升高。

2.2 高速線材吐絲狀態(tài)不穩(wěn)定、質(zhì)量不佳

廣西鋼鐵高速線材自投產(chǎn)開始生產(chǎn)抗震盤螺以來(lái)，小規(guī)格φ8.0 mm和φ6.0 mm規(guī)格的盤螺出現(xiàn)整體吐絲亂圈、圈形不規(guī)則、吐絲狀態(tài)不穩(wěn)定及吐斷絲等吐絲質(zhì)量不佳的現(xiàn)象。該現(xiàn)象的主要特征是吐絲機(jī)吐絲口火花較大，吐絲后地輥處圈型排列不整齊且有吐斷絲的現(xiàn)象，需要人工干預(yù)才能勉強(qiáng)在上集卷處進(jìn)行落料集卷見(jiàn)圖1、圖2。吐絲后線材在斯太爾摩風(fēng)冷輥道不平齊見(jiàn)圖3。經(jīng)過(guò)打包后鋼卷呈突起不平整狀態(tài)見(jiàn)圖4。

2 解決技術(shù)問(wèn)題擬采用的方案

為此開展軋制工藝和共性關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)，通過(guò)以下攻關(guān)措施，解決了相關(guān)行業(yè)難題。

（1）模塊精軋、減徑機(jī)輥環(huán)材質(zhì)選用碳化鎢，孔型磨損量小，可提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化電氣系統(tǒng)程序，將現(xiàn)有的熱檢測(cè)信號(hào)及軋機(jī)咬鋼信號(hào)相結(jié)合跟蹤軋件運(yùn)行，通過(guò)提升高強(qiáng)鋼筋的共性關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化電氣系統(tǒng)程序投入自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)速降補(bǔ)償技術(shù)、尾部速降技術(shù)，軋制在頭部、尾部通過(guò)模塊軋機(jī)時(shí)，控制模塊軋機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在特定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)降低上游模塊軋機(jī)道次的速度，增加頭尾張力，來(lái)調(diào)節(jié)頭尾尺寸差，以此來(lái)縮減頭尾尺寸，提高通條尺寸均勻性，實(shí)現(xiàn)高尺寸精度長(zhǎng)材產(chǎn)品集成軋制技術(shù)。

（2）柔性化生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)孔型統(tǒng)一，工藝布置靈活，適應(yīng)能力強(qiáng)。生產(chǎn)過(guò)程中任何模塊軋機(jī)都可以由相鄰的軋機(jī)替代，生產(chǎn)組織靈活，設(shè)備利用率高，設(shè)備共用性強(qiáng)，錐箱、輥環(huán)機(jī)架間可以共用。輥環(huán)由整體分化成多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以單獨(dú)更換輥環(huán)，且切換規(guī)格時(shí)共用孔型無(wú)需更換，只需甩掉部分道次、機(jī)架即可滿足生產(chǎn)要求，大幅減少換輥時(shí)間和工序能耗。車削量也可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)節(jié)，打破輥環(huán)的輥徑整體性限制，降低輥環(huán)、導(dǎo)衛(wèi)等貴重備件的庫(kù)存量，降低成本風(fēng)險(xiǎn)。

（3）針對(duì)免加熱直軋頭尾溫差大問(wèn)題，與上游工序聯(lián)動(dòng)，提高拉坯速度從原3.0 m/min左右提到3.3 m/min，縮短拉坯時(shí)間；優(yōu)化二冷區(qū)水量，減少溫度消耗；采用階梯出坯，減少坯料等待時(shí)間；優(yōu)化塞棒技術(shù)，保證流與流之間拉速穩(wěn)定；在拉坯輥道和直送輥道增加保溫罩，減少溫降；增設(shè)預(yù)水冷分段控冷程序等，目前已將成品頭、中、尾溫度控制在30℃以內(nèi)，保證最終成品負(fù)偏差和性能穩(wěn)定。

（4）分級(jí)熱機(jī)軋制技術(shù)。采用多模塊軋機(jī)，全線分段設(shè)置了三段穿水冷卻裝置，第一段設(shè)置在精軋機(jī)組前，用于控制進(jìn)入精軋的溫度；第二段設(shè)置在精軋機(jī)組后，用于軋后余熱淬火芯部熱回火處理。第三段設(shè)置在減定徑機(jī)組后，用于控制軋件軋后的冷卻速度。水冷裝置采用閉環(huán)控制，共計(jì)7個(gè)水箱以及配套的緩冷導(dǎo)管，以冷卻不同規(guī)格的產(chǎn)品。水流量最大可達(dá)1050 m3/h，水壓最大可達(dá)1.6 MPa，可以滿足低合金鋼種的溫降要求，防止奧氏體晶?？焖匍L(zhǎng)大，增加晶核的形成量來(lái)達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的目的，同時(shí)，確保成品表面不進(jìn)入馬氏體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域，基圓不出現(xiàn)回火馬氏體和異于基體的閉環(huán)組織，滿足國(guó)標(biāo)要求。具備 780～820℃低溫軋制能力。

（5）生產(chǎn)提速過(guò)程中出現(xiàn)部分機(jī)架電流值超負(fù)荷現(xiàn)象，基于現(xiàn)有設(shè)備的額定能力參數(shù)，在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)了各道次的料型，并優(yōu)化了部分孔型，分配過(guò)載架次的軋制負(fù)荷，將各道次之間的負(fù)載值均勻化，維持設(shè)備在工作范圍內(nèi)運(yùn)行，保證生產(chǎn)穩(wěn)定性。

（6）基于高強(qiáng)鋼筋未再結(jié)晶調(diào)控與過(guò)冷奧氏體相變耦合區(qū)間，開發(fā)出不加硅鐵的高強(qiáng)鋼筋形變誘導(dǎo)高效軋制新技術(shù)，解決微合金高強(qiáng)鋼筋生產(chǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)低溫控軋問(wèn)題，產(chǎn)品晶粒度達(dá)11級(jí)及以上，組織均勻、性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)綠色高效制造。

（7）摸索成品輥，導(dǎo)衛(wèi)備件的材質(zhì)，將導(dǎo)衛(wèi)固定底座結(jié)構(gòu)更改為雙套固定型式，改造冷卻水管水嘴的大小和噴射角度，改淺商標(biāo)深度，增加商標(biāo)刻字間隙等，改善軋制過(guò)程中應(yīng)力集中問(wèn)題，降低輥環(huán)崩孔、起絲。

（8）盤螺出現(xiàn)整體吐絲亂圈、圈形不規(guī)則、吐絲狀態(tài)不穩(wěn)定及吐斷絲等吐絲質(zhì)量不佳的現(xiàn)象解決措施：1）由設(shè)備廠家根據(jù)吐絲機(jī)情況進(jìn)行返廠維修或更換滿足間隙要求、質(zhì)量過(guò)硬的吐絲機(jī)。2）檢查夾送輥夾持壓力是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍0.4～0.6 MPa，其次2#主控臺(tái)調(diào)整吐絲機(jī)超前率過(guò)小造成線圈過(guò)大。3）風(fēng)冷輥道入口段高度過(guò)低，吐絲機(jī)吐出的線圈下落到地輥的距離太大時(shí)，也容易出現(xiàn)橢圓狀，影響圈形質(zhì)量，直接調(diào)整風(fēng)冷輥道入口段升降開關(guān)，調(diào)整到最高位。4）加熱溫度均勻性保證通條溫度相差在30 ℃范圍，同時(shí)2#主控臺(tái)各規(guī)格系列產(chǎn)品軋機(jī)張力控制好，確保線圈頭中尾尺寸均勻性，即保證：一溫二料三調(diào)整，保證了圈形的通條均勻性。5）嚴(yán)格執(zhí)行穩(wěn)電流、穩(wěn)延伸操作方法，保證吐絲機(jī)與模塊軋機(jī)間的速度匹配關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)吐絲超前率來(lái)解決。通條大圈就相應(yīng)減小吐絲機(jī)超前率，反之增加超前率。6）吐絲管、吐絲片安裝的質(zhì)量及檢測(cè)冷卻水是否正常供給，防止吐絲盤摩擦吐絲機(jī)保護(hù)罩，造成吐絲機(jī)震動(dòng)值大影響吐絲狀態(tài)不好，停機(jī)檢查緊固或更換磨損吐絲片。7）在線檢查吐絲管的吹掃功能是否正常，避免吐絲管積渣影響頭部圈形變大或不規(guī)則。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐證明，高速線材的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題解決措施確實(shí)行之有效。高速線材多模塊軋機(jī)顛覆了傳統(tǒng)集中傳動(dòng)的調(diào)整方式，通過(guò)引入獨(dú)立調(diào)整、數(shù)控技術(shù)、自動(dòng)調(diào)整和可追溯性等創(chuàng)新調(diào)整方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)線材尺寸的精確控制，使得高速線材模塊軋機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)用材中的應(yīng)用更加廣泛。在現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)效益下滑的大背景下，模塊化分級(jí)熱機(jī)軋制技術(shù)、微合金高強(qiáng)鋼筋的超細(xì)晶粒鋼控軋控冷技術(shù)、免加熱直軋技術(shù)、高精度自動(dòng)化控制等綠色智能制造技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用勢(shì)在必行。