陳興銀

【摘 要】本文對無孔型軋制技術的開發(fā)和應用進行了介紹。無孔型軋制具有節(jié)能、降耗、提高生產率的顯著效果。

【關鍵詞】無孔型軋制；壓下規(guī)程；工藝設計

0.前言

在沒有軋槽的平輥上軋制鋼坯的方法，叫平輥軋制，也叫圓邊矩形軋制或無槽軋制。

方坯、方鋼和圓鋼一般都是在排列有各種孔型的軋輥上軋制而成。但這種軋法軋輥消耗和儲備量大，換輥頻繁，不僅嚴重地影響軋機生產率的提高，而且使生產成本增加。為此，世界上許多國家研究在鋼坯和簡單斷面型鋼生產中，用無軋槽平輥代替粗軋機組和中軋機組中全部有槽軋輥進行無孔型軋制。目前，無孔型軋制正在較為廣泛地取代常規(guī)的孔型軋制。

1.無孔型軋制法的優(yōu)點

同傳統(tǒng)的孔型軋制法相比，無孔型軋制法有如下的優(yōu)點：

1.1節(jié)約能源

采用無孔型軋制，可使軋機作業(yè)率明顯提高，因而減少停爐時間，使加熱爐的燃料消耗減少6%；無孔型軋制時軋件變形較為均勻，軋件內部產生的附加應力小，沒有軋槽側壁對軋件的作用力和軋槽周邊輥徑差對軋件引起的摩擦力的作用，因此軋制力比用常規(guī)孔型軋制減小5%～10%，可節(jié)約電能約7%。

1.2成品質量好

無孔型軋制可避免孔型軋制時軋輥與導衛(wèi)裝置錯位、軋偏和過充滿所引起的質量缺陷；無孔型軋制可使金屬產生橫向流動，有利于表面更新，因而可使表面上的發(fā)紋、裂紋等缺陷減少和表面層變化均勻，這對要求脫碳層均勻分布的產品非常重要；軋輥工作表面無速度差，金屬與軋輥接觸表面上的相對滑動較孔型軋制時小得多，因而沒有軋輥的磨屑壓在軋件表面上，這對生產作為拉絲坯料的盤條特別有利。由于拉絲盤條的質量改善，可使細絲拉伸機的生產能力提高6%，成本降低5.5%。

1.3成材率高，節(jié)約金屬

無孔型軋制時軋件變形均勻，因而軋件頭部和尾部形成缺陷的長度大為減小。由于切頭切尾長度顯著減小，從而可使成材率提高0.1%～0.4%；由于變形均勻，無內部缺陷的軋件所占百分比也比常規(guī)孔型軋制法要高。因此可以獲得提高成材率和節(jié)約金屬的顯著效果。

1.4節(jié)約軋輥，軋輥復修簡化

無孔型軋制時所用軋輥直徑比常規(guī)孔型軋制所用輥徑小，其差值為軋槽深度的2倍，從而使軋輥重量減輕；平輥軋制時因為沒有輥環(huán)，所以輥身長度的利用率可提高5%～10%；軋件與軋輥接觸處的軋輥工作直徑相同，沒有由于軋槽所形成的輥徑差，軋件寬向沒有輥面速度差，軋輥磨損大為減少且較均勻，軋輥復修量顯著減小，軋輥壽命提高2～4倍；由于無孔型的軋輥可適用于各種規(guī)格的產品，相同的軋輥又可適用于不同機架，這又可使軋輥的儲備量大為減少（減少約1/3），從而使軋輥的管理大為簡化。

1.5提高軋機的生產能力，降低勞動強度、勞動量和生產成本

無孔型軋制時，因為軋輥的共用性大，換軋產品時常常不用換輥，軋機調整也較為簡便，從而可使軋機停工時間減少30%左右；換輥時，由于軋輥軸向無輥環(huán)阻礙，無須松退導板、衛(wèi)板，使換輥時間大為縮短。因此軋機的作業(yè)率大為提高，從而顯著提高軋機的生產能力，這對多品種小批量生產的軋機以及品種規(guī)格多的鋼廠，效果尤為顯著。

但是，無孔型軋制在應用中尚有以下問題有待解決：

（1）因為無孔型軋制沒有側壁夾持軋件，易于造成脫方，嚴重時則不可能繼續(xù)軋制。

（2）由于軋件角部重復地進行無槽軋制，故比較尖銳，有可能造成折疊缺陷。

（3）為使無孔型軋制用于實際生產，需要設計防止脫方的軋制程序和導衛(wèi)裝置，這種導衛(wèi)裝置的設計應能防止軋件前后端彎曲、扭轉脫方變形和刮傷軋件表面。

2.無孔型軋制工藝設計

2009年，軋鋼廠將無孔型軋制工藝開發(fā)列為當年的技術改造項目，由于無孔型軋制存在的問題，軋鋼廠在工藝開發(fā)設計過程采取了針對性的解決方法。

（1）優(yōu)化設計無孔型軋制工藝道次程序表。將入口軋件的高寬比控制在小于1.5范圍，最佳壓下率控制在0.7RB和1.3RB之間（RB指變形在單鼓和雙鼓之間時的臨界壓下率）。

（2）加長導板，使其盡量伸入軋輥中心， 以防止軋件平行四邊形現(xiàn)象。

（3）設計防止軋件產生折疊的孔型。由于無孔型軋制后的矩形斷面軋件是尖角的，在進入橢圓孔型中軋制時易形成折疊。為了防止折疊必須在其軋制最初咬入階段阻止軋件角部的局部寬展， 即孔型必須設計成軋件中心位置變形程度要大。因此孔型設計為過渡孔型，以防止折疊產生。

3.工藝參數的確定

目前根據軋鋼廠生產線的實際情況，我們首先在粗軋區(qū)進行摸索，所有的參數以粗軋為設計開發(fā)依據，具體如下：

3.1工藝和相關參數

全線18架軋機，其中粗、中軋各有6架平立交替布置，立式軋機為上傳動。粗軋的平均延伸系數為1.323，1架箱型，2架立箱，其余采用橢圓一圓孔型系統(tǒng)。坯料為150*150*9700mm，開發(fā)鋼種：HRB335，HRB400，40Cr，45A，45，35，25，20等。

粗軋出口斷面：71圓鋼，面積3957mm2；6#軋機軋制速度：0.909——1.706m/s。參數制定時，暫時不考慮6#軋機同7#軋機的孔型接口，其計算過程如下：確定6#軋機的軋件斷面：F6=4013mm2，斷面為：63.35*63.35mm，選用64*64mm，面積調整為4096mm2；總延伸系數為：F坯/F6=5.4932，平均延伸系數為：μ平均=1.3353，根據延伸系數的分配原則，先初步分配如下：

這樣2、4、6架的軋件尺寸就設計成：113.21、84.49、63.98的方鋼，為了測量和計算，調整為：114、84和64的方鋼。

3.2寬展的確定

寬展的確定，選用Z.Wusatowski（Z-烏薩托夫斯基）公式計算確定：

式中：δ=B/H； （B為軋前軋件寬，H為軋前軋件高）

ε=H/D；（H為軋前軋件高，D為軋輥直徑）

η=h/H；（h為軋后軋件高，H為軋前軋件高）

β=b/B；（b為軋后軋件寬，B為軋前軋件寬）

當η=0.1～0.5時，用公式（3），η≤0.1時，用公式（2）。

根據Z.Wusatowski（烏薩托夫斯基）寬展公式，計算出各道次料型尺寸如下：

基本條件：b0=150 H0=150 計算得：

經過對各道次軋件咬入條件計算，各道次均可以順利咬入。實際生產中，各道次壓下量按計算設定均較合適；道次軋件斷面寬度與計算值偏差在±3mm之內。

4.應用情況

2009年8月14日，在粗軋開發(fā)無孔型軋制工藝獲得成功，采用該工藝生產過程順暢，成品鋼筋經檢驗，各項力學性能、外觀質量均符合國標要求。

截止2011年1月17日，該生產工藝在高線生產了近一年，總過鋼量近100萬噸，未出現(xiàn)因采用無孔型軋制工藝而引起的軋制事故和產品質量異議。

5.結論

無孔型軋制工藝在全連續(xù)軋制生產線上的使用是成功的，對于軋制普通鋼種而言，不會產生質量缺陷，但在使用該工藝時，應考慮飛剪的剪切力是否滿足。

實際開發(fā)、生產中，需要準確地確定軋件的斷面形狀、尺寸及變形參數，同時也要確定軋輥入口方向導板間距與入口軋件寬度的差值。在采用無孔型軋制時，入口導板對軋件進入軋輥和在軋輥間軋制的穩(wěn)定性起決定性的作用，必須合理確定入口導板與入口軋件間的間隙值。