魏 星,李文鵬

(川威集團(tuán)釩鈦科技軋鋼廠，四川 內(nèi)江 642469)

川威集團(tuán)釩鈦科技軋鋼廠含釩高強(qiáng)度小型棒材生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為100萬(wàn)噸/年，最高軋制速度為18 m/s。主要產(chǎn)品為Φ12～Φ40 mm規(guī)格的螺紋鋼棒材，主要鋼種包括HRB400、HRB400E、HRB500、HRB500E等。采用160 mm×160 mm×12 000 mm、170 mm×170 mm×12 000 mm的連鑄坯，采取熱送熱裝(或冷裝)方式。軋線主要設(shè)備包括一座蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐、6架粗軋機(jī)組、6架中軋機(jī)組及6架精軋機(jī)組、步進(jìn)冷床、850T冷剪(2臺(tái)，預(yù)留一臺(tái))、引進(jìn)自動(dòng)打捆機(jī)4臺(tái)等。全線采用基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC控制，自動(dòng)化程度較高。軋線全部為平立交替布置的高剛度短應(yīng)力軋機(jī)，全線實(shí)現(xiàn)無(wú)扭軋制，粗、中軋按無(wú)孔型軋制新技術(shù)設(shè)計(jì)，粗、中軋機(jī)組采用微張力軋制，精軋機(jī)組采用活套無(wú)張力軋制。軋制工藝流程如下：

連鑄坯(驗(yàn)收、編組)→加熱→粗軋軋制→1號(hào)飛剪切頭→中軋軋制→2號(hào)飛剪切頭、切尾→精軋軋制→3號(hào)倍尺飛剪倍尺分段→冷床上料→冷床冷卻→對(duì)齊輥道→冷床下料→冷剪定尺剪切→橫移臺(tái)架檢驗(yàn)→打捆→稱(chēng)重→掛牌→入庫(kù)。

1 五切分工藝設(shè)計(jì)

1.1 軋制設(shè)計(jì)原理

五切分軋制技術(shù)最初設(shè)想來(lái)自于兩個(gè)三切分，其原理是在精軋機(jī)中，將中軋來(lái)料軋制成所需料型后，利用設(shè)計(jì)孔型的軋輥和相配套的導(dǎo)衛(wèi)，把來(lái)料軋制成五個(gè)面積相同且并聯(lián)的軋件，最后在切分道次上將其切分為面積相同且分開(kāi)的軋件。五切分軋制的關(guān)鍵是：①確保切分帶的料型尺寸；②切分速度與軋制速度匹配。

1.2 孔型系統(tǒng)

1.2.1精軋孔型系統(tǒng)

五切分的關(guān)鍵是精軋的料型控制，主要靠精軋孔型系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)達(dá)到。通過(guò)多次優(yōu)化，最終確定了如圖1的精軋孔型系統(tǒng)。該孔型系統(tǒng)具有合理分配各道次軋制負(fù)荷、各道次孔型共用、減少換輥架次和提高生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)[1]。

圖1 精軋孔型系統(tǒng)

1.2.2孔型設(shè)計(jì)

①K7、K6 設(shè)計(jì)為平孔。主要目的是將K8來(lái)料進(jìn)行壓縮，利用自由寬展、大壓下量的原理，降低K6不均勻磨損程度，避免料型沿寬度進(jìn)行延伸，從而導(dǎo)致厚度不均，造成軋后成品出現(xiàn)線差。

②K5為立箱孔設(shè)計(jì)。目的是對(duì)K6來(lái)料進(jìn)行規(guī)范，采用小壓下量軋制，滿(mǎn)足料型達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求。通過(guò)軋制人員現(xiàn)場(chǎng)的操作調(diào)整，使K4軋后料型為扁矩形，為后道次預(yù)切分提供滿(mǎn)足工藝要求的料型尺寸以減少成品線差。

③K4 為預(yù)切分道次，此道次壓下量極大，同時(shí)為保證軋制順行，中間三線孔型設(shè)計(jì)比兩側(cè)孔型稍大。由于此道次壓下量極大，對(duì)切分楔的間距需要合理設(shè)置，過(guò)大或過(guò)小都易對(duì)生產(chǎn)順行造成影響，比如出現(xiàn)切分楔磨損過(guò)快而導(dǎo)致?lián)Q槽頻繁或者導(dǎo)致軋槽開(kāi)裂等事故。通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中的不斷摸索和優(yōu)化，根據(jù)自身實(shí)際控制習(xí)慣、孔型設(shè)計(jì)和料型設(shè)計(jì)等因素，最終確定了適合自身生產(chǎn)工藝的切分楔間距為6.0～7.0 mm、切分楔角度為55°～60°和切分楔圓弧半徑為1.5 ～1.6 mm等關(guān)鍵參數(shù)。

④K3 為切分道次，是整個(gè)五切分軋制中最關(guān)鍵的道次，通過(guò)對(duì)K4道次來(lái)料的切分，使得來(lái)料一分為五，成為中間稍大、兩側(cè)稍小的規(guī)整料型進(jìn)入K2道次。該切分道次對(duì)來(lái)料進(jìn)行最終規(guī)范，關(guān)系到成品的線差和外形尺寸，在控制過(guò)程中要隨時(shí)觀察其變化，否則對(duì)成品質(zhì)量影響極大，同時(shí)也易造成精整工序切損的大量浪費(fèi)從而影響生產(chǎn)指標(biāo)。

⑤K2采用平橢孔設(shè)計(jì)，對(duì)切分后來(lái)料進(jìn)行壓縮、規(guī)整；K1成品孔根據(jù)國(guó)標(biāo)要求設(shè)計(jì)。

2 技術(shù)難點(diǎn)

2.1 線差控制

五切分生產(chǎn)過(guò)程中五線差問(wèn)題是困擾很多廠生產(chǎn)的一個(gè)難點(diǎn)，由于五線差的不均勻從而造成軋后五線成品的力學(xué)性能、外形尺寸產(chǎn)生不同，甚至可能造成產(chǎn)品報(bào)廢，另外在冷剪剪切倍尺頭尾的過(guò)程中產(chǎn)生大量切損而影響成材率指標(biāo)。五線差產(chǎn)生的主要原因是由于K4道次來(lái)料料型分配不均勻所造成，同時(shí)冷卻不均、導(dǎo)衛(wèi)裝配質(zhì)量等因素導(dǎo)致的軋槽磨損不均同樣也會(huì)造成五線差問(wèn)題。

2.2 切分道次堆鋼

通常切分道次堆鋼表現(xiàn)為軋件經(jīng)切分架次切分后，進(jìn)入切分導(dǎo)衛(wèi)的軋件未能按照該道次切分孔型所分配的料型分開(kāi)，阻塞到切分輪或切分刀處將導(dǎo)衛(wèi)頂出。主要表現(xiàn)為切分后某兩線未能分開(kāi)同時(shí)進(jìn)入切分導(dǎo)衛(wèi)。

2.3 成品道次堆鋼

成品架次堆鋼是五切分生產(chǎn)過(guò)程中最常見(jiàn)的工藝事故之一，原因多種多樣，但最主要原因?yàn)镵2道次來(lái)料不規(guī)范，從而在軋制過(guò)程中撞擊成品道次出口導(dǎo)衛(wèi)或?qū)Ч?，造成工藝事故?/p>

2.4 扭轉(zhuǎn)角度控制

軋件的扭轉(zhuǎn)角度設(shè)定的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)能否順行，是造成成品和成品前架之間產(chǎn)生工藝堆鋼事故的主要影響因素之一。合理的扭轉(zhuǎn)角度應(yīng)設(shè)定為軋件扭轉(zhuǎn)到成品架進(jìn)口時(shí)，其頭部扭轉(zhuǎn)成90°的理想狀態(tài)，扭轉(zhuǎn)角控制過(guò)大或過(guò)小均會(huì)造成成品進(jìn)口發(fā)生工藝堆鋼事故。扭轉(zhuǎn)角度在軋制過(guò)程中發(fā)生變化，一方面是扭轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)故障(磨損或?qū)l(wèi)燒損)，另外最關(guān)鍵的是來(lái)料的料型尺寸未達(dá)到工藝要求導(dǎo)致。在扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整到滿(mǎn)足工藝設(shè)計(jì)要求后，如果來(lái)料料型寬度過(guò)小，經(jīng)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)扭轉(zhuǎn)后其扭轉(zhuǎn)角越?。环粗畞?lái)料料型寬度過(guò)大，則經(jīng)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)扭轉(zhuǎn)后其扭轉(zhuǎn)角越大。導(dǎo)致此故障的原因主要是輾孔換槽或大換輥換規(guī)格之后，生產(chǎn)過(guò)程控制時(shí)對(duì)全線張力控制或紅坯料型尺寸控制不當(dāng)所引起。

3 技術(shù)難點(diǎn)解決措施

3.1 線差控制的解決措施

結(jié)合操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際跟蹤測(cè)量，制定了五切分軋制倍尺長(zhǎng)度波動(dòng)不得超過(guò)200 mm的規(guī)定，一方面是為了減小軋后力學(xué)性能和鋼材重量偏差的波動(dòng)，另一方面是為了減少冷剪處的切損提高成材率。為了有效控制五切分軋制線差，通過(guò)采取以下措施進(jìn)行過(guò)程控制。

(1)首先是保證中軋來(lái)料料型尺寸受控,從而滿(mǎn)足K5道次孔型充滿(mǎn)度以達(dá)到保證K4道次、K3道次料型尺寸滿(mǎn)足工藝設(shè)定要求，如果以上道次料型尺寸同工藝要求出現(xiàn)較大偏差(一般不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)料型的0.3 mm)應(yīng)首先檢查中軋來(lái)料是否受控，其次是對(duì)各道次的軋槽磨損情況或者軋機(jī)彈跳等進(jìn)行檢查確認(rèn)。

(2) 預(yù)切道次的料型控制是五線差的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如果預(yù)切道次出來(lái)的軋件五線差均勻則軋后成品的線差就受控，因此對(duì)預(yù)切道次影響料型線差均勻性的進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中調(diào)整是關(guān)鍵點(diǎn)。首先要求預(yù)切道次進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)前后導(dǎo)輪必須嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)，其開(kāi)口度調(diào)節(jié)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣棒前后拉動(dòng)時(shí)四個(gè)導(dǎo)輪有輕微帶動(dòng)樣棒觸感為佳。同時(shí)導(dǎo)衛(wèi)在裝配過(guò)程中同軋槽必須對(duì)正，且導(dǎo)衛(wèi)中心線與軋制中心線也必須對(duì)正重合。

(3)五切分軋制對(duì)各道次料型，尤其是精軋機(jī)組各道次料型工藝要求非常嚴(yán)格，主要通過(guò)操作人員現(xiàn)場(chǎng)精心操作和及時(shí)更換磨損軋槽來(lái)滿(mǎn)足。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)跟蹤，以及工藝實(shí)際設(shè)計(jì)情況， 精軋機(jī)組K6、K4、K2、K1四個(gè)道次軋槽磨損最快、最容易出現(xiàn)磨損不均，因此采用耐磨的高合金鋼軋輥替換原來(lái)的普通軋輥。同時(shí)建立標(biāo)準(zhǔn)化的工藝操作制度，按照工藝要求規(guī)定的過(guò)鋼量對(duì)各道次進(jìn)行輾孔換槽，以保證各道次料型尺寸受控。

3.2 切分道次堆鋼的解決措施

五切分軋制最關(guān)鍵的設(shè)備就是切分道次的切分導(dǎo)衛(wèi)裝置，軋件經(jīng)切分孔型和切分導(dǎo)衛(wèi)后沿軋制方向被切為五條軋件并導(dǎo)向進(jìn)入下一軋制道次，是軋件由一線變?yōu)槲寰€的直接道次。但在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)由于操作不當(dāng)、檢查不到位等原因，導(dǎo)致料型尺寸未能達(dá)到工藝技術(shù)要求在切分道次出現(xiàn)堆鋼工藝事故，通過(guò)不斷摸索和總結(jié)，可從以下幾方面采取措施進(jìn)行解決。

(1)軋件從預(yù)切分道次出來(lái)進(jìn)入切分道次時(shí)軋件頭部必須保證均勻和平直，由于切分軋槽距離切分輪還有大約280 mm的距離，如果軋件頭部不規(guī)則，在進(jìn)入切分輪后會(huì)發(fā)生偏離，導(dǎo)致切不開(kāi)從而造成切分導(dǎo)衛(wèi)被沖掉。因此K4預(yù)切分道次來(lái)料必須嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)，主要通過(guò)及時(shí)更換預(yù)切分道次上下軋槽來(lái)滿(mǎn)足；同時(shí)預(yù)切道次和切分道次進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)必須嚴(yán)格對(duì)正，防止軋件跑偏造成頭部彎曲缺陷。

(2)為了保證軋件進(jìn)入切分輪后能夠順利切分，切分導(dǎo)衛(wèi)前端鼻錐內(nèi)腔寬度和標(biāo)準(zhǔn)軋件的間隙一般控制在1～2 mm之內(nèi)，如果軋件寬度過(guò)大容易導(dǎo)致在鼻錐內(nèi)側(cè)產(chǎn)生刮鐵而改變軋件運(yùn)行軌跡，造成切分輪無(wú)法切開(kāi)軋件。為此對(duì)預(yù)切前道次來(lái)料必須保證充滿(mǎn)度受控，預(yù)切分道次和切分道次必須保證料型的高度受控，預(yù)切分道次和切分道次進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)必須嚴(yán)格對(duì)正。

(3)制定標(biāo)準(zhǔn)化工藝檢查制度，操作人員嚴(yán)格按照三勤原則進(jìn)行工藝檢查，重點(diǎn)對(duì)軋槽磨損情況、進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開(kāi)口度、切分輪間隙和切分刀片粘鐵情況檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

(4)切分道次進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整樣棒必須和料型形狀、大小保持一致，穩(wěn)定控制預(yù)切道次軋件寬度，并且四個(gè)導(dǎo)衛(wèi)輪的“V”型槽在同一水平面，否則軋件進(jìn)入導(dǎo)衛(wèi)后容易發(fā)生擠壓變形，經(jīng)切分變形后軋件容易扭轉(zhuǎn)變形而導(dǎo)致切分導(dǎo)衛(wèi)被沖撞。

3.3 成品道次堆鋼的解決措施

(1)成品道次堆鋼主要是由于切分道次來(lái)料頭部料型尺寸不均勻所引起，軋件經(jīng)切分道次切分后五線頭部越尖，經(jīng)成品前和成品道次軋制后其頭部變形越不均勻，越容易形成彎曲。影響五線頭部形狀的主要因素為預(yù)切分后軋件頭部的弧度大小和兩邊線未充滿(mǎn)?；《仍酱蠡蝾^部欠充滿(mǎn)，軋件經(jīng)切分后五線的頭部越不規(guī)則，因此中、精軋料型的調(diào)整一方面要保證軋槽充滿(mǎn)度，另一方面通過(guò)減小精軋機(jī)組水平軋機(jī)的壓下量來(lái)確保預(yù)切后軋件頭部規(guī)整。另外預(yù)切分進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)中心線與軋制線偏斜，軋件頭部咬入預(yù)切軋槽時(shí)傾斜，經(jīng)切分后頭部不規(guī)則嚴(yán)重，故切分導(dǎo)衛(wèi)中心線必須與軋制線重合。

(2)對(duì)精軋機(jī)組軋機(jī)進(jìn)行定期維護(hù)，重點(diǎn)對(duì)軋機(jī)軸承、阻尼器彈性進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換，要求精軋機(jī)組軋機(jī)彈跳值在0.3 mm以?xún)?nèi)。

(3)利用生產(chǎn)間隙或大換輥換規(guī)格時(shí)對(duì)成品和成品前道次的傳動(dòng)軸弧形齒進(jìn)行檢查，如果有問(wèn)題及時(shí)處置。

3.4 扭轉(zhuǎn)角度控制的解決措施

(1)扭轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)同軋機(jī)之間的距離有直接聯(lián)系(見(jiàn)圖2所示)，調(diào)節(jié)方式如下：

L為兩軋機(jī)間的距離； l為扭轉(zhuǎn)輪到本機(jī)架軋輥中心的距離； a為調(diào)整的扭轉(zhuǎn)角度；

則:a=l/L×90°

(2)要確保料型尺寸寬度嚴(yán)格受控，重點(diǎn)對(duì)輾孔換槽后的各道次的紅坯料型尺寸嚴(yán)格進(jìn)行控制，使其滿(mǎn)足工藝設(shè)計(jì)要求，其它各道次料型通過(guò)合理的調(diào)節(jié)來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

圖2 兩機(jī)架間扭轉(zhuǎn)角計(jì)算示意圖

(3)在大換輥換規(guī)格時(shí)，由于所換軋機(jī)彈跳過(guò)大造成開(kāi)軋時(shí)軋制速度、張力波動(dòng)大而影響正常紅坯料型尺寸的控制，最容易出現(xiàn)拉鋼現(xiàn)象引起料型寬度減小而影響軋件的扭轉(zhuǎn)角度，因此在開(kāi)始軋制過(guò)程中扭轉(zhuǎn)角度需要稍大3°～5°，待過(guò)程控制穩(wěn)定后將扭轉(zhuǎn)角度再調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)角度，防止開(kāi)軋前期由扭于轉(zhuǎn)角度過(guò)小而產(chǎn)生堆鋼事故。

(4)精軋機(jī)組各道次的導(dǎo)衛(wèi)安裝要與軋槽嚴(yán)格對(duì)中，減少軋件在軋制過(guò)程中出現(xiàn)線差，從而造成各線扭轉(zhuǎn)角度出現(xiàn)過(guò)大或過(guò)小現(xiàn)象而導(dǎo)致工藝堆鋼。

4 結(jié)語(yǔ)

小規(guī)格熱軋帶肋鋼筋五切分軋制工藝技術(shù)含量高，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制和員工操作技能都提出極高要求，要達(dá)到順產(chǎn)、高產(chǎn)則必須在日常生產(chǎn)過(guò)程中大力推行精益化生產(chǎn)管理和標(biāo)準(zhǔn)化工藝操作，同時(shí)還要通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，提高操作人員的操作技能，讓其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的操作習(xí)慣。