棒线轧机无孔型轧制工艺研究|无孔型轧制

  钢铁工业的飞速发展为用户提供了充足的钢材,在钢材市场由卖方市场向买方市场过渡的今天,提高产品质量,降低生产成本,大胆采用新技术、新工艺、新设备,加快企业技术进步的步伐,无疑是提高企业入世后竞争能力的有效手段。面对当今波动、竞争的市场,棒线材生产的关键问题是:高生产率、高作业率、低生产成本、高质量和高灵活性。
  
  钢铁工业的飞速发展为用户提供了充足的钢材。在钢材市场由卖方市场向买方市场过渡的今天,提高产品质量,降低生产成本,大胆采用新技术、新工艺、新设备,加快企业技术进步的步伐,无疑是提高企业入世后竞争能力的有效手段。
  1.无孔型轧制技术关键
  无孔型轧制的技术关键:主要是保证轧件在两轧辊之间的轧制稳定,轧件不发生翻倒或扭转,轧件的对角线差或轧件断面两侧边的倾斜不超过一极限值。为此要准确地确定轧件的断面尺寸和形状以及变形参数,同时要确定轧辊入口导板间距与入口轧件宽度的差值。
  1.1宽展特性
  在平辊间轧制矩形件与板坯轧制相比,其轧件宽厚比、辊径与轧件厚比都很小,一般在1~2,因此宽展量比轧制板坯大得多。轧制的前半程,轧件为铸态组织,轧件的宽展小于一般开坯轧制或者粗轧道次。设计压下规程时需精确计算宽展量。分析国外的研究成果,认为S.Ekelund宽展模型、Shinokura宽展模型、Z.Wusatowski宽展模型均适用于平辊的轧制条件。
  1.2自由面的变形模型
  与板坯轧制不同,无孔型轧制时,轧件的各个面反复交替成为轧辊压下面和自由宽展面。自由宽展面的形状对后续道次轧制的稳定性和产品质量都有重要影响。因此,必须掌握自由宽展面的变形特点,并反映到压下规程中。无孔型轧制属高件轧制,随压下量、宽厚比、径厚比不同, 自由宽展的侧面可能出现单鼓形或双鼓形。通常,压下率、宽厚比、径厚比越大越易出现单鼓形。如果单鼓严重,则翻钢后下一道次轧制不稳定,易产生歪扭脱方。如果双鼓过于严重,则易产生折叠等缺陷。为使轧制顺利进行,应用控制临界压下率的方法控制鼓形大小,使其在允许范围内。较稳定的轧制条件是:轧件侧面带有不明显的双鼓宽展。
  1.3轧件的扭转脱方现象
  由于无孔型轧制时轧件无侧壁夹持,因此稍有不当,即易产生轧件的歪扭脱方。轧件脱方的影响因素很多,如侧面单鼓或双鼓、轧件宽高比状况、加热温度不均、轧辊调整不当、导卫安装不良和操作水平不高等均能引起轧制不稳定而造成脱方。其中轧件宽高比B/H、单鼓率和双鼓率对歪扭脱方的影响均需在孔型设计时加以考虑。该道次轧前坯料的宽高比越大,单鼓率和双鼓率越小,脱方率就越小。
  根据实践经验,如果将B/H 控制在0.7~0.8以上,再加上合理的导卫装置,相对压下量控制在单鼓与双鼓的临界压下量附近,即很少出现歪扭脱方现象,可使轧制顺利进行。
  2.工艺介绍
  2.1工艺流程
  原料检查→装炉→加热→粗轧机轧制→热剪剪切→中轧机轧制→精轧短应力线轧机轧制→冷却→定尺剪切→收集检查→包装检斤→装车入库
  2.2工艺特点
  采用常规的开轧温度(1050~1080℃,最高1130~1150℃)和较高的终轧温度,为节能及精轧后控冷提供条件;轧机布置形式采用了平立交替布置,实现了无扭轧制,避免了因扭转产生的裂纹等缺陷以及省去扭转导卫装置,而在精轧机组末几架立轧机采用了平立可换式轧机以有利于轧制其他异型材产品;为了防止堆钢和保证产品质量,则在粗中轧机组采用了微张力轧制(因轧件断面较大而无法使用活套),在精轧机组及中精轧机组间采用活套实现无张力轧制,从而较好的控制了产品的表面及内部质量。1)为保证产品尺寸精度需要,轧制中采用了活套装置,使轧件在机架机组间贮存一定的套量,作为机架间速度不协调时的缓冲环节,从而消除轧制过程中各机架间动态速度变化引起的轧件尺寸精度的波动,活套器是近代高速小型热连轧机速度自动调节控制系统必不可少的环节。2)工艺中采用了飞剪和冷剪,其分别位于粗中精轧机组间和穿水冷却线及冷床后。3)为保证生产的少量异型材的平直度,在精整区设置了矫直机。
  3.无孔型轧制技术的可行性
  采用无孔型轧制,可以克服孔型轧制带来的轧辊利用率低及成本高的缺点,无孔型轧制法区别于孔型轧制法,归纳起来有以下特点:1)由于轧辊无孔型,改轧产品时,可通过调节辊缝改变压下规程。因此,换辊,换孔型的次数减少了,提高了轧机作业率。日本水岛厂钢坯车间采用无孔型轧制法,作业率提高了5%。2)由于轧辊不刻轧槽,轧辊辊身和硬度层可充分利用,辊身可利用的辊径范围增大,使轧辊增值;同时可减少轧辊的最大直径,从而减少了轧辊的订货重量;由于轧件变形均匀,轧辊磨损量小且均匀,这样轧辊使用寿命提高了2~4倍。3)轧辊车削量小且车削简单,节省了车削工时,可减少轧辊加工车床。4)由于轧件是在平辊上轧制,所以不会出现耳子,充不满,孔型错位等孔型轧制中的缺陷(见图1.1)。(a)图为无孔型轧制情况,(b)、(c)、(d)图为孔型中的轧制常见缺陷的情况。轧制缺陷的减少,也能减少由此产生的轧制事故。5)轧件沿宽度方向压下均匀,故使轧件头尾的舌头、鱼尾区域短,切头、切尾小,成材率提高0.4%。6)由于减少了孔型侧壁的限制作用,沿宽度方向变形均匀,因此降低了变形抗力;再有由于可自由调整轧机负荷,增大轧件变形量,从而减少了轧机数量,所以轧制能耗减少7%。
  无孔型轧制法存在很多难得的优点,有推广价值。但也存在一些不可忽视的缺点。在采用此法时必须给予足够的重视。
  
  参考文献:
  [1]李曼玉. 小型型钢连轧生产工艺与设备. 冶金工业出版社,2006.
  [2]刘京华 李子文. 小型型钢连轧工艺与电气控制. 冶金工业出版社,2005.
  [3]王廷溥,齐克敏. 金属塑性加工学――轧制理论与工艺. 北京:冶金工业出版社,2006.
  (作者单位:新疆乌鲁木齐宝钢集团八钢公司中厚板厂新疆乌鲁木齐830022)

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