高線粗軋軋機無孔型軋制技術(shù)的開發(fā)

高線粗軋軋機無孔型軋制技術(shù)的開發(fā)

1無孔型軋軋技術(shù)在粗軋架上的應(yīng)用2010年12月18日，酒鋼集團有機鋼有限公司在大型車間的改造中首次開發(fā)和應(yīng)用了無孔屋頂生產(chǎn)線，并成功安裝。酒鋼集團公司線材軋制技術(shù)又向前邁進了一步,并為100萬t新棒材生產(chǎn)線的無孔型軋制技術(shù)研制開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2無孔型連續(xù)制備試驗無孔型軋制是指軋件在上下兩個平輥輥縫間軋制,輥縫的高度即為軋件的高度,沒有孔型側(cè)壁的夾持、參與變形作用,采用這種生產(chǎn)工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益是顯而易見的。但是,有人認為采用這種工藝,軋件一旦在軋制中脫方,軋制將無法進行,因此對連續(xù)多道次無孔型軋制的可行性仍有懷疑。以下是國內(nèi)外無孔型軋制技術(shù)發(fā)展及試制情況:⑴世界上最早的無孔型軋制試驗是1967年瑞典斯特勒斯AB冶金加工公司從軋制銅線開始的,其用125kg銅棒軋制Φ6.35mm線材。⑵1981年美國摩根公司研制出用于高線軋機的粗軋4機架緊湊式平輥軋機。⑶同年日本川崎(株)水島制鐵所在鋼坯軋機上進行了前幾道次的無孔型軋制試驗。⑷1990年原蘇聯(lián)的馬格尼托哥爾斯克鋼鐵公司和礦冶學(xué)院在Φ300mm棋盤式小型軋機粗軋機組上進行了工業(yè)性無孔型軋制試驗。⑸國內(nèi)首鋼為擴大鋼坯斷面,于1983年在小型連軋廠進行了粗軋2機架的無孔型軋制試驗。⑹20世紀(jì)90年代后期,東北大學(xué)在實驗室用Φ300mm二輥不可逆軋機進行了鉛條試樣無孔型軋制試驗。⑺2000年初,國內(nèi)有技術(shù)實力的棒、線廠在粗軋機上進行了無孔型軋制技術(shù)開發(fā),新疆八一鋼鐵公司小型材廠、馬鞍山鋼鐵公司棒材廠在粗軋機上實現(xiàn)了1H-4V機架無孔型連續(xù)軋制。⑻寶鋼在ANSYS模擬平臺上對無孔型軋制Φ175mm圓鋼的4機架連軋過程進行了三維有限元全尺寸模擬分析,于2003年9月首次在V-H連軋機上進行連軋無槽軋制工藝試制,按照230mm方坯軋制Φ175mm圓鋼的工藝進行設(shè)定,共有6支坯料采用無槽軋制工藝軋制了Φ175mm圓鋼。⑼2005年11年月,新疆八一鋼鐵公司新棒材廠首次在Φ32規(guī)格上實現(xiàn)無孔型全連軋工藝。⑽2007年8月,新疆八一鋼鐵公司新線材廠實現(xiàn)1#-17#軋機的無孔型連續(xù)軋制工藝。目前國內(nèi)棒線材廠正面臨一個共同的問題,大批量地軋制同一規(guī)格成品的機會越來越少。國內(nèi)鋼材早已進入買方市場,軋機必須面向市場,提供多種、小批量、高質(zhì)量的產(chǎn)品,由此存在多種孔型系統(tǒng),需要大量備輥和頻繁換輥,影響軋制效率。另外,在棒線材軋機上試制品種鋼如60SiMn、60Si2C、40Cr、20CrMoA、35CrMoA、45CrMoA等,這些鋼種的生產(chǎn)難度大,要求苛刻,特別是在滿足性能的條件下,對尺寸精度和表面質(zhì)量要求甚高。因此除要保證軋制尺寸外,表面一次氧化鐵皮必須除掉。在這種情況下,無孔型軋制這種能夠優(yōu)化軋制工序、提高孔型軋制量、降低生產(chǎn)消耗、有效去除表面一次氧化鐵皮的軋制新技術(shù)的開發(fā)就顯得更有經(jīng)濟價值。3生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備煉軋廠具有年產(chǎn)300萬t鋼、150萬t連鑄方坯、135萬t連鑄板坯、100萬t中厚板、70萬t線材、70萬t棒材的生產(chǎn)能力。煉鋼工序于1985年投產(chǎn),經(jīng)過不斷發(fā)展,目前可以生產(chǎn)普碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、焊條鋼、焊絲鋼、冷鐓鋼、低合金鋼、高強度鋼等鑄坯。線棒工序一高線投產(chǎn)于1988年,規(guī)格為Ф8~Ф32mm棒材和Ф5.5~Ф14mm線材的復(fù)合生產(chǎn)線,其關(guān)鍵設(shè)備由德國DEMAG公司、瑞典ABB公司、意大利SIMAC公司提供;二高線于2003年1月改造后投產(chǎn),采用斷面為150×150mm,長12000mm連鑄坯,規(guī)格為Ф5.0~25.0mm無扭控冷熱軋圓盤條生產(chǎn)線,1#-14#是平立交替布置軋機,15#-18#是單立交替懸臂軋機,19#-28#是45°頂交摩根軋機。其關(guān)鍵設(shè)備由美國摩根、德國西門子公司提供。優(yōu)良的產(chǎn)品性能得到用戶的一致好評,多次獲國家冶金產(chǎn)品實物質(zhì)量金杯獎和國家免檢產(chǎn)品的殊榮。高速線材軋機無孔型軋機工藝路線:坯料驗收→上料→輥道輸送測長→入爐→加熱→出爐→高壓水除鱗→卡斷剪→粗軋機組(Φ550×5+Φ450×1,平、立交替,無孔型軋制)→1#剪切頭尾→中軋機組(Φ450×4+Φ300×2,平、立交替,無孔型軋制)→2#剪切頭尾、碎斷→預(yù)精軋(Φ330×2+Φ248×4,平、立交替,孔型軋制)→預(yù)水冷→3#剪切頭尾、碎斷→精軋(Φ228×8+Φ228×2,10架Morgan軋機)→減定徑軋機(Φ156×2)→水冷→測徑儀→吐絲成圈→散卷冷卻→集卷、掛卷→PF線運輸→檢查、修剪、取樣→壓緊、打捆→稱重、掛牌→入庫。4試驗研究和應(yīng)用4.1反應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)根據(jù)我廠有孔型軋制經(jīng)驗,選擇典型鋼種70#鋼,根據(jù)Z.wusatowski作為寬展計算公式:β=a×c×d×e×η-w在有槽輥的使用輥徑范圍基礎(chǔ)上確定了無孔型軋制軋輥工作輥徑,通過合理分配紅坯壓下量,理論計算出各架次寬展尺寸,紅坯料型截面面積、咬入角、軋制高寬比和堆拉系數(shù),再根據(jù)艾克隆德平均壓力公式:計算出制力,與軋制設(shè)計最大軋制力210.7t比較,理論計算值均低于最大軋制力。理論計算軋制系數(shù)如表1。通過查閱資料,與國內(nèi)其他棒材廠采用無孔型軋制工藝參數(shù)相比較,我廠各項工藝參數(shù)理論設(shè)計較合理,理論計算軋制力在設(shè)備承載能力內(nèi)。4.2無孔壓縮輥的安裝參數(shù)表24.3導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)尺寸控制平輥軋制導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計是關(guān)鍵,導(dǎo)衛(wèi)不僅要導(dǎo)向,而且要夾持軋件,不能讓軋件有空閑位置產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。如果導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計不好,易使軋件扭轉(zhuǎn)、跑偏等,造成堆鋼事故和損壞設(shè)備。因此在設(shè)計時,加長了直線段的尺寸和減小了導(dǎo)衛(wèi)總成內(nèi)腔尺寸。⑴考慮導(dǎo)衛(wèi)成本和使用效果。奇數(shù)機架的進出口導(dǎo)衛(wèi)均采用滑動導(dǎo)衛(wèi),并使用可拆卸合金耐磨塊,導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)如圖1所示;偶數(shù)機架的進口導(dǎo)衛(wèi)采用滾動導(dǎo)衛(wèi),出口導(dǎo)衛(wèi)采用滑動導(dǎo)衛(wèi),并使用可拆卸合金耐磨塊,導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)如圖2所示。⑵各架次進口導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)尺寸控制要求如表3。⑶各架次出口導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)尺寸控制要求如下表4。由于設(shè)計導(dǎo)衛(wèi)未制作完成,現(xiàn)采用原有導(dǎo)衛(wèi)進行結(jié)構(gòu)改進來使用,生產(chǎn)準(zhǔn)備作業(yè)嚴(yán)格按工藝要求調(diào)整導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)腔尺寸,避免因料型過大損壞導(dǎo)衛(wèi)或因?qū)l(wèi)內(nèi)腔過大而使軋制產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等事故。4.4常用總體程序表根據(jù)軋制規(guī)格與軋制速度及軋輥含義輥徑計算各軋制程序系數(shù),表5是軋制Φ6.5mm,軋制速度為112m/s時1H-6V的軋制程序表。4.5無孔型軋軋機的應(yīng)用由于受生產(chǎn)任務(wù)和設(shè)備條件的限制,在不影響正常生產(chǎn)的情況下,我們采取了無孔型軋制在我廠逐架次進行試驗,并投入應(yīng)用的對策,從2010年12月開始到2011年3月,我們成功完成了1#-6#無孔型軋制的試驗和生產(chǎn)應(yīng)用,通過軋制數(shù)據(jù)的收集和數(shù)理設(shè)計分析,對寬展的系數(shù)進行了修正,從現(xiàn)場軋制情況看,軋件角部未發(fā)現(xiàn)裂紋和折迭,軋機負荷比較均衡,我廠采用無孔型軋制生產(chǎn)的軋機負荷如圖3所示。4.6無孔型軋軋機應(yīng)使用相鄰軋軋機,也在相鄰種以前,無孔型軋制只能在相鄰軋機中心距為2.5m內(nèi)的軋機使用,而我公司設(shè)計的無孔型軋制應(yīng)用于相鄰軋機中心距為5m的軋機,軋機機組中心距為6m的軋機生產(chǎn),無孔型軋制成功地通過2號飛剪,使得相鄰軋機中心距突破14m。5無孔型軋軋普鋼hpb235在酒鋼成功實現(xiàn)無孔型軋制,相比常規(guī)的孔型軋制,產(chǎn)品質(zhì)量進行了技術(shù)創(chuàng)新。通過科學(xué)的設(shè)計軋制參數(shù)、導(dǎo)衛(wèi)形式和合理的導(dǎo)衛(wèi)間隙,在高線粗軋區(qū)域已經(jīng)可以穩(wěn)定實現(xiàn)無孔型軋制,達到了預(yù)先設(shè)定的效果,起到了降本增效的目的,獲得了良好的經(jīng)濟效益。⑴軋制Ф10.0mm的HPB235,無孔型軋制時產(chǎn)品的平均屈服強度Rel為328MPa(圖4),平均抗拉強度Rm為476MPa(圖5),平均延伸率A為35%(圖6),相對孔型槽軋制時的平均屈服強度Rel為321MPa增加了7MPa,相對孔型槽軋制時的平均抗拉強度Rm為468MPa增加了8MPa,相對孔型槽軋制時的平均延伸率A為33.6%增加了1.4%,檢測結(jié)果無異常,因此無孔型軋制普碳鋼時的產(chǎn)品符合工藝的力學(xué)性能要求。圖7為HPB235屈服強度的過程能力圖,可以看出Cpk=1.35,能力指數(shù)富裕,即無孔型軋制創(chuàng)新后HPB235屈服強度完全可以滿足用戶要求。⑵軋制Ф6.5mm的70#鋼,無孔型軋制時產(chǎn)品的平均抗拉強度Rm為1072MPa(圖8),平均斷面收縮率Z為40%(圖9),相對孔型槽軋制時的平均抗拉強度Rm為1065MPa增加了7MPa,相對孔型槽軋制時的平均斷面收縮率Z為43%下降了4%,檢測結(jié)果無異常,因此無孔型軋制高碳鋼時的產(chǎn)品完全符合工藝的力