12号矿用工字钢万能轧法孔型设计与实践

2020-08-04吴湄庄汪崇青沈千成

安徽冶金科技职业学院学报 2020年2期

吴湄庄，黄琦，汪崇青，陈辉，汪杰、沈千成

（马钢股份公司技术中心安徽省马鞍山 243100）

12号矿用工字钢主要用于矿井、巷道、穿山隧道支护等，能有效减少矿井事故发生，提高矿井通风系统稳定性。12号矿用工字钢孔型系统一般采用的是闭口式斜轧孔型，国内某钢厂的新中型型钢产线，其轧机设备及布置形式有很大不同，若采用斜轧孔型生产12号矿用工字钢，其生产节奏慢，成材率低，无法满足生产需求。针对该现状，本设计采用万能轧法孔型设计成功开发出该产品。

1 主要设备与生产工艺

新中型产线共8架轧机，采用“1+1+6”的布置形式，分为开坯轧机组、中精连轧机组。

主要设备：

加热炉：步进式加热炉

开坯轧机组：2架二辊可逆式轧机，交流变频电机单独传动

中精轧机组：6架高刚度万能/二辊可互换轧机，交流变频电机单独传动

精整设备：1台热锯、1台九辊悬臂式矫直机、2台冷锯及配套冷床、检查台架

生产工艺流程为：钢坯加热高压水除鳞开坯中精连轧冷却矫直成排冷锯成品检查堆垛、打捆贴标、称重入库。

2 孔型及工艺设计

2.1 工艺设计及坯料选择

可选用原料规格有3种：150 mm×150 mm方坯、160 mm×200 mm和200 mm×280 mm矩形坯，其中150 mm×150 mm方坯和160 mm×200 mm矩形坯由2#连铸机提供，可直接通过热送辊道运输至新中型线加热炉，200 mm×280 mm矩形坯由4#连铸机提供，需采用汽车运输至生产线。为了充分发挥开坯轧机的能力以获得所需要的中间坯料，并综合成本、成材率及生产组织灵活度考虑［1］，采用160 mm×200 mm矩形坯生产12号矿用工字钢。

2.2 开坯孔型系统选择

为了给万能连轧机组提供较好的来料尺寸，开坯机最后一个孔型采用的是对称的开口孔型，闭口的异型孔提高了轧制稳定性及产品的稳定性，但是对辊身的浪费较大［2］，切分孔采用的是开口孔型，考虑到闭口异型孔上下腿的延伸宽展，切分孔的设计采用槽底深切分的形式进行，这样的设计尽可能保证中间坯料的上下腿长接近［3］。

图1 开坯机孔型系统

2.3 万能中精轧辊型设计

2.3.1 万能精轧机辊型

图2 万能精轧辊型示意图

精轧机辊型各参数设计参照成品尺寸值设计［4］，各尺寸的计算方法如下：

Lf、Rf按照成品尺寸值设计；

Hf＝（5-15）+Bt·η，η＝（1.010-1.013）

Wf＝Ch·η+（Δt2-+Δt1+）/2

Bt：成品半腿高

Ch：成品内宽

η：热膨胀系数

Hf：精轧辊高

Wf：精轧辊底宽

2.3.2 轧边机辊型

图3 轧边机辊型示意图

轧边机辊型参数设计参照最后一道次万能精轧尺寸值设计，各尺寸的计算方法如下：

H e＝Hf-（3-5）；

R e＝Rf+（1-3），

L e＝Lf+（0.5°-1.5°）

W e＝Wf-（1-3）

H e：轧边辊高

R e：轧边辊内圆角

L e：辊边辊斜度

W e：轧边辊底宽

2.3.3 万能中轧

图4 万能中轧机辊型示意图

万能中轧机辊型主要尺寸与万能精轧相同，各个尺寸的计算方法一致。

H u＝Hf+（5-10），

W u＝Wf-（1-3）

Hf：中轧辊高

Wf：中轧辊底宽

3 生产实践

第一次试轧共6支钢，其中4支轧废。试轧第1支时，由于轧件在BD1开坯轧机过切分孔时撞击入口导卫，使导卫脱落并随轧件通过轧机，造成轧废。主要因为来料过宽，经对第1道次收10 mm，第2道次收8 mm，重新安装导卫并做加固处理。第2支钢顺利通过开坯轧机，但轧件翼缘外侧出现较大耳子，如图5所示，这给后续连轧带来很大麻烦，如果继续进行连轧的话，会造成折叠等缺陷。为此对BD2开坯轧机第1道次收19 mm，对第2道次收5 mm，第3道次不变。经过第3支试验坯轧制时，如图6所示，轧件翼缘外侧的耳子基本消除。