浅析轧件在开坯机孔型中稳定性控制

2020-10-09孙宇

商品与质量 2020年23期

孙宇

本钢板材股份有限公司特殊钢厂辽宁本溪 117000

本钢板材特钢厂大棒作业区于2019年对大棒线进行升级改造，引进达涅利1150开坯机、850轧机、液压剪等设备，其中开坯机作为轧线关键设备对整条轧线的稳定生产、机时产量都有着十分重要的影响。因此，保证轧件在开坯机孔型中的稳定性也就至关重要。本文依据本钢特钢厂开坯机实际情况对轧件在开坯机孔型中的稳定性及提高措施作出一些探讨。

1 本钢特钢厂开坯机孔型系统特点

特钢厂开坯机孔型系统由广泛用于轧制大型和中型断面的箱型孔型系统构成，轧辊上共布置五个孔，从右至左为1孔、2孔、3孔、4孔、5孔（如图2）。

目前，特钢厂使用的坯料有中方坯、矩形坯、模铸锭、电渣锭四种，由于1孔槽口、槽底宽度远大于来料宽度，所以从轧制上讲，轧件在1孔内视为无孔型的平辊轧制，轧件自由宽展，轧件在其余孔为孔型内轧制，轧件被限制宽展。轧件在箱型孔内轧制比在平辊上轧制稳定，较少产生扭转现象，箱型孔与平辊轧制组合使用，能充分发挥箱型孔的优点，箱型孔主要优点如下：①在同一孔型内，通过调整上辊的方法，可以得到各种不同厚度的轧件；也可以在同一孔内轧制不同断面的轧件，以减少换辊。②不能从箱型孔中得出精确的方形和矩形，这是由于孔型本身集合构成情况引起的。所以一般不用箱型孔轧制成品和断面较小的钢坯。③金属在孔型中只能受两个方向的轧制加工。

2 轧件稳定性分析

控制轧件在开坯机内的稳定性就要避免轧制过程中的脱方和扭转现象的出现，但是当出现以下情况时，轧件处于非稳定状态：①来料料型不好或尺寸偏小，轧件进入孔型充满不良，此时容易出现脱方。②轧辊存在辊错或轧辊辊缝不一致，导致轧件轧出后向对角线长的方向扭转。③由于来料温度不好，使各部分变形抗力不同，轧件处于不稳定状态。④推床位置不对，轧件不能正确进入孔型。⑤压下量过大，或轧后轧件宽高比过大，轧件处于不稳定状态。当以上因素出现一种或多种时，轧件容易出现脱方或扭转的情况，当脱方扭转过于严重时就产生轧废。针对特钢厂开坯机由平辊轧制和孔型内轧制组成的特点，结合以上因素分别对这两部分进行分析。

3.1 平辊轧制时稳定性

平辊轧制过程中轧件的稳定性决定于压下量、轧件断面的高宽比、轧件温度、轧辊直径、轧件断面的大小、变形系数和断面歪斜程度等因素[1]。在同一轧辊直径、摩擦系数的情况下，如果轧件的宽高比h/b超过1.2时，轧件在轧制中便不稳定，容易产生倒坯和扭转等不稳定现象，因此轧制程序的设定要合理的考虑轧件的宽高比。由此可见，控制压下量、轧件断面的高宽比是控制轧件稳定程度的关键。同时控制来料温度即减少阴阳面，使各部分变形抗力均匀也是控制稳定性重要一环。

3.2 箱型孔内轧件稳定性

箱型孔中轧件的稳定性决定于孔型的深度、钢坯断面的高宽比、限制宽展的程度和孔型侧壁斜度等因素。除孔型和轧件的形状外，轧辊直径、轧件断面的大小、摩擦系数、变形系数和断面歪斜程度等因素都影响轧件的稳定性[2]。轧件在孔型内的受力分析如图3所示。

轧制过程中被上辊压缩掉的金属（变形区正投影），把正投影的面积分为F1、F2、F3、F4，于是在变形区的水平投影上得到F/1、F/2、F/3、F/4。假定单位压力均匀分布，根据压力公式Pi=P×Fi可以得到孔型内各点轧制力Pi，每块面积上对轧件重心的力矩，等于该力与力臂之积，即：Mi=Pi×ai（式中Mi为力矩；Pi为轧制力；ai为力臂）

只有当△M=0时，孔型内轧件处于稳定状态，即当轧件断面形状和孔型对称轴重合作用于轧件的合力通过轧件断面的重心，使轧件倾翻得力矩为零，此时轧件是稳定的。

在实际生产中，往往通过合理设置轧程，使轧件在孔型中保证较好的充满度，充分利用孔型侧壁的夹持，避免轧件产生脱方和扭转现象来保证轧件稳定性。

3 提高轧件在开坯机中稳定性的措施

根据以上分析，在轧制过程中可以采用有效的手段避免脱方和扭转现象的出现，提高轧件的稳定性，主要可以通过以下手段提高轧件在开坯机中的稳定性：①合理、正确的设计轧制规程，采用尽可能大的压下量，促使轧件在轧制过程中变形均匀。②正确调整开坯机，保证辊缝、辊错调整到位，前后推床调整到位。③来料温度合理，减少阴阳面对轧制过程中不均匀变形的影响。除此以外，还可以通过对开坯机的有效维护、保养，提高操作人员的操作水准等手段间接提高轧件的稳定性[3]。