螺纹钢切分轧制工艺的探索实践

2021-07-21孙晶

中国金属通报 2021年14期

孙晶

（宝武集团鄂城钢铁有限公司，湖北鄂州 436000）

1 概述

鄂钢棒一车间是1995 年投产的老生产线，原设计轧制规格为Φ12～Φ40 的螺纹钢和圆钢，设计是单线轧制。其工艺布置为粗轧7 架平轧闭口轧机、中轧为平立交替的6 架两辊闭口轧机、精轧为平立交替6 架预应力轧机。

为了充分发挥产能，棒一车间从2005 年开始先后成功开发了Φ16、Φ18 螺纹钢二切分、Φ12、Φ14 螺纹钢三切分轧制工艺。其两切分工艺方案为：11＃为圆孔——12＃为平辊——13＃为立轧孔——14＃为预切分孔——15＃空过——16＃为切分孔——17＃空过——18＃为并联椭圆孔——19＃为成品孔；三切分工艺方案为：9＃为圆孔——10＃为平辊——11＃为立轧孔——12＃为第一道预切分孔——13＃为立轧孔——14＃为第二道预切分孔——15＃空过——16＃为切分孔——17＃空过——18＃为并联椭圆孔——19＃为成品孔。

2 切分轧制生产中存在的问题

由于棒一车间工艺布局及轧机的特性，在轧制过程中存在一些问题，主要问题有：

（1）三切分轧制时，11#-12#之间容易打结和不进，造成中间废。

由于11#是箱型孔，料型出11#孔型后，容易出现扭转，而12#进口导卫的导轮是相对应的箱型孔，虽然夹持能力、对中性比较好，但对钢的头部要求较高，尤其不能扭转。

（2）轧制两切分时，13#轧件进14＃容易产生冲钢事故。

由于中轧13＃与精轧14＃间距约14m（中间设有2#切头尾飞剪），距离太远，轧件运行过程容易因多种原因造成扭转不进14＃产生冲钢事故。轧制之初已在13＃至2＃剪间增设了两台夹持装置，但由于其料型宽高比偏小，不能完全解决此问题。

（3）精轧轧机的间距仅为4m（一般切分轧制精轧机间距为5m 左右），给活套器设计及进出口交叉导管设计增加了难度。

（4）三线差问题：三线切分轧制时，在预切和切分孔型中，中间轧件与左右两轧件料型不一致，容易造成三线差，增大了调整难度，也增加了各类废品。

（5）成品头部拉瘦：连轧过程中，轧件头部咬钢时一般为堆钢轧制，机架间形成连轧关系后为拉钢轧制，导致头部轧件大于中间轧件。在精轧机组，由于轧件较小，头部与中间轧件的差别更大。轧制螺纹钢时成品机架延伸率较大，咬钢时堆钢严重，为了防止成品机架与成品前架出现堆钢事故，只能减小成品前机架速度；咬钢后，随着堆钢消失、动态速降消失，成品机架与成品前架出现拉钢，而活套反应速度跟不上，从而导致头部约10～20 米拉瘦。

以19#机架为例，因咬钢时动态速降过大，为了防止在活套处打结，就人为地降低18#机架的设定线速度，同时增加19#机架的动态补偿量，帮助轧件顺利进入19#机架。由于18#机架的设定线速度低于正常值，导致18#机架和19#机架之间拉钢，随后在控制系统的作用下，将18#机架的线速度逐步升到正常值，但成品的头部已经拉瘦，一般情况10m～20m，严重的会影响1～2 个倍尺。

3 针对上述问题的改进方案

3.1 三切分11#～12#之间钢材扭转问题的改进方案

首先，提高装配质量，保证11#不错辊。装辊前要对轴承座的止推轴承进行检查，对轴向间隙不符合技术要求的予以更换；检查轴套及压盖是否磨损超标，如超标必须修复或更换；检查上下轧辊轴承座的外形尺寸是否符合要求，同时检查轧辊牌坊内壁尺寸，防止出现交叉导致错辊，必要时进行修复。轧辊安装好后要检查轴向调整装置是否完好，是否处于中位，方便现场调整。轧辊上线后，要检查锁紧装置是否出现机架锁不紧的现象，同时还要检查机架侧板是否存在磨损量过大。

其次严格按轧制程序表设定平轧的料型尺寸，同时调整好11#进口导卫开口度，防止因开口度大出现扭钢造成轧辊错辊。

然而由于11#轧机为第一代闭口式轧机，其机型特点决定了轧辊上下轴承座与牌坊之间存在一定的间隙，使两个轧辊的中心线不在一个垂直的平面上，这样11#出来的料型必然存在一定程度的扭转。为解决这个问题，将12#进口导轮由箱型孔改为平轮，即只保证12#进口的开口度、上下不需要扶持。如图1所示，当11#料型发生扭转后，由于平导轮上下方向对轧件没有阻碍，11#进12#比原来要顺畅，减小了11#进12#所产生的张力，基本杜绝了11#进12#所产生的中废。

图1 12#进口导轮优化前后对比图

3.2 两切分13#～14#之间钢材扭转问题的改进方案

借鉴三切分11#进12#的特点，将两切分14#的导轮由原来的箱型孔改为平轮，从根本上解决了两切分13#进14#的扭转问题，还提高了导卫的使用寿命。

3.3 活套器及进口交叉导管设计

（1）由于K2 至K1 轧机间距过小，给活套器和K1 进口交叉导管设计带来困难。通过精心计算19＃轧机进出口交叉导管的最小长度和角度，尽可能地为活套设计留出了空间，同时将压套辊与起套辊间距优化，最终很好的解决了活套器的布置问题。

（2）增加可调节的活套出口导槽：一般活套器导槽的定位为左右销轴连接，基本上与活套器形成一个整体，当需要调整其空间位置时，必须整体移动。为方便调整，将导钢槽设计成图2可以左右微量调整的活套器导钢槽。

图2 三切分5#活套器出口导钢槽

3.4 三线差问题的改进方案

三线切分轧制时，在预切和切分孔型中，中间轧件与左右两轧件料型不一致，两边为自由宽展，轧件中部受切分楔的影响属限制宽展。因此，在轧件三部分压下量相同情况下，轧件中部应有较大延伸，两边由于是自由宽展，自然延伸小于轧件中部。由于轧件为一个整体，中部的较大延伸必然形成两边的附加延伸，因此造成两边轧件被拉伸。在切分孔型中三部分面积相等时，轧件切分后，两边的面积小于中间轧件的面积。为了保证套高稳定一致，切分孔的边部轧件面积应大于中部面积，但不宜过大，过大又会导致三线活套器中的中间套低。原设计边孔比中间孔面积大15mm2，经过不断实践优化，最终将边孔调整为比中间孔面积大6mm2，三线套高基本一致。

3.5 头部拉瘦问题的改进方案

通过以下两个措施，基本消除了成品头部拉瘦的现象：

（1）3#～19#机架都投入了动态补偿程序，从粗轧开始逐步改善轧件头部的形状和尺寸。还是以19#为例，由于轧件头部的尺寸和形状的改善，轧件咬入19#机架的瞬间，动态速降的量变小，咬钢瞬间堆钢的现象也有改善，此时18#机架的设定速度可更接近于正常轧制速度，大大改善18#与19#之间的拉钢现象。

（2）优化活套控制程序，使轧件咬入后能快速调整到设定的活套高度：调节器延时启动时间：因为起套的瞬间是一个不稳定的状态，通过调整该参数，延时启动活套调节器，避开起套时活套高度不稳定的状态。

活套咬钢补偿量：当起套完成并且套高稳定后，由于受上游机架堆拉关系的影响，实际套高可能与设定套高相差过大，可以通过调节该参数，让活套调节器在一定时间内（0～4S）增加一个附加的输出，加快活套恢复到正常高度的过程。因为咬钢补偿量是一个附加的调节量，参与了级联调节，所以要及时撤销，但在撤销时会引起活套的波动。

活套咬钢补偿时间：与活套咬钢补偿量配合使用，时间设定范围0～4S，精立轧从起套后0.5S 开始计时，精平轧从起套后开始计时。