Φ16～Φ18 mm圓鋼的開發生產實踐

許鋅

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部，山東萊蕪　271105）

Φ16～Φ18 mm圓鋼的開發生產實踐

許鋅

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部，山東萊蕪271105）

為增加產品品種規格，萊鋼在原有合金棒材生產工藝的基礎上進行升級改造，通過優化設計改造孔型和導衛系統，開發Φ16～Φ18 mm規格圓鋼產品，生產順行，工藝過程穩定，成品尺寸良好；同時因配輥工藝的改變，大大減少了小規格圓鋼產品生產時軋機的占用率，大幅度降低了操作人員的勞動強度。

圓鋼；小規格；工藝改造；孔型；導衛

1　前言

山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部小型車間于2003年由橫列式穿梭軋制改造為12機架半連軋合金鋼棒材生產線，主要產品品種有碳素結構鋼、合金結構鋼、齒輪鋼、軸承鋼等，產品規格范圍在Φ 20～Φ525 mm。主體軋鋼設備有Φ550×1三輥可逆粗軋機，Φ450×6平立交替中軋機組，Φ350×6平立交替精軋機組。為增加產品品種規格，并考慮到市場需求，擬開發Φ16～Φ18 mm規格圓鋼產品。為此，在不影響原有產品質量的前提下，在原有軋線設備的基礎上，通過重新設計孔型和導衛系統，實現了小規格圓鋼產品的生產。

2　孔型系統的優化

2.1粗軋工藝改造

小型車間現有的粗軋工藝為:三輥可逆式粗軋機工作輥輥身尺寸為586 mm×1 300 mmm，孔型系統設計為箱型孔型系統，軋制7道次，來料坯截面尺寸為180 mm×220 mm，根據冷床承受能力，坯料長度定為2.7～3.2 m。

根據軋制規格大小的不同，在中軋部分分為兩套軋制工藝:Φ24 mm以上采用橢圓—圓孔型設計，Φ24 mm以下的采用六角—方—六角—方—橢圓—方孔型。依據目前粗軋的壓下分配制度，鋼坯經過粗軋后，下料尺寸為110 mm×110 mm方坯，然后進入連軋系統。

對于Φ16～Φ18 mm規格產品，中軋孔型工藝采用原有的六角—方—六角—方—橢圓—方孔型設計。計算發現，連軋第1道次延伸率為1.81，根據六角—方孔型系統變形特點，其常用延伸系數為1.4～1.6，由此可以看出粗軋壓下制度分配不合理，下料尺寸過大。而料形過大容易導致后一道次不易咬鋼，且在連軋第1道孔型中容易產生過充滿，料型可控性差，產生耳子從而導致折疊等過程廢品，同時也加速了對軋槽的磨損［1］。為此，對原有粗軋工藝進行重新設計，提出兩個方案:

方案1，選用180×220坯型；Φ550軋機軋制7道次，下料截面尺寸約100 mm×100 mm（方型）；中軋機組采用六角—方—六角—方—橢圓—方孔型，二、四、六立軋機出口采用扭轉，下料截面尺寸約30 mm×30mm（方型）；精軋機組采用橢圓—圓孔型。

方案2，選用截面尺寸為150 mm×150 mm坯型；Φ550軋機軋制9道次，下料截面尺寸約68 mm× 68 mm（方型）；中軋機組采用六角—方—橢圓—圓—橢圓—圓孔型，下料截面尺寸約Φ29 mm（圓）；精軋機組采用橢圓—圓孔型（與方案一共用）。兩種方案的改造內容及優缺點對比分析見表1。

表1　粗軋工藝兩種改造方案對比分析

經過對比分析，與方案2相比，方案1對原有生產工藝改動較少，實現周期短，額外新增加軋輥費用較少，改造成本較低，并且和現有規格生產工藝的共用性較強。因此，對粗軋孔型系統采用方案1進行優化設計。新工藝的下料截面尺寸約為100mm×100 mm（方型）（95～98 mm×104～108 mm），延伸率為1.49，滿足工藝要求。

2.2中、精軋孔型設計及配輥優化

Φ16、Φ18 mm規格在實際生產過程中壓下分配困難，考慮平均延伸系數較大，采用原工藝孔型設計，利用現有Φ20 mm、Φ22 mm規格棒材產品生產工藝，即Φ450中軋機組采用六角—方—六角—方—橢圓—圓孔型設計，下料尺寸約Φ35 mm（圓）。

原有Φ20 mm規格棒材產品生產工藝為: 682K2-682K1-422K2-422K1-Φ36K2-Φ36K1-Φ29K2-Φ29K1-Φ25K2-Φ25K1-Φ20K2-Φ20K1。

由此可以看出，在原生產線生產Φ16、Φ18 mm規格棒材，各道次需要較大延伸量，因此需對原有孔型系統進行重新設計。經過查閱資料，決定將K5和K6兩道次采用橢圓—方孔型系統。此孔型系統延伸系數較大，橢圓軋件在方孔型中的延伸系數為1.2～1.6，大可達到1.89，可以減少軋制道次，并且軋件周邊各部位冷卻均勻，不易產生冷卻裂紋，軋件在孔型中所處的狀態較為穩定，簡化了導衛裝置的安裝，有利于操作。這樣可減少成品和成品前道次壓下量，保證成品尺寸精確、穩定［1］。

將K6改為方312K1孔型后，精軋部分保持原有橢圓—圓孔型系統，將孔型進行重新分配。重新設計后連軋工藝各道次下料尺寸（b×h）分配見表2。

表2　Φ16、Φ18 mm圓鋼中精軋各道次下料尺寸mm

按照新的孔型分配，在生產Φ22 mm以下規格的圓鋼時，1#～4#軋機孔型可以實現完全共用，因Φ 16 mm規格部分孔型改為方型孔型系統，5#、6#軋機開始孔型發生變化，要在軋輥上專門分配獨立孔型。但在實際生產安排中，這些規格是連續生產的，可以將兩種孔型分配在同一軋輥上；同時將Φ 22 mm和Φ25 mm兩種孔型安排在一套軋輥上，將Φ 16 mm、Φ18 mm、Φ19 mm、Φ20 mm 4種規格安排在一套軋輥上，這樣在生產Φ16～Φ22 mm規格圓鋼時，只需將導衛裝置調動位置，對準相應軋槽就可滿足其生產需求。

采用新的配輥工藝后，大大提高了生產工藝的共用性，減少了新軋輥的使用，節約成本的同時，也避免了軋機的反復拆裝，減少了軋機的裝配量，提高了軋輥利用率，減輕了勞動強度。

3　導衛系統的設計

導輪在導衛裝置中占有重要地位。滾動導輪作為入口裝置，不僅可以把對稱斷面（橢圓、六角、圓等）的軋件準確送入軋槽中，而且可以通過導輪的旋轉和彈簧板的調節解決軋件頭部不正或尺寸調整不當造成的堆鋼問題。導輪的形狀根據使用部位和孔型不同，分別采用圓形孔槽和橢圓形孔槽。導輪的孔槽設計需與引導的軋件的形狀相吻合，與軋件的接觸面積為80%～90%，導輪磨損均勻，使用壽命要長［2］。

將2#、4#、6#方型孔型的軋機導輪設計為前后兩組，進口導衛設計為滑動導衛，導輪為橢圓形，主要起引導、夾持的作用，保證將軋件順利送入軋槽；出口導衛由原先的滑動衛板改為扭轉導衛，導輪為方型，起到夾持、扭轉軋件的作用，將其出口料型由“◇”型扭轉為“□”型，以方便軋件順利進入后序孔型［2］。橢圓導輪孔型結構如圖1所示。

圖1　橢圓導輪孔型設計結構

4　結束語

通過優化設計改進孔型和導衛系統，山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部小型車間順利開發生產了Φ 16～Φ18 mm規格圓鋼產品。

自改造以來，生產較為順行，工藝過程穩定，成品尺寸控制良好，產品表面質量明顯改善；同時因配輥工藝的改變，大大減少了小規格圓鋼產品生產時軋機的占用率，大幅度降低了操作人員的勞動強度；軋輥使用量、軋輥外委維修費用以及相關工藝件的消耗量有所降低，同時大大提升了小規格產品的成材率，降低了生產成本。Φ16～Φ18 mm規格圓鋼的成功開發，拓寬了特鋼產品的品種，滿足了市場需求，增加了效益。

［1］王延溥，齊克敏.金屬塑性加工學［M］.北京:冶金工業出版社，2010.

［2］李曼云.小型型鋼連軋生產工藝與設備［M］.北京:冶金工業出版社，1998:163-171.

Abstrraacctt::To increase product varieties of specifications，Laiwu Steel was upgraded on the basis of the original production process of alloy bar.The mill occupancy rate was reduced by optimizing the design and modification of the pass and guide system.The bar products with Φ16-Φ18 mm size was developed.The production is smooth and the technolog process is stable，the size of the finished product is better.The product quality was improved significantly.At the same time，due to the changes of pass positioning，the occupancy rate of rolling mill in the small size round steel products was greatly reduced and the labor intensity of the operator was greatly reduced.

Key worrddss::bar；small size；technology improvement；pass；guide

Application and Production Practice for Φ16-Φ18 mm Round Steel

XU Xin
（The Special Steel Division of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271105，China）

TG335.6

B

1004-4620（2016）05-0005-02

2015-12-31；

2016-07-04

許鋅，男，1990年生，2012年畢業于內蒙古科技大學材料成型及控制工程專業?，F為山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部助理工程師，從事特殊鋼產品的軋鋼工藝研發及其生產過程控制工作。