連軋工藝在中型角鋼生產中的應用

河鋼宣化鋼鐵集團有限責任公司環保中心 河北宣化 075100

近年來，全國電力系統電網改造升級，電網用鐵塔角鋼需求量不斷增減，市場需求前景廣闊。隨著國家對電網運行安全要求越來越高，國家電網公司對鐵塔用角鋼產品的內在質量和表面質量要求也更加嚴格，折疊和其他表面質量缺陷也絕不允許存在，尤其南網角鋼標準不允許負差的存在，加大了生產難度。所以，為應對角鋼廣闊市場和滿足用戶需求，需要積極采取有效措施，改進角鋼產品質量[1]。

1 連軋工藝流程

高壓水作用下加熱后的鋼坯被除鱗，采用粗軋機組進行軋制，粗軋機組由5架高剛度短應力線軋機構成，鋼坯進入1#飛剪切頭之后，進入精軋機組進行軋制，精軋機組由8架高剛度短應力線軋機構成，經過反復軋制（多控制于8-13次）之后，采用2#飛剪切頭進行分段，之后進入步進齒條形冷床，經過冷后予以收集。

2 關鍵孔型以及孔型特點

連軋工藝中，使用的孔型系統均為蝶式孔型，包括成品孔型、蝶式孔型以及箱型延伸孔型。出于滿足工藝排布需求的考慮，需要設置數量足夠的蝶式孔以便于經過蝶式孔甩掉部分軋制道次，蝶式孔的數量控制為7-8個。

2.1 切分孔的孔型設計

角鋼軋制過程中的重點孔型之一就是切分孔，切分孔的任務是將橢圓形、方形以及矩形等斷面坯料切割除兩條腿進而形成雛形。其類型包括閉口切分孔與開孔切分孔兩種，見圖1與圖2。

圖1 閉口切分孔圖

圖2 開口切分孔

角鋼的生產過程采用了雙切分孔的設計，以便于保證切分過程中能做到準確切分，確保變形均勻、緩慢，能有效避免單切分過程中由于軋件的不均勻變形而產生的上翹現象。采用開放式切分孔對矩形坯的上部予以切分；同時將閉口式切分孔分別布置于4、5號軋機，對軋件的上下兩個面予以同時切分[3]。

為了確保軋件橫斷面的金屬變形保持平緩，軋制過程中能確保做到穩定軋制，閉口式切分孔的最小寬度與開口式切分孔的最大寬度之間需要保持適當側壓。切分孔的設計過程中，確保坯料與孔型中心保持一致，盡可能將切分孔的側壁與進入切分孔的坯料相接觸，從而確保切分孔的壓下系數大于常規孔型，確保頂角部位被充滿。軋制過程中如果存在孔型與軋件沒有對正的現象時，將導致軋制的角鋼出現邊厚不均、邊長不等的現象。

2.2 配輥的設計

通常而言，以孔型開口位置確定橫列式軋機軋輥上承受的蝶式孔型壓力值，出于方便軋件脫槽的考慮而將下開口采用下壓力，上開口采用下壓力。但是中型角鋼的連軋生產過程中，假如依然按照這種方法進行生產的話，生產過程中一旦發生任意一點不恰當都將導致軋件上翹進而引發生產事故，因此，采用連軋工藝上產中型角鋼的過程中，不管是上開口還是下開口孔型均采用適當的上壓力配置，見圖3。

圖3 配輥圖示

除去孔型的斷面形狀會導致軋件上翹之外，孔型限制軋件時對側壁帶來的側壓也有可能導致軋件上翹。設計過程中，常通過限制寬展的方式確保金屬能夠良好填充于孔型內，經過孔型側壁加工軋件的腿端，進而確保腿端的形狀以及尺寸能符合標準。

因此，對配輥的壓力進行設計的過程中，需要綜合考慮孔型中軋件的寬展變形量與孔型斷面的形狀，對其可能纏身的影響予以綜合分析，進而合理設置上壓力。結合經驗確定為按照側壓的10倍設置上壓力，當側壓力不足或恰好等于1mm時，取壓力值為10mm。

3 確定角鋼連軋關系

3.1 機架連軋常數C的確定

中型角鋼的連軋生產過程中，要求做到單位時間內連軋中的所有孔型金屬體積相等。生產過程中，采用機架連軋常數C確定或判斷軋件是否存在拉鋼、是否存在堆鋼以及堆拉程度。有公式，公式中的n代表全部軋機的軋輥轉速；代表全部軋機的工作輥徑；F代表孔型中的軋件橫截面面積[4]。

3.2 軋件橫截面積F的確定

公式里的軋件橫截面積F可以采用CAD輔助制圖進行計算，采用計算機與軟件進行計算比先分塊計算之后相加的計算方法更為簡便快捷。當孔型設計已經被確定之后，全部孔型之中的軋件橫截面的面積F就是一個恒定的值。

3.3 工作輥徑與軋輥轉速n的確定

公式里的軋機工作輥徑與軋輥轉速n屬于變量，軋鋼的連續生產過程中，由于軋棍的修舊車削，其輥徑會發生變化，因此工作輥頸也會變動，此時轉速n也將由于工作輥徑的變化而變化。為了確保連軋工藝的操作過程中，秒流量相同，需要計算軋機工作輥徑，常用的方法包括中心線法以及中性線法，但是分析發現兩種方法的均無法滿足需求。

軋制過程中，軋制力作用下使得孔型與軋件的接觸面產生摩擦力，摩擦力作用下使得軋件以相同速度脫出孔型。計算工作輥徑的過程中，需要結合孔型的形狀，對計算方法予以簡化，將軋件的截面積與孔型接觸弧的張開長度相除從而得到軋件平均長度，此時有公式，公式中的H平為軋件的平均高度，F為軋件截面積，S為型接觸弧的張開長度。

4 結語

經過實際驗證，說明新的中型角鋼生產工藝具有較強的先進性與可行性，下一步的研究方向將是對其他規格的產品進行連軋的研究，我們對此充滿信心。