大規格棒材頭部彎曲控制的研究

華劉開

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214400）

0 引言

某鋼廠大棒線是由1 臺Φ1 200 mm 輥徑的來回往復式初軋機和8 臺平立交替的連軋機組成，主要生產軸承鋼、齒輪鋼、彈簧鋼和鏈條鋼等高檔品種，規格為Φ110～Φ350 mm，主要供應汽車、能源用鋼等用戶。目前，隨著國家經濟的發展，鋼材需求量逐年增大，受市場經濟的影響，生產的成本也在逐年升高。由于受后道客戶加工方式的影響，對大規格棒材原料的頭部彎曲度要求也越來越高。如果頭部彎曲度控制不好，將無法進行壓力矯直，最終產生報廢，嚴重影響成本控制。因此，提高產品質量對提升企業的競爭力有著深遠的意義。本文主要從加熱、軋輥冷卻水、成品軋輥工作輥徑和出口導衛尺寸等因素，論述Φ250～Φ350 mm 棒材頭部彎曲的控制方法。

1 改進前彎曲情況

圖1 所示為某生產車間的實際軋件產品，通過對棒材彎曲情況進行測量計算，繪制成每月彎曲率趨勢圖，如圖2 所示。

圖1 改善前彎曲情況

圖2 改善前頭部彎曲率

由圖2 可知，大規格棒材的彎曲率在15.4%～16.2%之間波動，并有上升的趨勢。彎曲率過高，給精整矯直和入庫周期帶來極大壓力，影響合同的交付率。因此，改善大規格棒材的彎曲率迫在眉睫。

2 影響大規格棒材頭部彎曲的主要因素及應對策略

2.1 加熱的影響及應對策略

在加熱過程中，燒嘴的火焰燃燒方向由兩側向中間噴射，在均熱段時，只需少量煤氣就能維持溫度，導致火焰長度變短，兩側溫度偏高，中間溫度偏低，形成方向上的溫度差。在軋制過程中，由于溫度的影響，產生了頭部彎曲[1]。另外，短坯在加熱爐內是固定北定位的，因此，按正常的方式燃燒時，鋼坯南端的頭部沒有足量火焰的保護，頭部彎曲較長坯相比較嚴重。

對加熱工藝進行優化，采用脈沖燃燒技術，即在加熱爐的均熱段加大煤氣量（≥8 000 m3/h），使爐內正壓力、火焰加長，減少整個加熱爐內溫差，如圖3 所示，間接減少了鋼坯在長度方向上的溫差。同時，在換規格時、2 臺爐子交替出鋼時以及因故停軋時，增加爐前空步。

圖3 改善后加熱爐內溫度情況

2.2 初軋條形的影響及應對策略

受加熱溫度的影響，坯料初軋過程中就產生彎曲，增加了對精軋成品的控制難度。因此，當粗軋頭部條形不良時，如：側彎或翹頭等，初軋操作工序增加2個道次進行平整，確保初軋條形的穩定。

2.3 精軋冷卻水的影響及應對策略

在軋制過程中，為提高軋輥的強度和保證軋槽的表面質量，都是用在線冷卻水進行噴淋冷卻的[2]。3 號成品軋機是立軋機，由于軋輥冷卻水是從上往下流動的，造成軋輥的上部干燥，下部濕潤。因此，軋輥上面的摩擦力大于下面的摩擦力，軋材頭部產生翹頭，如圖4 所示。

圖4 改善前冷卻水影響翹頭

為了改善冷卻水對翹頭的影響，提出了干槽軋制方法，成品軋機的軋輥冷卻水利用前面一架軋機的脫尾信號來提前關閉，利用軋輥上的余熱來將軋輥表面殘余的冷卻水蒸發干凈，從而保證下一支軋件咬入時，成品軋機的軋輥表面是完全干燥的，防止軋件頭部產生翹頭。電氣部分，則通過添加冷卻水開啟延遲時間和脫尾延時時間的設置畫面來完成操作。

1）冷卻水開啟延遲時間：以坯料頭部出來2～3 m為準。

2）冷卻水關閉延遲時間：設置軋機脫機架后30～45 s 后關閉。

3）脫尾延時時間：軋輥冷卻水采用2H 拖尾信號，提前關閉，保證下一支軋件咬入時，軋輥是干燥的，即干槽軋制。

2.4 軋輥的影響及應對策略

由于鋼坯是從加熱爐的東面進鋼，西面出鋼的，當爐門打開時，鋼坯西面的溫降快，鋼坯西面的溫度低于東面的溫度，軋制時，造成軋材向西側彎。

以上情況是加熱爐性質決定，無法改變，因此，決定對軋輥進行工藝優化。采用壓力軋制技術[3]，外輥直徑略大于內輥直徑（大約4～10 mm），外輥的線速度略小于內輥的線速度，內輥給軋材的作用力略大于外輥給軋材的作用力，使得軋材有往東側彎的趨勢，從而抑制軋材頭部往西側彎，如圖5 所示。

圖5 增加外輥直徑后效果圖

2.5 出口導衛的影響及應對策略

導衛裝置的設計和使用是否合理，直接影響所軋產品的質量和軋機的生產能力。盡管孔型設計合理，如果導衛裝置設計不當或使用不當，也不能軋出合格的成品。因此，大規格材的軋機出口導衛全部采用了小出口導衛[4]。控制或強制軋件扭轉或彎曲變形，使軋件出來按一定的方向運動。

通過以上應對策略，軋材的頭部彎曲情況明顯改善，如圖6 所示。

圖6 最終改善后實物圖

3 結語

隨著市場的不斷細分，客戶對產品的要求也會越來越高，只有不斷研究高精度軋制方法，生產出外形形狀優良、性能優越的產品，才能使產品在市場上具有更持久、更強大的競爭力。本文針對影響Φ250～Φ350 mm 棒材頭部彎曲控制的主要因素，提出相應的措施，并在生產中加以改進，大規格棒材頭部彎曲得到控制，產品質量顯著提高。同時，減少了因鋼坯頭部彎曲被鋸切掉而導致的效益損失。今后，還要不斷實踐，進一步完善其他控制參數，不斷提高產品質量，提高企業的經濟效益。