高速線材Φ20.0 mm 規格盤條開發

林 歡

（廣西鋼鐵集團有限公司，防城港 545000）

廣西鋼鐵熱軋總廠高速線材生產線設計年產能60 萬t，產品設計規格為Φ5.5 ～16 mm 光圓盤條，生產鋼種主要有熱軋帶肋鋼筋、冷墩鋼和硬線等，生產線設計軋制的最大規格為Φ16 mm，Φ20 mm 規格超出了產線設計能力，在國內同類型機組中缺少多模塊軋機軋制大規格產品的規范和技術借鑒。自2022 年開發冷鐓鋼、硬線鋼以來，產品規格局限于生產線設計。在與終端客戶深度對接中充分了解其產品使用情況及差異化需求，提出進一步拓展冷鐓鋼、硬線的產品規格，開發Φ20 mm 規格，實現Φ5.5 ～20.0 mm規格全覆蓋的要求。為此，組織技術骨干成立大規格盤條開發團隊，積極與客戶進行技術對接，從軋制、吐絲、集卷等關鍵工序入手，實現Φ20 mm 規格線材盤條的成功開發與批量軋制[1-2]。

1 開發重難點分析

由于Φ20 mm 規格超出生產線設計能力，屬于超生產線極限規格，需要突破目前的產線技術難關，從軋制、吐絲、集卷、打包等關鍵工序入手分析其存在的問題。

1.1 孔型、導衛共用問題

軋制過程中，孔型、導衛裝置在線材生產中占據重要位置，是生產能否順利進行的關鍵。因此，導衛設計必須與相應的孔型相匹配，而且還要考慮經濟性與共用性，最好能夠與其他規格實現共用，減少備件儲備量。

1.2 K2 孔型機架咬入問題

軋制Φ20 mm 規格共使用18 個機架，要求預精軋機組、17#和18#機組、精軋機全部空過。16 架出口到27 架入口共167 m 長，在如此長的距離而且全部空過的狀態下進行軋制，順利咬入K2 孔型機架是急需解決的問題。

1.3 軋件傳送問題

在精軋機全部空過的情況下，中途全都是空過導槽和恢復段導槽，沒有夾送輥夾持，水箱水冷開啟后阻力增加。若完全依靠軋件動力，在軋線空過導管、水箱水冷導槽、恢復段導槽等全線通道任何一個地方出現卡阻，均會造成軋件不能順利送入下一個軋機。

1.4 軋件不能順利吐絲

大規格線材盤條工藝控制的最大難題就是吐絲圈型控制問題，由于軋件本身自重較大，需要消耗很多能量才能完成吐絲。

1.5 工藝參數控制問題

要軋制出尺寸精度高、表面質量好、符合標準要求的產品，設置合理的工藝控制參數也非常重要。

2 開發過程及采取措施

針對Φ20 mm 規格開發過程中存在的問題，要從孔型設計、導衛設計、軋制通道以及軋制工藝方面進行全面排查[3]。

2.1 孔型設計

結合目前規格系列產品的料型尺寸、減徑機的減速比、飛剪剪切能力等，在現有軋制溫度允許范圍下進行核算，各架次軋制力及電機能力均可滿足軋制要求，未超負載能力。查詢孔型系統圖可知，Φ16 mm規格16#架次出口料型設計為Φ25 mm 圓鋼，3#飛剪最大剪切能力達到Φ25 mm 圓鋼標準，可以采用當前1#～16#架次在用孔型，因此僅需設計為K1、K2 孔型?？梢源_定，Φ20 mm 圓鋼采用的軋機孔型系統為粗軋1#～6#、中軋7#～12#、預精軋13#～16#、17#～18#空過、精軋機19#～26#空過、減徑機27#～28#共28 個機架。

由于減徑機27#、28#采取單獨傳動，有兩套減速比，可以滿足大、小規格范圍內的規格切換。通過減速比來控制機架間的微張力，27#機架減速比為0.376，28#機架減速比為0.438。Φ20 mm 成品孔截面積為314 mm2，27#機架的截面積為490.625 mm2，按K2 為15.8 mm孔型高度設計，其寬度為35 mm。目前，孔型配輥圖輥環槽邊距為22 mm，輥環厚度為72 mm，孔型只能開一槽，造成資源浪費，解決辦法是輥環厚度采用44 mm，開單槽，以實現輥環資源利用的最大化。K1孔型和K2 孔型設計分別如圖1、圖2 所示。

圖1 K1 孔型

圖2 K2 孔型

2.2 導衛設計

由于1#～16#料型和現有生產Φ16 mm 規格的1#～16#軋機料型相同，可采用相同的導衛尺寸，不需要另行設計，無須調整導位開口度就可以滿足要求。由于預精軋17#與18#空過，來料為Φ20 mm 圓鋼，可采用Φ30 mm 模塊軋機空過管。導衛尺寸具體配置如表1 所示。

表1 導衛尺寸

2.3 軋制通道導管

由于16#機架出口料型為Φ25 mm 圓鋼，精軋至減徑采用Φ32 mm 的雙面導槽。K1 孔型機架軋后采用Φ35 mm 內腔的導槽進行試制，吐絲管直徑采用34 mm。軋制通道需要確認的關鍵點包括1#～7#水箱（噴嘴、空過管、氣封）、精軋至減徑雙面導槽、減徑堆鋼導槽、3#夾送輥進出口導管和吐絲機進口引管。

2.4 軋制通道對中度調整

在軋制前，需要檢查確認軋制通道的對中度，使用直徑為32 mm 的樣棒逐一對中所有空過導管、水箱導槽和恢復段導槽，要求水平對中度在0.2 mm以內。

2.5 軋制工藝參數控制

預調節27#、28#機架的孔型、工作輥徑系數以及延伸系數等（見表2），對減徑機組低速擋位進行核對。在保證電機能力的情況下，盡可能采取最大的軋制速度，設定成品速度為15 m·s-1?？紤]軋件吐絲圈型問題，吐絲機采用尾部升速功能，超前系數按允許的最大超前率1.1%設置。吐絲機前夾送輥采用夾尾模式，尾部采用升速功能，拋鋼前超前系數設定為1.1%，拋鋼后超前系數設定為1.2%，夾持壓強為0.3 MPa，轉矩限幅30%[4-5]?？紤]到第一次軋制極限規格，產品尺寸精度按照《熱軋圓盤條尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T 14981—2009）中的A 級精度進行控制。

表2 27#、28#機架工藝參數

3 試制過程存在問題及措施

3.1 試制過程

第一次試軋時使用的坯料斷面為165 mm×165 mm×11 700 mm，鋼種為ML08Al，試軋產品尺寸見表3，達到《熱軋圓盤條尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T 14981—2009）中的B 級精度控制要求，尺寸精度控制良好。

表3 試軋產品尺寸

3.2 存在的問題與解決措施

由于第一次軋制極限規格，在整個試軋過程中存在一些問題。首先，吐絲不穩定，加工到最后小圈難以集卷。對于圈型質量問題，主要與吐絲管磨損、吐絲張力、吐絲溫度和夾送輥的夾持壓力控制等因素有關。大規格盤條試制中出現的圈型問題，是由于盤條脫離減徑機后自身質量較大，需要吐絲機前夾送輥、吐絲機尾部升速到足夠大才能順利完成吐絲動作。將吐絲機超前率設定的1.10%調整為1.04%，吐絲機前夾送輥拋鋼前超前系數由1.1%調整為1.7%，拋鋼后超前系數由1.2%調整為2.5%，經過調整盤條尾部能夠順利集卷。其次，成品表面劃傷問題。由于吐絲機前夾送輥出口彎管采用導管結構，軋件在下彎過程中與接觸料摩擦加大，極易產生劃傷，后期計劃改為分體式帶滾動導輥結構形式。最后，成品打包錯層問題。由于采用尺寸為165 mm×165 mm×11 700 mm 的坯料，集卷盤條在C 型鉤打包后長度超過2 m，錯層嚴重。調整托盤下降速度，優先在集卷筒內接鋼后手工下降，這種方式只能緩解錯層，不能根治，計劃減少坯料長度，由11 700 mm 改為10 500 mm 再進行試驗跟蹤。

4 結語

經過不斷實踐，解決了高速線材生產線Φ20 mm規格線材盤條吐絲尾部小圈、尺寸精度波動大、軋件難咬入的問題，產品能夠滿足客戶需求，同時摸索出生產大規格盤條的成功經驗。但是，對于成品表面劃傷、成品錯層的控制仍需改進提高，以滿足不同鋼種的生產需求。