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一中轧机组在特钢生产中的重要意义与应用解析论文

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  关键词:中轧机组,特钢生产,延伸系数,孔型

  高速线材连轧机的基本组成由粗轧、一中轧、二中轧、预精轧、精轧机、减定径机组组成,而中轧机组作为承前启后的重要机组,作用尤其明显。其中,一中轧既要承担大的变形与延伸,弥补粗轧氧化铁皮厚不能大压下导致打滑的变形不充分,又要为预精轧提供标准规矩的下限料型,减轻轧件在通过预精轧时因温度较低变形与延伸的不稳定性,同时还要为预精轧机组在成品过满时不断缩料而提供空间余量,因此,其在整个生产中的作用和影响是举足轻重的。如果控制不住出料的截面积,不但影响后道工序的缩料难度和质量隐患,还会带来各种轧制缺陷或堆钢发生,大幅降低生产效率,尤其在生产特钢品种时尤为突出。所以,一中轧生产过程细节的优化对改善轧制顺畅与质量提升有着重要的意义。

一中轧机组在特钢生产中的重要意义与应用解析论文

  1一中轧机组料型控制原则

  一中轧孔型系统一般都是椭圆-圆孔型配置,此孔型系统需要关注以下特点:

  (1)延伸系数小,通常延伸系数不会超过1.30~1.40。

  (2)轧件在圆孔型中的稳定性差,对导卫的结构稳定性和与料型公差配合要求很严格,圆形孔型对来料尺寸波动适应能力差,易出现断续耳子。

  (3)对料型与机架间速度调整匹配要求高。

  前文中介绍中轧机组的作用与使命,既要肩负大的压下与延伸,又要保证为预精轧提供通长尺寸一致的料型,所以,中轧主要任务就是控制料型截面积,并且生产特钢要控制下限,如果卡不住料型截面积,大的供料将会对后续预精轧乃至精轧、减定径带来沉重的负担,导致来料吃不下,各架次过充满,很容易导致各种质量隐患。尤其特钢生产中,因钢种的特性原因,无论变形抗力与宽展量都要是普钢的1.2~1.5倍,因此,同样架数的机组,普钢与特钢要得出同样的成品尺寸,成前孔至粗轧孔型的充满度是有明显差异的。过充满的料型在轧制过程中的质量风险可想而知,尤其在高速的预精轧、精轧、减定径区必须避免出现这种情况,因此在料的压下延伸分配原则上更要认真对待。通常情况下,粗轧可以大压下变形,因钢坯温度高塑性好,但又因氧化铁皮厚、摩擦系数小,采用大压下易打滑,稳定性差,所以粗轧机组不宜采用大的压下变形。坯料到达中轧时,温降不明显,表面氧化铁皮已在粗轧区脱落,轧制速度相对不快,此时最宜采用大的压下变形,将料型一步控制到位。如果此时控制不下料型尺寸,随着轧件温度不断下降,到二中轧、预精轧、精轧机时轧件温度已不适宜采用大的延伸,否则对轧件的稳定性和辊环的磨损老化都会带来很大影响。所以,中轧卡住料型具有核心意义,其影响着整条线的生产稳定。即使在轧制特钢时各架次孔型充满度都很大,也要侧重中轧机组的压力,尽量减轻预精轧的负担,为轧制过程中缩料提供空间。

  一中轧在大的压下,孔型的充满度基本要在98%~99%,第一架和最末架为保证易咬入和供料的标准可控制在95%以上,粗轧区尽量控制住料(根据钢温透烧情况和氧化铁皮薄厚,尽量下限控制出料尺寸)、中轧最大极限卡住料(必须按尺寸下限控制末架料型,且稳定标准,成品架料型椭圆度不大于0.5mm)、预精轧宽松稳定住料(预精轧一般都是活套轧制,料型如果过充满,活套起伏过程中或轧制线有偏差极易轧件与导卫衬板产生摩擦,产生划伤带来质量隐患,所以,中轧必须按下限供料,为预精轧减轻压力,避免隐患存在,提供缩料空间,孔型充满度一般控制在93%~96%)、精轧机、减定径不要随易调料(不允许在生产过程中随意调整任一架次料型,特殊原因如换辊、孔则需要验铅棒,正常生产中只允许微调第一架料)。

  2微张力控制与电流控制对中轧料型变化的影响

  张力控制的目的是使粗、中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行轧制。然而在高速线材生产中,尤其轧制特钢时,不同品种、不同温度下的特钢变形抗力与宽展差异很大,完全依靠微张力是很难保证中轧各架间的秒流量状态的稳定性,因此,一般采用“电流-速度”间接微张力控制法。该方法的基本原理为:张力的变化是由线材的秒流量差引起的,而调整轧机的速度能改变秒流量,以达到控制张力的目的。通过相邻两轧机的上游轧机电机的转矩进行检测,形成钢坯内张力大小的实际电流柱状图,与设定的张力给定值比较偏差,通过速度调整弥补力矩差,使两架轧机之间轧件在微张力状态下平稳运行。

  在中轧阶段,要充分利用金属在较高温度下变形抗力小和塑性较好的特点,速度相对也不快。在中轧采用大压下延伸、近乎100%的孔型充满度现状下,要求必须保证各机架间速度匹配的稳定,导卫与料型匹配标准。如果有堆拉现象,极易造成耳子或堆钢的发生。中轧机组微张力控制在轧制普钢过程中比较实用,其原因包括钢种单一、成分相近、非常稳定。操作人员操作的熟练程度及有关数据设定的准确性,也是保证各机组微张力控制正常工作必不可少的条件[1]。根据实际经验,轧制特钢时,因品种的多样、温度、成分、变形抗力、宽展等差异很大,轧制过程中微张力系统自动调节较为频繁,导致中轧机组不可能保持稳定的轧制状态,因此,一般特钢生产厂除验车、更换孔型时投用微张力,正常生产过程中基本不使用,而是采用速度-电流力矩方法调整中轧机架间的轧制状态,实践证明其具有稳定、实用的特点。实际过钢状态下1~6架架次间的电流反馈(粗轧)如图1。实际过钢状态下7-12架架次间的电流反馈(一中轧)如图2。通过与岗位人员观察过钢时的现场反馈,用速度-电流力矩的调控方法更加快捷、稳定,完全可以达到机架间无张力状态。

  3中轧头道孔型与料型咬入的影响

  一中轧主要使命就是卡住料,一般布置都是6架或8架,然而通过仅有这几架轧机既要弥补粗轧的料型变形不足、自身的变形要求,还要兼顾为下道机组减轻压力,所以必须按下限尺寸供料,因为下道机组过充满带来的后果是非常严重的,除了一连串的质量隐患还会导致堆钢。所以,既要严格分配每架孔型的吃料任务,又要考虑第一架和成品架的特殊性。

  第一架如果过充满意味着咬入将非常困难,如果降低充满度则会增加其他架次的负担,本身其他架次充满度也很高,通过实验测算,重新分配一中轧各架充满度,降低第一件孔型和成品孔型充满度至95%,增加中间架次孔型充满度至98%左右,此时咬入有所改善,针对轴承钢、马氏体铬不锈、合工钢、高速工具钢、气阀钢等仍然咬入困难,此时需要通过改善其他影响咬入的因素来提高咬入状态。

  (1)粗轧来料料型控制。不允许过充满,椭圆度小于2mm,中轧前剪子,适当增加剪切长度,原则上要切净头部不规则料型区域。

  (2)头部温度的控制,钢坯在加热炉头部温度要高于中后部20℃~40℃,保温辊道罩子关闭,提高轧件头部塑性,粗轧、中轧全程自动躲头上水。

  (3)辊道动力保证,通常情况粗轧与中轧是连在一起,中间带曲柄剪的布置形式。也有粗轧与中轧之间有50~60m的保温辊道,这种形式要确保辊道动力充足,给足轧件进入第一架孔型的水平推力,提高咬入机率。

  (4)第一道孔型表面粗糙度相对其他孔型要提高,至少25μm以上,增加摩擦力便于咬入。

  (5)适当降低中轧轧制速度,待咬入后立即恢复。

  (6)增大第一道轧辊工作辊径。通过孔型优化,降低轧辊消耗,提升产品质量[2]。

  4中轧成品孔的设计与控制

  中轧孔型作为过程孔型,主要作用是延伸,孔型设计一般采用中间一段圆弧两端切线,切线角基本在25。~35。之间,这样设计优点是即使孔型充满度很高也不容易出现耳子,因为对角线宽肥,易于调整压下,对岗位的调整难度要求不高。缺点是由于对角线宽肥,得出的料型椭圆度大、不标准。虽然作为过程孔型可以,但作为给二中轧、预精轧供料是不合格的。根据生产实践经验,一中轧区成品料型椭圆度大,对二中轧尤其是前几架的咬入状态和活套的稳定影响很大,所以,一中轧的成品孔型虽然属于过程孔,也要尽量接近成品孔设计控制。切线角至少要比过程孔切线缩小7。~10。,料型趋于标准圆形。缺点是要勤观察,发现宽度增料时,要缩控前面架次的来料尺寸保证成品的标准料型尺寸。否则,易出现耳子。通常规定岗位操作工每2小时取一次该成品架飞剪剪切的料头用卡尺测量,按国标二组控制,确保供料的标准。

  中轧出口料型的不规范还会影响到高线盘条成品的剪切圈数,造成头尾剪切圈数增加,产品成材率下降[3]。尤其在特钢生产中,钢的成分很复杂,变形稳定性差,只有把控住每个区域机组的成品料型标准,以点带面,集体做功,才能影响最终成品的料型标准与稳定。所以,不要因为离成品远,料型控制就可以粗放控制,随着离成品架次的不断接近,要求料型的精细调整就要越高。没有系统地、循序渐进地规划控制,单靠最后某几架孔型来完成稳定标准的成品料型是不可能的,也是不会长久的。

  虽然按孔型的单个具体用途可分为延伸孔型、成型孔型、成品前孔、成品孔,完全可以根据整个轧线的具体情况,将区域按上述功能划分,合理有效地控制各区域点。一般把二中轧、预精轧作为缩料区的原则不能变,除了此区域孔型充满度适中,缩放空间大,易于调料,更重要的是离成品架次距离适中,对成品前各架料型状态影响不是很大,通过精轧机组缓冲区递进影响成品尺寸,效果直观,又保持了原有稳定状态,相对比较科学。

  5中轧大的变形对孔型、导卫的要求

  大的压下延伸,对孔型新旧和导卫调整的精度要求都要提高,因为在孔型近乎完全充满的情况下,导卫的对中如果不精确,很容易造成单面耳子,对下道孔型的咬入会带来困难,也会造成折叠的产生,极易导致咬入状态的不稳定甚至堆钢。所以,导卫对中既要精确,还要牢固。经分析,中轧区辊缝调整不当会使轧件在孔型中出现欠充满或过充满,出现过充满时轧件容易产生耳子,在进一步扭转及后续轧制过程中容易造成表面折叠[4]。导卫导辊开口度与料型的间隙配合不能大于0.5mm,应夹持作用,否则会导致轧件的扭转,形成双面机翼翅膀状薄耳子,易发生堆钢事故。要严格控制孔型过钢量,根据孔型表面粗糙度和料型的不规则程度定量单孔产量,超量及时更换,新老孔型吃料能力差异很大,老孔型因其侧壁斜度的磨损导致轧出料型很不标准,并且头部易带钩,影响进入下架的咬入质量,容易堆钢发生。所以,在实施大的压下区域,孔型表面质量和导卫与料型配合情况是重中之重。

  6轧件切头、切尾的重要性

  轧件头尾在咬入和脱槽瞬间是无张力的,一中轧在孔型高充满的控制要求下,头尾会产生100~300mm耳印或耳子,为保证轧件为下道次提供高质量料型,必须在线切除掉这些缺陷,如果料型带耳朵进入下道次轧机,不但影响咬入状态,也易产生堆钢,不规则的料型也会对下道次导卫有一定的损坏隐患,质量隐患增大。因此,各机组衔接处的飞剪必须投入使用,才能保证料型标准可靠。有的钢厂为提高成材率常常关闭飞剪切尾功能,尾部的机翼状耳子对导卫的伤害是非常严重的,会大大降低导卫的使用寿命的,质量隐患增大。导卫开口度被撑大或尾部碎铁皮将导卫通道塞满,轻者导卫失效,严重时导致堆钢轧废。所以,飞剪切头尾的功能需要投入使用。

  7结束语

  在特钢生产中,一中轧的核心任务就是卡住料,要最大限度把因钢种、温度转换带来的多余的宽展增料在一中轧消化掉,以下限的尺寸控制成品料型截面积,为后道次孔型减轻压力,通过上述实践管控措施,可以提高生产效率和降低质量风险,为特钢生产提供参考依据。

参考文献

  [1]雷虎,王丽,赵志新.高速线材轧机微张力控制工艺的优化[J].包钢科技,2017,43(3):26-28.

  [2]刘松,裴朝农,邓保全,等.安钢高线粗中轧孔型优化[J].甘肃冶金,2022,44(1):71-72+76.

  [3]刘伟云.安钢高线粗中轧料型优化[J].金属制品,2010,36(3):58-59+62.

  [4]张涛.高线中轧区折叠原因分析及预防对策的研究[D].武汉:武汉科技大学,2016.


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