解说热轧粗轧机自动宽度控制系统设计与实现

[摘 要]为了提升产品力学性能、尺寸、表面质量等指标，以及拓宽产品规格，需对车间Φ550粗轧机工艺系统进行工艺优化、改进，以实现产品质量和生产规格的升级。

[关键词]棒材 ；孔型；导卫；轧辊；优化

中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0037-01

1 前言

莱钢特殊钢厂小型车间在2002年进行了合金钢棒材半连轧改造，产线设计年生产能力为35万吨，主要品种有碳结、合结、齿轮、轴承、锚链等。

近年来，国内外钢铁市场对优钢的力学性能、尺寸、表面质量等指标的要求进一步提高。为了适应市场变化，提升自身市场综合竞争力，小型车间主要针对Φ550粗轧机工艺系统进行工艺优化、改进，以实现产品质量、生产规格的持续升级，同时尽可能的降低生产成本。

2 采取的改善措施

2.1 孔型系统优化

小型车间原有的粗轧工序工艺为：三辊可逆式轧机进行往返轧制，设计为7道次，根据成品规格和各道次压下分配制度，孔型系统设计为两套箱型孔型系统（满足Φ20-24mm和Φ25-55mm两个规格区间），轧制道次为7道次，来料坯截面尺寸为180mm*220mm。

根据轧制规格大小的不同，在中轧部分进行孔型系统区分，分为两套轧制工艺。Φ24以上采用椭圆-圆孔型设计，Φ24以下的采用六角—方—六角—方—椭圆—方孔型。目前根据粗轧的压下分配制度，钢坯经过粗轧之后，下料尺寸为110mm*105mm方坯，然后进入连轧系统[1]。

目前，為满足市场需求，需实现规格下线拓展到Φ16mm，就必须对现有孔型系统进行优化。对于φ16～φ18mm规格产品，我们对中轧孔型工艺采用原有的六角—方—六角—方—椭圆—方孔型设计。经过计算发现，连轧第一道次延伸率为1.81，根据六角-方孔型系统变形特点，其常用延伸系数为1.4～1.6，由此可以看出粗轧压下制度分配不合理，下料尺寸过大。料型过大容易导致后一道次不易咬钢，且在连轧第一道孔型中容易产生过充满，料型可控性差，容易产生耳子从而导致折叠等过程废品，同时也加速了对轧槽的磨损。因此，需对原有粗轧工艺进行重新设计[1]。

就如何分配压下制度，提出两个方案：

方案一：选用180×220坯型，φ550轧机轧制七道，下料约□100方，中轧机组采用六角—方—六角—方—椭圆—方孔型，二、四、六立轧机出口采用扭转，下料约◇30，精轧机组采用椭圆—圆孔型。

方案二：选用150×150坯型，φ550轧机轧制九道，下料约◇68方，中轧机组采用六角—方—椭圆—圆—椭圆—圆孔型，下料约φ29圆，精轧机组采用椭圆—圆孔型（与方案一共用）。

经过对比分析，与方案二相比较，方案一对原有生产工艺改动较少，实现周期短，额外新增加轧辊费用较少，改造成本较低，并且和现有规格生产工艺的共用性较强。因此对粗轧的孔型系统采用方案一重新进行了优化设计，新工艺的下料约100方（95～98×104～108），延伸率为1.49，满足工艺要求。

2.2 导卫系统改进

550轧机导卫根据轧机特点，在线使用时需要四种横梁，即正面进口横梁、正面出口横梁、反面进口横梁、反面出口横梁；进口原导卫横梁在使用过程中主要存在两方面问题：一方面，正面进口横梁尺寸较大易出现拉丝和倒钢现象；另一方面，正面出口横梁尺寸设计不合理造成翻钢困难且不易调整，只能通过在横梁的工作面焊贴板的方式解决。对产品质量和生产效率产生了较大的影响。

为了解决这一问题，在结合了导卫设计原理和实际使用出现的问题，对现有横梁进行了改动。

首先对于正面进口横梁，由于轧制过程中前几个道次料型尺寸较大稳定性好，而后面各倒次随着尺寸的减小稳定性变差。为此，设计正面进口横梁时第一道次尺寸根据工艺料型和孔型确定；第三、五道次则在计算尺寸的基础上减少了4～6mm。这样保证了每一道次料型尺寸稳定。

其次对于正面出口横梁，由于第二、四道次料型短、断面尺寸大，按正常设计尺寸制作的横梁翻钢效果差而且容易出现弯头，当与翻钢板和辊环接触时造成拉丝。因此，在设计正面出口横梁时分别将第二、四道出口宽度尺寸减少了10mm和5mm，这样即可以减少贴板的麻烦又可以达到很好的使用效果。

2.3 冷却水系统改进

改进之前，Φ550粗轧机与连轧系统共用一套冷却水系统，水压小、水量不够，造成轧辊冷却效果较差，导致轧槽磨损较快料型难以保证，且易形成拉丝、压痕、辊印等废品。

为保证轧槽冷却效果，设计将原来的冷却水管路分开，新加一台水泵单独对φ550粗轧机轧辊进行冷却。同时，把原有冷却水管改为扁平喷嘴式环型水管，喷嘴的数量和喷射角度都经过了严格理论计算。改进后，每道孔型都能对应一条环型水管，水管上对称均匀分布着9个扁平喷嘴，通过这些改进大大增加了粗轧机冷却水的流量和压力，真正起到了的对轧槽的充分冷却和冲刷氧化铁皮防止粘槽的作用。这样既减少轧槽磨损，提高了轧辊使用寿命，又减少了因轧槽冷却不够造成的过程废品，提高了产品质量稳定性。

2.4 采用轧辊堆焊技术

在小型车间生产中，Φ550轧机承担着大部分压下量，轧辊磨损较快，磨损后易造成料型不稳定，产品质量难以保证；修复过程中又常因为局部缺陷而导致轧辊报废。对此，决定采用了轧辊堆焊技术。根据轧辊各道次孔型磨损的具体情况，有针对性地选择不同材质的焊丝和焊剂，采科学的工艺方法进行堆焊修复，确保轧辊使用寿命和过钢量的提高，从而实现了降低轧辊消耗和生产成本，提高产品质量的目的。采用轧辊堆焊前，轧辊过钢量4800t，采用了轧辊堆焊技术后，轧辊过钢量为8000t～10000t，轧辊使用寿命大幅度提高，降低了车间成本消耗[2]。

3 结束语

莱钢特钢小型车间Φ550粗轧机系统优化与改进改造后，粗轧机料型稳定，大大减少了过程废品，成材率比以前提高了0.6%；平均小时产量为75吨/小时，比以前提高了15吨/小时。同时工人的劳动强度大幅度降低，各项成本消耗指标降低，改造达到了预期的效果。

参考文献

[1] 王延溥.齐克敏 金属塑性加工学[J].北京，冶金工业出版社2010.

[2] 李曼云.小型型钢连轧生产工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，1998.163-171.

作者简介

作者简介：许锌（1990—），男（汉族），毕业于内蒙古科技大学，助理工程师，2012年在莱钢参加工作，从事特殊钢产品的轧钢工艺研发及其生产过程控制。