PDF《第22卷 ·第 3期》

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0 0 5年 6月 ・ 第22卷 ・ 第 3期 J un e

2 00

5 Vo1 .

2 2 No.

3 轧EEL R 钢LLI NG ・

1 5 ・ 棒材粗轧机组无孔型轧制技 术的开发 与应用肖国栋 ,姜振峰 ,李子 文 ,刘京华 (

1 . 新疆 八一钢铁股份公 司,新疆 乌鲁 木齐

8 3

0 0

2 2 ;

2 . 新疆八 一钢铁集团公司 ,新疆 乌鲁木 齐830022;

3.首钢集团公司,北 京100041)摘要:通过对无孔型轧制 的工业试 验和技术分析 ,得 出无孔 型轧制可 在大间距 轧机上 实现 ,脱方 控制 的 关键 点是 导卫控制和宽展控制 ,翻平 宽展能使轧件产生 圆弧钝 角 ,避免 了应力集 中和裂纹 ,采用无孔 型轧 制具有可 统一 坯料 、提高轧辊寿命

2 ~4倍 、降低能耗

6 %~7 %等优点 . 关键 词 :棒 材 ;

无孔型轧制 ;

翻平宽展 ;

变形 规律 ;

压下规程 中圈分 类号 :T G

3 3

5 .

6 2 文献标识码 :A 文章编号 :1

0 0 3―9

9 9

6 (

2 0

0 5 )0 3―0

0 1

5 ―0

3 De v e l o p me n t a nd a p pl i c a t i o n o f g r o o v l e s s r o l l i ng t e c hn o l o g y of b l o o mi ng m i l l f o r ba r XI AO Gu o - d o n g ,J I ANG Z he n . f e n g ,LI Zi ― we n , LI U J i n g ― h u a

3 (

1 . X i ~i a n g B a y i I r o n&

S t e e l C o . ,L t d . ,Wu l u mu q i

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2 2 ,C h i n a ;

2 . X i ~i a n g B a y i I r o n&

S t e e l G r o u p C o r p . , Wu l u mu q i

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2 2 ,C h i n a ;

3 . S h o u g a n g G r o u p C o r p . ,B e i j i n g

1 0

0 0

4 1 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :Th e a n a l y s i s of t he a p p l i c a t i on of g r o o ve l e s s r o l l i ng t e c h no l o gy pr o v e s t h a t g r o o v e l e s s r o l l i n g c a n be S UC ― c e s s f u l l y r e a l i z e d i n t h e b i g ― d i s t a n c e mi l l s .Th e k e y p o i n t o f o f f ― s q u a r e c o n t r o l i s t h e c o n t r o l o f g u i d e a n d t u r n o v e r s p r e ad,o f wh i c h t h e t u r n o v e r s p r e a d c a n h e l p r o i l e d p i e c e t o f o r m a r c o b t u s e a n g l e . Th e a p p l i c a t i o n o f g r o o v e l e s s r o l l i n g c a n s i mp l i f y t he b i l l e t s, i n c r e a s e t he r ol l l i f e

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4 t i me s a nd r e du c e e ne r g y c o s t by

6 t o

7 p e r c e n t . Ke y wo r d s: ba r ;

gr o ov e l e s s r o l l i ng;

t ur n o ve r s p r e a d;

de f o r m a t i o n r ul e;

r o l l i n g r e g ul a t i on

1 '

前言

4 0余 年来 ,无孔型轧制技术通过国内外 钢 铁企 业 的不 断实践 ,取得很 大 进展 ,并 已成 为能 优化 棒线 材生 产 的轧制 技术 .无孔 型轧 制 只需改 变辊 缝 即可调 整轧 件 的断 面尺 寸 ,使轧 件受 力简化,变形 均匀 ,并可改善轧 材 的表 面质 量 ,对不 同坯料 和 轧制 程序 的适 应性 很强,尤 其 是棒 材生 产存在 产 品规 格多 、坯料不统 一 问题 ,采用 无孔 型轧制 可 获得 明显 的经 济效 益.2设备布局和工艺特点新疆 八一钢铁股份公司棒材连轧生产线于1997年从 意 大利 D ANI EL I 公 司引进 投产 .整套 连 轧机 由粗 轧 、中轧和精 轧各6架平 立交 替 卡盘 式短 应力线轧机组成,采 用断面为120mm *

1 2

0 mm、1

5 0 r am *

1 5

0 mm,长10m的连铸坯,主要产 品为1O~~

4 0 mm 圆钢和带 肋钢筋,最 高轧制速度 为18m/ s ,设计生产能力30万 t / a , 目前 已达到70万 t / a ,生产工艺流程如图1所 示.粗轧机 组长12.5m,相 邻轧 机 中心距

2 .

5 m,

6 # 轧机 距7#轧机 中心 距6m.1 #~6 # 轧机孔型设计 为箱一方 一六角 方 一圆 一椭 圆 一圆孔 型 ,如 图 2所 示.3试验研究和生产应用3.1试验方案 制定 与实 施1999年 4月 ,小 型材 厂首 先在

1 #、2 # 轧机上进 行 无孔 型轧 制试 验并 取得 成功;

根据 其变 形 规律 ,该技术于2000年 1月 又在

3 # 、4 # 轧机 上试验成功 ;

在 此基 础上 ,利用 现场 采集 的大量 数据,对宽展计算和导卫参数进行了设计修正,收稿日期 :2

0 0 4―1 0―1

5 作者简介 : 肖国栋 (

1 9

6 5 一) ,男(汉族 ) ,山东人 ,高级 工程 师,总经理 ,硕士. 注 :本研静 】 项 目获新疆 维吾 尔 自治区科技 进步二等奖 . 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

1 6 ・ 轧钢2005年 6月出版 图1工艺平面布置图1一上料 台架 ;

2一步进式加热炉 ;

3一粗轧机组 ;

4―1 飞剪 ;

5 一中轧机组 ;

6 ―2 飞剪 ;

7一精轧机组 ;

8一穿水冷却线 ;

9 ―3 飞剪;

1 0一冷床 ;

1

1 一对齐辊道 ;

1 2一定尺摆剪 ;

1 3一链式运输机 ;

1 4一打捆机 】 5一成 品称重 装置;

1 6一成 品收集 台架;

1

7 一定 尺收集输 送装 置i图2粗轧机组孔型示意图2000年

1 1月在

5、6 轧机上进行无孔型轧制试验,再次 取得 成功 .

3 .

2 轧件断面和 轧 制参数 设计 根 据小 型材 厂设 备 的实 际状况 ,为提高 其轧制稳定 性 ,采 用矩 一方 轧法在粗轧机组1~6道 次进 行 了无孔 型 轧制 ,轧件断面形 状见图3.根据现 场实 测 的轧制 参数 ,采用回归 法建立

4 5

6 图3粗轧无孔 型轧制断面形状示意图1了适用 于小 型 连轧机 无孔 型 轧制 的宽 展计 算公 式和稳定 性条 件 的计算 公式 ,总结 出各 道 次的压 下变形规 律 ,进 而制订 出合 理 的压 下 、调整 规程 . 其 中根 据Z. Wu s a t o w s k i 宽展模型建立了相应宽展 系数 表达式 : p 0.

9 1

3 8'

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叩一 n 4柚式中,叫 为相对宽展指数,叫 =1

0 一.・豫d;

n为温度 系数 ;

c为轧 制速度修正系数 ;

d为钢种修正 系数 ;

e为轧 辊材 质 和表 面加工状 况 的修 正 系数 . 表 1为 小型材厂典型的轧制参数.可 以看出,最 大压下率达43%,最 大轧前高度比达2.12,远远 突破 了常 规极限值

1 .

5 ,且 咬人 角按最小辊 径计 算.3.3导卫 装置 设计 和布 局 国外 无孔型轧 制强调使用贯通型导 卫.2J,即前后 导卫 用 与轧机 辊缝 值相 当的贯通 板 相连 成整体,以 防止轧 件窜 移脱 方 、扭 转 .但 这 种导 卫 更换 复 杂费 时 ,磨损 快 ,轧 件尺 寸不 易控 制 .本 次试 验设 计 了一 种前 后分 体布 置 、更换 和换 槽非 常 方便 的导 卫装 置 .这种 导卫 耐磨 损 ,可 防止 轧件窜移 、扭 转和脱 方 .设 计特 点是 :人 口导 卫有 表1八钢小型连轧机的无孔型 轧制参数轧制道次 轧件高度/ r am 轧件宽度 / r am 轧前高宽 比 压下率/ % 咬入角/( . ) 轧辊直径/ m m

1 5

0 1 O

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1 2

6 9

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2 7 西5

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5 O

5 西5

4 0/ ~4

9 0 a _ 珥9 0/ ~4

4 0 a _ 珥5 0/ ~4

1 0 a _ 珥9 0/ ~4

4 0 a _ 珥7 O M

2 O = . 维普资讯 http://www.cqvip.com 第22卷・ 第 3期 肖国栋等 :棒材粗 轧机组无孔型轧制技术 的开发与应用

1 7 直线 段部 分 的间 隙较小,不 给轧件扭 转的空间,而且 直 线段 较长 ,接 近变 形区,直线 段部 分镶 人 耐磨 合金,可保 证较 高 的尺 寸稳定 性 ,有 效地 防 止脱 方 发生 ,使 用寿命 大 幅度 提高.设 计 时还 要使出口导卫 的扩 张角 度尽 可能 大 ,形成 对轧 件出入口导 卫的包绕状,从 而可有效地防止轧件窜移.对于高宽 比较 大的

4、6号轧制道次,使用 滚动 导卫 .滚 动导 卫设 计 上采用 了滑动 +滚动+滑动 组合 摩擦 的方 法 ,耐 磨块 部分 可深 入轧 辊的辊缝 之间,使 其在 轧制 方 向上保 持 最佳 的导 辊间隙.3.4宽展 分 析和 角部 变化 特点 有研 究认 为 ,无孔 型 轧制 中轧 件 的棱角 反复受到 平辊 轧制 ,棱 角处 变尖,可能 发生 裂纹 和折 叠J.这 一点 在国内外轧钢界都有争论L4J,据 此在试 验 中给 予 了高度 重视 .首 先从 宽展 理 论上 分析 ,平辊轧制时轧件的宽展主要由滑动宽展Ab

1、翻平宽 展Ab2和鼓形 宽展Ab3共3个部 分组 成J,如 图 4所 示..-一6―――一 f I 圈4无孔型轧制觅展的构成滑动宽 展是 被变形金属在轧辊的接触面上,因产 生相对滑动而使轧件增加的量 , 以6表示.翻平 宽展 是因接触 摩擦力而使 轧件侧面金属在变 形过 程中翻转至 接触 表面,使轧件 宽度 增加 , 增加 部分以Ab2表示.鼓形 宽展 是轧件侧面变成鼓形 造成 的宽展 量,用Ab表示 . 显然轧件 的总 宽 展量 为:Ab= A b

1 +A b 2+ A b

3 . 无孔 型轧 制时由于翻平 宽展的存在 ,使 轧件 4个棱 角 的位置 每道 次都在变 化 .实践 证明,由 于翻 平宽 展和 鼓形 宽展 的作 用 ,经 过平辊 轧制的轧件,角部 由圆弧 和直 线构 成 圆边钝 角 .这 种圆角可避 免 应力 集 中和产 生裂 纹 .通过 对不同钢 种轧件的检测 结 果得 出 ,单鼓 形轧 件的4个 角 始终 大于

1 3

0 . ,双 鼓形 轧件的4个 角始终大于120.,相当于角部 有半 径大于10mm 的圆角过 渡.生产 中多次对20Mn S i 、4

0 C r Mo 、6

0 S i

2 Mn 等钢种 的粗轧试 样 和成 品进 行检 验 ,未 发现 因无 孔 型轧 制 而产生 的裂 纹 ,与 国外 的研究相符LlJ.同时 由试验 得知,无孔 型轧 制 时轧件 的 表面层 变化比椭 圆 一圆孔型 轧制 更为 均匀 ,表 面层 厚 度分 布均 匀有 利于减 少表面裂纹 的形 成 .此外 ,无孔型轧制 没有孔型侧 壁的限制,氧 化铁皮脱落干净,在 提 高钢材 表 面质量 方 面无 孔 型轧制 优 于孔 型轧制 .

3 .

5 轧机 间距 取得 的 突破 摩 根公 司 和布兹 波 罗公 司设计 的紧凑 式无 孔型轧制轧 机 中心 距为1.22mJ,P OMI NI 公 司设 计 的无孔 型轧 制 的轧 机 中心 距为1.5m.而本次试验的轧机 中心 距为2.5~6 .

0 m.打破 了通 常认 为 的无孔 型轧制 技术 适合 在 紧凑 式布 置轧 机上 应用的局 限.4结语新疆 八一 钢铁股份公司小型材厂自1999年 4月 开始进 行 无孔 型轧 制试 验并逐步转 入生产以来,共 生产O1 0~~

3 2 mm 带肋钢筋和圆钢

3 0

0 余万 吨 ,钢种 有20Mn S I 、Q

2 3

5 、4

5 、6

0 S i

2 Mn 、

2 0 Ni

2 Mo A、4

0 C r Mo A、6

0 S i

2 c r A 等建 筑和工业用钢 ,产 品质 量 均达 到或 超过 国标 要求.取 得了较好 效果,其 中轧 辊使用寿命提高了2~4倍,加热 炉燃料消耗减少约6%,轧 制能耗减少约7%,而且 多规格产品可共 用坯料,大 幅度提高了轧 机作 业率 ,取得了显 著 的社会 和经 济效 益.参考文献:[1]C o l i n R o y .A l f r e d R.L e g e r .e t .Mo r g a n s C o mp a c t Mi l

1 . D e . s i g n P a r a me t e r s ,A p p l i c a t i o n a n d Op e r a t i o n a l B e n e f i t s [ J] . I r o n a n d S t e e l E n g i n e e r ,1

9 8

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