连轧大规格圆棒尺寸公差的控制

连轧大规格圆棒尺寸公差的控制

周敦世徐少春

Control of Dimension Tolerance for Heavy Bar

Continuous-Rolling

Zhou Dunshi and Xu Shaochun

(Daye Special Steel Corp Ltd, Huangshi 435001) 大冶特殊钢股份有限公司于1997年建成并投产的RR480HS×6(平

立)+RR464HS×4(平立)10架连轧生产线，主要生产Φ60～150 mm棒材，产品质量优良，但是，产品尺寸公差，特别是粗轧6道出成品的Φ130～150 mm圆棒尺寸公差不易调整和控制。本文对影响大圆棒尺寸公差的问题及所采取的措施进行了讨论。

1 大规格圆棒尺寸公差控制

1.1 坯料

连轧设计时，供坯要求参照横列式轧机的供坯标准，即方坯公差为240±7 mm 方、180±5 mm方，没有考虑连轧的特殊要求。

对于横列式轧机，上述坯料公差轧6～8道出成品对成品尺寸公差的影响很小，因为横列式轧机前几道次即能有效地消除坯料公差的影响。但是，连轧基本规律是保证秒流量相等，即：

V1S1=V2S2=……=V i S i=C(常数)

式中V i为第i架轧件出口线速度；

S i为第i架轧件出口截面积。

一旦坯料公差波动导致S1的变量超出微张力允许范围，使微张力的控制不能有效地调整轧件速度，从而产生拉钢或堆钢，所产生的轧件尺寸公差将影响下道次的轧制，并最终影响成品尺寸公差。这种影响通过6架轧机自动调整是难以克服的。

坯料公差对轧制过程和成品尺寸公差的影响程度就240±7 mm方坯而言，意味着坯料最大可为247 mm×247 mm，最小可为233 mm×233 mm，两者截面积差6 720 mm2，相当于240 mm方与210 mm×240 mm扁坯截面差。试验表明，在240 mm×240 mm坯轧Φ140 mm圆棒正常后，用同一组参数轧一条210 mm×240 mm

扁坯出Φ140 mm成品，扁坯平着咬入，测得轧制力矩电流波形和产品尺寸公差数据见图1、图2及表1。

图1 240方坯轧制力矩(电流)波形

Fig.1 Current curve of torque for rolling 240mm square billet

表1 210 mm×240 mm扁坯轧成圆钢的公差/mm

Table 1 Dimension tolerance of 140mm round steel rolled from 210 mm×240 mm flat

billet/mm

注：每隔1m取测量点一个。

图2 210 mm×240 mm扁坯轧制力矩波形

Fig.2 Curve of torque (current) for rolling 210 mm×240 mm flat billet

从轧制力矩波形可以看出，210 mm×240 mm坯轧制时机架间出现了较明显的拉钢现象，导致整支成品有1/2超负公差标准(1.3 mm)。

在实际生产中，初轧坯经常有严重超上述公差的情况，240 mm方坯实际尺寸有时可达206 mm×224 mm。这种超公差的坯料被轧制成成品时就会产生如图3、表2的情况。

图3 钢坯超差时轧制力矩(电流)波形

Fig.3 Curve of torque (current) for rolling billet of out-of-tolerance

表2 150 mm圆钢的超差坯轧后的尺寸公差/mm

Table 2 Dimension tolerance of 150mm round steel rolled from out-of-tolerance

billet/mm

注：圆钢尺寸公差Φ150±1.3 mm，测量距离500 mm。

1.2 张力控制

生产线的微张力控制是引用西门子公司的力矩电流法控制张力的标准软件。该软件在计算各

架张力时，采样时间是以机架负载电流大于零为起点，其缺点是，如果发生钢坯经常性地在初始机架咬入不良，程序运行就会与实际情况不一致(如图4)。

图4 程序采样方法示意图

Fig.4 Schematic of program sampling method

根据软件运行要求，轧件咬入良好时，采样计时从t2开始，通过时间T1，取电流值I1′，t3时下架咬入，通过时间T2，取电流值I2。I2＜I1′，实际情况是前后机架间存在拉钢现象。一旦咬入不良，则会从t1时刻开始计时，通过时间T1，读取电流值I1，因下架咬入情况相同，同上经过时间t2后，取电流值I2，这时I2＞I1，程序就会认为机架间存在堆钢现象，因而程序就会向着与实际情况相反的方向调整，造成机架间拉钢现象越来越严重。

此程序还要求设定一个不为零的张力初始值，设定的合理性将直接影响微张力控制的效果。

2 调整措施

2.1 坯料尺寸公差处理

解决坯料尺寸公差的影响，主要是加强坯料的精整，做到勤测。全面掌握坯料尺寸公差的分布情况。

2.1.1 超尺寸公差的坯料处理

对整条超尺寸公差的坯料，按报废处理，不许进入流程生产。对头、尾切口超公差范围的坯料进行修磨或切割，使其符合公差要求。

2.1.2 公差范围内的坯料

因为有第一架压下的原因，所以当坯料尺寸公差符合要求时，影响1～2架进而影响整个机组各架轧机间张力的主要因素是坯料的一架非加工面侧的尺寸公差，它决定着进入下架的坯料的高度，决定下架的入口轧件截面积，因而在初轧坯一架非加工面一定(主要考虑咬入)的情况下，现场主要采取控制一架非加工侧的坯料尺寸公差，将坯料尺寸波动不超过5 mm的坯料分类组批生产，以便于轧机的调整。

2.2 改善张力控制程序的运行环境

改善张力测试程序的运行环境，现场从改善咬入条件，优化张力初始设定两方面进行。

2.2.1改善咬入条件

(1) 初轧坯经过热剪切头后，剪口被压扁造成一侧尺寸减小，另一侧尺寸增大。尺寸大的两面作为接触面轧制时咬入较困难，因此在钢坯入炉时，通过炉后翻钢，剪口(尺寸小面作接触面)一律平放进炉。

(2) 实践表明，去除氧化铁皮，降低轧辊转速，有利于改善咬入条件。因而现场在保证高压水除鳞效果的同时，对新孔型轧制的初始阶段，要求轧机一律降速50%进行轧制。

(3) 此外，现场发现进入精轧的轧件，由于经过粗轧轧制，头部形状不规则，容易造成精轧的咬入不良，同样不利于程序的正常运行，因而现场要求进入精轧前轧件必须切头。

2.2.2 张力初值的设定

一般认为型钢连轧，微张力控制在9.8 MPa以下即可。POMINI专家认为张力控制在3N/mm2左右较合适。但生产结果表明张力初值设定在3N/mm2时，成品