无孔轧制技术

无孔型轧制 (grooveless rolling)

在没有轧槽的平辊上轧制钢坯和棒材的方法，也叫平辊轧制、圆边矩形轧制或无槽轧制。

方坯、方钢和圆钢一般都是在排列有各种孔型的轧辊上轧制而成。但这种轧法轧辊消耗和储备量大，换辊频繁，不仅严重地影响轧机生产率的提高，而且致使生产成本增加。为此，世界上许多国家研究在钢坯和简单断面型钢生产中，用无轧槽平辊代替粗轧机组和中轧机组中全部有槽轧辊进行无孔型轧制，仅精轧机组仍采用常规的孔型轧制法轧制并取得了成果。20世纪末曾先后在澳大利亚布罗肯•希尔(BHP)公司的棒材轧机上，美国拉克利德(Laclede)公司的线材轧机上及日本水岛厂的开坯轧机上进行了无孔型轧制工业性试验并获得成功。自20世纪80年代以来，日本和中国等国家在理论研究和实际应用方面取得了进展。日本川崎钢铁公司研究成功的棒材和方坯的无孔型轧制法，已投入工业生产，正在世界上一些国家的中小钢厂的轧制生产中推广应用。无孔型轧制正在较为广泛地取代常规的孔型轧制。

无孔型轧制技术不仅可以用于轧制碳钢，而且可以用于轧制合金钢；不仅可以用于钢坯生产，也可用于轧制方钢、圆钢和线材；目前已在初轧机、开坯机以及紧凑式轧机、半连续轧机、横列式轧机和连续式轧机等各种棒材和线材轧机上得到广泛应用。

同传统的孔型轧制法相比，无孔型轧制法有如下的优点：

(1)节约能源。采用无孔型轧制，可使轧机作业率明显提高，因而减少停炉时间，使加热炉的燃料消耗减少6％；无孔型轧制时轧件变形较为均匀，轧件内部产生的附加应力小，没有轧槽侧壁对轧件的作用力和轧槽周边辊径差对轧件引起的摩擦力的作用，因此轧制力比用常规孔型轧制减小5％～10％，可节约电能约7％。

(2)成品质量好。无孔型轧制可避免孔型轧制时轧辊与导卫装置错位、轧偏和过充满所引起的质量缺陷；无孔型轧制可使金属产生横向流动，有利于表面更新，因而可使表面上的发纹、裂纹等缺陷减少和表面层变化均匀，这对要求脱碳层均匀分布的产品非常重要；轧辊工作表面无速度差，金属与轧辊接触表面上的相对滑动较孔型轧制时小得多，因而没有轧辊的磨屑压在轧件表面上，这对生产作为拉丝坯料的盘条特别有利。因为压在轧件表面上的磨屑是造成细丝拔断的主要原因。由于拉丝盘条的质量改善，可使细丝拉伸机的生产能力提高6％，成本降低5.5％。

(3)成材率高，节约金属。无孔型轧制时轧件变形均匀，因而轧件头部和尾部形成缺陷的长度大为减小。由于切头切尾长度显著减小，从而可使成材率提高0.4％～1.0％；无孔型轧制时导板和卫板简单，它们的安装和调整要求不严格，并且轧辊的窜动对轧件变形也无影响，因此由卡钢等原因造成的中间轧废也相应减少；由于变形均匀，无内部缺陷的轧件所占百分比也比常规孔型轧制法要高。因此可以获得提高成材率和节约金属的显著效果。

(4)节约轧辊，轧辊复修简化。无孔型轧制时所用轧辊直径比常规孔型轧制所用辊径小，其差值为轧槽深度的2倍，从而使轧辊重量减轻；平辊轧制时因为没有辊环，所以辊身长度的利用率可提高20％～30％；轧件与轧辊接触处的轧辊工作直径相同，没有由于轧槽所形成的辊径差，轧件宽向没有辊面速度差，轧辊磨损大为减少且较均匀，轧辊复修量显著减小，轧辊寿命提高3～6倍；由于无孔型的轧辊可适用于各种规格的产品，相同的轧辊又可适用于不同机架，这又可使轧辊的储备量大为减少(减少约1／3)，从而使轧辊的管理大为简化；由于平辊不车轧槽，减少了轧辊加工的劳动量和费用。

(5)提高轧机的生产能力，降低劳动强度、劳动量和生产成本。无孔型轧制时，因为轧辊的共用性大，换轧产品时常常不用换辊，轧机调整也较为简便，从而可使轧机停工时间减少37％；换辊时，由于对轧辊轴向相对位置要求不严格，导板、卫板既简单也易调整，使换辊时间大为缩短；轧制时轧卡和中间轧废事故少，处理事故的时间也少。因此轧机的作业

率大为提高，从而显著提高轧机的生产能力，这对多品种小批量生产的轧机以及品种规格多的合金钢厂，效果尤为显著。此外，由于无孔型轧制道次变形量大，可减少轧制道次，缩短轧制节奏时间，也是使轧机产量提高的主要原因之一。

无孔型轧制在应用中尚有以下问题有待解决：

(1)因为无孔型轧制没有侧壁夹持轧件，易于造成脱方，严重时则不可能继续轧制；

(2)由于轧件角部重复地进行无槽轧制，故比较尖锐，有可能造成折叠缺陷；

(3)在全部由水平辊机架组成的连轧机上，两个机架间需要进行扭转翻钢，当轧件接触导卫装置时易出现刮伤，继续轧制则能造成折叠缺陷；

(4)为使无孔型轧制用于实际生产，需要设计防止脱方的轧制程序和导卫装置，这种导卫装置的设计应能防止轧件前后端弯曲、扭转脱方变形和刮伤轧件表面；

(5)在连续水平机架间需装设能够稳定扭转轧件的翻钢装置。

无孔型轧制的设计要点主要是要使轧件在两轧辊之间轧制稳定，轧件不发生翻倒或扭转，轧件横断面的对角线差或轧件横断面侧边的倾斜度不超过一定的限定值。因此需要准确地确定轧件的断面形状、尺寸及变形参数，同时也要确定轧辊入口方向导板间距与入口轧件宽度的差值。在采用无孔型轧制时，入口导板对轧件进入轧辊和在轧辊间轧制的稳定性起决定性的作用，必须合理确定入口导板与入口轧件间的间隙值。