棒材轧钢工艺介绍

2015-6-13
1 、多线切分各线间不均匀性原因分析 棒材轧钢车间一般采用18个道次进行轧制生产， 常规三切分工艺中第14道之前是普通的延伸孔型， 与切分各线之间均匀性关系不大。第14到16道与 切分各线之间均匀性有直接关系（第17道、第18 道为成品前道及成品道次，因已经切开，故与切 分各线之间均匀性无关），第14到16道孔型示意 图如图4所示。
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思考题： 1、轧制时采用切分轧制的优缺点有哪些？ 2、为什么圆钢轧制时不采用切分轧制？
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三、棒材多线切分生产工艺分析

切分轧制生产具有高产、低耗的特点，其中 多线切分对提高产量、降低主机电耗的效果更为 显著，但是由于多线切分时条形的不对称性，获 得各线之间均匀的条形成为切分生产过程中的一 个难点，尤其在对产品精度要求较高的情况下(如 在钢筋生产过程中要求负偏差接近国标下限时)， 多线切分各线之间的不均匀性更是成为生产过程 中的一大障碍。
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第15道次孔型两边条形中各线相对的独立体 (以下简称“单元”)的高度明显比中间单元的高， 而两边单元的宽度则明显比中间单元的要窄，这 是因为一方面须给第16道次留有宽展的余地，同 时第15、16两道次两切分楔的间距又须要保持相 近，因此宽展只能留在两边单元上。这样第16道 次两边单元既有宽展又有延伸，而中间单元变形 量很小，基本上没有宽展和延伸。所以，实际上 第16道次仍然是一个不均匀变形的轧制道次。
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与两线切分轧制相比， 三线切分轧制时，在预切 分和切分孔型中，轧件三 部分变形不对称，两边为 自由宽展，轧件中部受切 分楔的影响属于限制宽展， 轧件三部分在压下量相同 情况下，轧件中部有较大 延伸，两边由于为自由宽 展，由于轧件为一整体， 造成预切分孔型中轧件三 部分面积不相等。
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我公司轧机采用150(160)×150(160)×12000mm 的连铸坯为原料，生产Φ 12~Φ 40mm 的螺纹钢筋 和Φ 14~Φ 40mm 光面圆钢。Φ 12mm 的螺纹钢采用 四切分轧制； Φ 14~16mm 的螺纹钢采用三切分轧 制；Φ 18~Φ 22mm 的螺纹钢采用二切分轧制； Φ 22mm 以上的螺纹钢不采用切分轧制。 全线共18 架轧机，平/立交替布置（其中第16、 18 架轧机为平立可转换），呈单线连续式布置， 轧机布置在+5.0m 高架平台上。轧机最大轧制速 度18m/s。
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在这样的情况下，要保证各线之间高的均匀性， 其调试的难度很大，同时在轧件的对中性主要须 依靠导卫来保证的情况下，生产过程中要长时间 地保持条形的稳定也是十分困难的。 2 、新切分工艺 针对上述问题，经过分析讨论，设计了新的多 线切分工艺，新工艺的主要特点是在原预切分前 加了两组预切分孔型，并在各预切分孔型之间增 加了控制轧件宽度的立轧孔，同时对第 15 道预切 分孔型作了较大的改进，新工艺设计原理如图5所 示。
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四线切分轧制技术的核心是先完成并联轧件 的三切分，再完成并联轧件的两切分，通过这两 个步骤实现四切分的目的，可以简单描述为四切 分就是三切分与两切分的组合，五切分就是三切 分与三切分的组合。但是四(五)线切分轧制工艺与 传统的单线轧制工艺和二、三线切分轧制工艺相 比较在钢料控制、导卫调整、速度控制、轧机准 备等几个方面都有更大的难度。

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第一种孔型系统主要适用于精轧机组水平布置 的连轧棒材生产线，第二种孔型系统主要适用于 精轧机组带立辊(或者平立可转换)的连轧线，这种 孔型系统最大特点是可以实现无扭轧制。
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两线切分最大的优点是对称切分轧制，在预切 分和切分孔型中左右变形对称，轧辊调整相对容 易，轧制稳定，多使用于Φl6螺以上带肋钢筋的生 产，对于小规格带肋Φ10螺～Φ14螺钢筋，机时产 量低，一般不采用两线切分生产。 2、带肋钢筋的三线切分轧制 三线切分轧制在上世纪90年代国内唐钢棒材厂 首先实现Φ12螺、Φ14螺正常生产，其精轧机孔型 系统为平轧孔一立轧孔一预切分一切分一椭圆孔 一成品孔，见图2，当时这种孔型系统主要适用于 精轧机组带平立转化(或者K4为立辊)轧机。
图5
新工艺设计原理图
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因此，在这个道次中，即使三个单元之间切分 得不太均匀，也可以由后面第 13 道次进行二次切 分来补救。 通过了第11道和第12道的轧件，进入第13道时 的条形基本上是宽度合适、不均匀变型已经基本 消化的条形，这样的条形再经过第 13 道次的二次 预切分和第 14 道次对宽度的进一步整理，进入第 15道时其条型宽度及形状已与孔型完全匹配，而 第 15道孔型的轮廓与第 13道是基本相似的，所以 第15 道次已经基本属于均匀变型的轧制过程了， 即可以把第 14道次孔型的宽度设计得与第 15道次 的宽度接近。这样孔型本身对条型就有较好的扶 持作用，这样就解决了第 15 道预切分超负荷的问 题。
棒材轧钢工艺介绍（三）
棒材轧制中的切分工艺
一、棒材切分轧制技术的应用情况

近年来，国内陆续引进、国产化很多条 连轧棒材生产线，为提高生产水平、降低 生产成本、实现与炼钢热送热装能力匹配， 基本上连轧棒材生产线对带肋钢筋生产 1O 螺～ 22螺都实现了切分轧制，由最初的两 线切分到四线切分，甚至国内某厂最近实 现了五线切分轧制，说明中国作为带肋钢 筋的产量大国，切分轧制技术已经非常成 熟，达到世界领先水平。
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wenku.baidu.com、切分轧制的方法
为了充分发挥棒材轧机的能力，在棒材连轧生产中切分 轧制主要有两线切分、三线切分、四线切分和五线切分轧 制，每种切分轧制都有独特的孔型系统。 1、带肋钢筋的两线切分轧制 两线切分轧制是国内应用最广泛的一种切分轧制生产方 式，根据轧钢设备条件不同，为了提高孔型系统的共用性， 中轧机系统基本都是椭圆一圆孔型系统，但是，精轧机孔 型系统有两种形式： (1)菱形孔一弧边方孔一哑铃孔一切分孔一椭圆一成品 孔，见图1a (2)平轧孔一立轧孔一哑铃孔一切分孔一椭圆一成品孔， 见图1b
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切分后，轧件两边面积小于中部面积，而连轧的 秒流量相等原则被破坏，轧制不稳定，为了保证切分后三 线面积相等，这就要求预切分边部面积大于中部面积，所 以三切分轧制难度远大于两线切分生产，而这种孔型系统 在实际生产中存在一些问题，主要是： (1)预切分延伸系数大，一般在1．3以上，轧制负荷 大。 (2)方轧件进入预切分对中性差，导致3根成品之间尺 寸不均，轧制不稳定。 (3)切分道次切分楔磨损严重，换槽频繁，同时切分 道次切分楔很容易掉块。 (4)中轧机组圆轧件进入精轧机平辊轧制，轧机冲击 大，机械损害严重。
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如图4所示，第11道次 在平板上切出凹凸截面花 生型条形，此道次存在宽 度、两边单元尺寸均匀性 不易控制的问题。但与常 规工艺中第16道无法控制 宽度不同，第12道次是一 个能控制宽度的立轧孔型， 这样通过第12道次以后， 轧件的宽度已处于可控状 态，同时第11道次的条形 比较厚且切分楔的圆弧半 径较大。
图4 第14到16道孔型示意图
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在此工艺中，第 15 道次孔型的任务是在 平板条形上切出凹凸截面花生型条形，属 于严重不均匀变型状态，本道次轧制时宽 展量很大。因此，第 14 道次条形宽度须明 显小于第 15 道孔型。同时，第 15 道孔型本 身对轧件缺少对中扶持的能力，这是造成 多线切分各线之间不均匀性的主要原因。
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3 、改进后的效果 传统工艺中第14道条型的厚度取决于轧制规格 的尺寸，因此其厚度不可能设计得很小，而第 16 道次又必须保证能顺利切开，且为了减缓切分楔 的磨损速度、保持较长时间的稳定生产，其压下 量必须控制得很小，因此第 15道的负荷特别大。 新工艺把预切分的一部分由第 11及第 13道次分担， 使得各架轧机的负荷相对变得均匀，同时，由于 第 15道次的压下量减少后，也明显减缓了第 15 道 次切分楔的磨损速度，使第 15道次孔型能较长时 间地保持完好，有效地保护了第 16道次的切分孔 型，提高了轧机的作业率。
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3、带肋钢筋的多线(四线、五 线)切分轧制 四线切分轧制技术是在两线 和三线切分轧制技术的基础上 开发出来的。四线切分轧制工 艺是把加热后的坯料先轧制成 扁坯，然后再利用孔型系统把 扁坯加工成四个断面相同的并 联轧件，并在精轧道次上延纵 向将并联轧件切分为四个尺寸 面积相同的独立轧件的轧制技 术(图3)。
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由于孔型本身缺少对条形的对中扶持 能力，因此只能求助于导卫来帮忙。尽管 预切分(15道次)进口导卫普遍采用了 6辊(三 对立辊 ) 导卫来夹持轧件，但由于轧辊孔型、 导辊的磨损、第 14 道次条形尺寸的波动、 钢温的波动等原因造成了轧件条形与立辊 之间产生间隙；同时导卫安装出现细微的 偏差使得轧件进预切分孔型时对中性变差， 最终造成两边条形不均匀，从图4可以看出， 第 15 道次如果切分得不均匀，第 16 道是无 法纠正的。
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总之采用新工艺后，解决了预切分道次 不均匀变形、切分后各单元之间尺寸一致 的矛盾，为提高切分精度提供了工艺上的 保证。
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思考题： 1、切分轧制中采用多道次预切分有哪些优点？
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