連軋大規(guī)格圓棒尺寸公差的控制

1、連軋大規(guī)格圓棒尺寸公差的控制周敦世徐少春Control of Dimension Tolerance for Heavy Bar Continuous-RollingZhou Dunshi and Xu Shaochun(Daye Special Steel Corp Ltd, Huangshi 435001)大冶特殊鋼股份有限公司于1997年建成并投產(chǎn)的RR480HS×6(平立)+RR464HS×4(平立)10架連軋生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)60150 mm棒材，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，但是，產(chǎn)品尺寸公差，特別是粗軋6道出成品的130150 mm圓棒尺寸公差不易調(diào)整和控制。本文對(duì)影響大圓棒尺

2、寸公差的問題及所采取的措施進(jìn)行了討論。1大規(guī)格圓棒尺寸公差控制1.1坯料連軋?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，供坯要求參照橫列式軋機(jī)的供坯標(biāo)準(zhǔn)，即方坯公差為240±7 mm方、180±5 mm方，沒有考慮連軋的特殊要求。對(duì)于橫列式軋機(jī)，上述坯料公差軋68道出成品對(duì)成品尺寸公差的影響很小，因?yàn)闄M列式軋機(jī)前幾道次即能有效地消除坯料公差的影響。但是，連軋基本規(guī)律是保證秒流量相等，即：V1S1=V2S2=ViSi=C(常數(shù))式中Vi為第i架軋件出口線速度；Si為第i架軋件出口截面積。一旦坯料公差波動(dòng)導(dǎo)致S1的變量超出微張力允許范圍，使微張力的控制不能有效地調(diào)整軋件速度，從而產(chǎn)生拉鋼或堆鋼，所產(chǎn)生的軋件尺寸公

3、差將影響下道次的軋制，并最終影響成品尺寸公差。這種影響通過6架軋機(jī)自動(dòng)調(diào)整是難以克服的。坯料公差對(duì)軋制過程和成品尺寸公差的影響程度就240±7 mm方坯而言，意味著坯料最大可為247 mm×247 mm，最小可為233 mm×233 mm，兩者截面積差6 720 mm2，相當(dāng)于240 mm方與210 mm×240 mm扁坯截面差。試驗(yàn)表明，在240 mm×240 mm坯軋140 mm圓棒正常后，用同一組參數(shù)軋一條210 mm×240 mm扁坯出140 mm成品，扁坯平著咬入，測得軋制力矩電流波形和產(chǎn)品尺寸公差數(shù)據(jù)見圖1、圖2及表1。圖

4、1240方坯軋制力矩(電流)波形Fig.1Current curve of torque for rolling 240mm square billet表1210 mm×240 mm扁坯軋成圓鋼的公差/mmTable 1Dimension tolerance of 140mm round steel rolled from 210 mm×240 mm flat billet/mm測量點(diǎn)123456791011121314151618成品半圓+0.27+0.62+0.04-1.89+0.11-1.28+0.06-1.68-0.01-1.88+0.01-1.90+0.04-1.

5、95+0.04-1.74+0.03-1.55+0.15-0.68+0.14+0.10+0.12+0.15+0.16+0.09+0.10+0.57+0.05+0.36+0.05+0.46注：每隔1m取測量點(diǎn)一個(gè)。圖2210 mm×240 mm扁坯軋制力矩波形Fig.2Curve of torque (current) for rolling 210 mm×240 mm flat billet從軋制力矩波形可以看出，210 mm×240 mm坯軋制時(shí)機(jī)架間出現(xiàn)了較明顯的拉鋼現(xiàn)象，導(dǎo)致整支成品有1/2超負(fù)公差標(biāo)準(zhǔn)(1.3 mm)。在實(shí)際生產(chǎn)中，初軋坯經(jīng)常有嚴(yán)重超上述公差

6、的情況，240 mm方坯實(shí)際尺寸有時(shí)可達(dá)206 mm×224 mm。這種超公差的坯料被軋制成成品時(shí)就會(huì)產(chǎn)生如圖3、表2的情況。圖3鋼坯超差時(shí)軋制力矩(電流)波形Fig.3Curve of torque (current) for rolling billet of out-of-tolerance表2150 mm圓鋼的超差坯軋后的尺寸公差/mmTable 2Dimension tolerance of 150mm round steel rolled from out-of-tolerance billet/mm測量點(diǎn)135791113151719212325272931成品半圓南膀

7、北膀0.62-0.21.350.360.42-2.21.190.310.38-2.11.110.310.44-2.21.250.330.36-2.41.080.250.36-2.21.070.250.28-2.01.020.300.33-1.80.970.320.31-1.91.020.340.41-0.91.020.450.46-0.90.950.60.52-1.30.670.890.7-0.10.431.370.8-0.50.091.610.63-0.40.041.70.71-0.30.071.7注：圓鋼尺寸公差150±1.3 mm，測量距離500 mm。1.2張力控制生產(chǎn)線的微

8、張力控制是引用西門子公司的力矩電流法控制張力的標(biāo)準(zhǔn)軟件。該軟件在計(jì)算各架張力時(shí)，采樣時(shí)間是以機(jī)架負(fù)載電流大于零為起點(diǎn)，其缺點(diǎn)是，如果發(fā)生鋼坯經(jīng)常性地在初始機(jī)架咬入不良，程序運(yùn)行就會(huì)與實(shí)際情況不一致(如圖4)。圖4程序采樣方法示意圖Fig.4Schematic of program sampling method根據(jù)軟件運(yùn)行要求，軋件咬入良好時(shí)，采樣計(jì)時(shí)從t2開始，通過時(shí)間T1，取電流值I1，t3時(shí)下架咬入，通過時(shí)間T2，取電流值I2。I2I1，實(shí)際情況是前后機(jī)架間存在拉鋼現(xiàn)象。一旦咬入不良，則會(huì)從t1時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，通過時(shí)間T1，讀取電流值I1，因下架咬入情況相同，同上經(jīng)過時(shí)間t2后，取電流值I

9、2，這時(shí)I2I1，程序就會(huì)認(rèn)為機(jī)架間存在堆鋼現(xiàn)象，因而程序就會(huì)向著與實(shí)際情況相反的方向調(diào)整，造成 機(jī)架間拉鋼現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。此程序還要求設(shè)定一個(gè)不為零的張力初始值，設(shè)定的合理性將直接影響微張力控制的效果。2調(diào)整措施2.1坯料尺寸公差處理解決坯料尺寸公差的影響，主要是加強(qiáng)坯料的精整，做到勤測。全面掌握坯料尺寸公差的分布情況。2.1.1超尺寸公差的坯料處理對(duì)整條超尺寸公差的坯料，按報(bào)廢處理，不許進(jìn)入流程生產(chǎn)。對(duì)頭、尾切口超公差范圍的坯料進(jìn)行修磨或切割，使其符合公差要求。2.1.2公差范圍內(nèi)的坯料因?yàn)橛械谝患軌合碌脑颍援?dāng)坯料尺寸公差符合要求時(shí)，影響12架進(jìn)而影響整個(gè)機(jī)組各架軋機(jī)間張力的主要因素

10、是坯料的一架非加工面?zhèn)鹊某叽绻?，它決定著進(jìn)入下架的坯料的高度，決定下架的入口軋件截面積，因而在初軋坯一架非加工面一定(主要考慮咬入)的情況下，現(xiàn)場主要采取控制一架非加工側(cè)的坯料尺寸公差，將坯料尺寸波動(dòng)不超過5 mm的坯料分類組批生產(chǎn)，以便于軋機(jī)的調(diào)整。2.2改善張力控制程序的運(yùn)行環(huán)境改善張力測試程序的運(yùn)行環(huán)境，現(xiàn)場從改善咬入條件，優(yōu)化張力初始設(shè)定兩方面進(jìn)行。2.2.1改善咬入條件(1) 初軋坯經(jīng)過熱剪切頭后，剪口被壓扁造成一側(cè)尺寸減小，另一側(cè)尺寸增大。尺寸大的兩面作為接觸面軋制時(shí)咬入較困難，因此在鋼坯入爐時(shí)，通過爐后翻鋼，剪口(尺寸小面作接觸面)一律平放進(jìn)爐。(2) 實(shí)踐表明，去除氧化鐵皮，

11、降低軋輥轉(zhuǎn)速，有利于改善咬入條件。因而現(xiàn)場在保證高壓水除鱗效果的同時(shí)，對(duì)新孔型軋制的初始階段，要求軋機(jī)一律降速50%進(jìn)行軋制。(3) 此外，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)進(jìn)入精軋的軋件，由于經(jīng)過粗軋軋制，頭部形狀不規(guī)則，容易造成精軋的咬入不良，同樣不利于程序的正常運(yùn)行，因而現(xiàn)場要求進(jìn)入精軋前軋件必須切頭。2.2.2張力初值的設(shè)定一般認(rèn)為型鋼連軋，微張力控制在9.8 MPa以下即可。POMINI專家認(rèn)為張力控制在3 N/mm2左右較合適。但生產(chǎn)結(jié)果表明張力初值設(shè)定在3 N/mm2時(shí)，成品公差仍難以控制在理想的范圍，特別是成品尺寸頭、中、尾差別大?，F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果證明：張力初值粗軋應(yīng)控制在1 N/mm2，精軋應(yīng)控制在0.6

12、 N/mm2左右才能達(dá)到較理想的效果。相當(dāng)于控制張力矩在軋制力矩的0.8%3%的范圍，在此范圍內(nèi)根據(jù)軋件出口截面積大小相應(yīng)取值。2.3修改成品孔型設(shè)計(jì)對(duì)成品孔原設(shè)計(jì)中存在的問題，進(jìn)行了如下修改：(1) 將設(shè)計(jì)公差由原來的D1取負(fù)偏差，調(diào)整為零偏差，同時(shí)相應(yīng)調(diào)整擴(kuò)張圓直徑D2，以擴(kuò)大槽口寬度L，防止因槽口太窄，成品易出“耳子”。(2) 減小輥縫G及圓角半徑r，以減小成品“交口”寬度，方便軋機(jī)的調(diào)整。表3為140 mm的設(shè)計(jì)修改前后孔型尺寸。表3修改前后孔型尺寸/mmTable 3Pass dimension before and after modified/mm孔型尺寸D1D2LGrS原設(shè)計(jì)修

13、改設(shè)計(jì)141.566141.82142.478142.87141.807142.521281240.9731.0482.4有效的軋機(jī)調(diào)整微張力控制下的連軋，由于機(jī)架間不可避免地存在著堆拉現(xiàn)象，并關(guān)系到成品尺寸的變化。如果堆拉情況嚴(yán)重，超出微張力調(diào)整范圍，成品尺寸變化將比較明顯，此時(shí)應(yīng)人工干預(yù)進(jìn)行有效的軋機(jī)調(diào)整，糾正軋機(jī)間的張力關(guān)系，保證成品尺寸公差的穩(wěn)定。機(jī)架間拉鋼或堆鋼時(shí)，由于張力的建立和消失及張力對(duì)寬展的作用，成品尺寸表現(xiàn)為前面小(或大，不考慮頭部)尾部大(或小)。而且尾部大(或小)的變化長度與軋機(jī)架次有關(guān)。如果因拉或堆鋼現(xiàn)象導(dǎo)致成品尺寸變化，只調(diào)輥縫會(huì)感到無所適從。正確的調(diào)整方法是將第i架的速度升高(或降低)，同時(shí)輥縫略減小(或增加)。通過升高(或降低)速度減