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        螺紋鋼切分軋制工藝的探索實(shí)踐

        2021-07-21 14:28:52
        中國金屬通報(bào) 2021年14期
        關(guān)鍵詞:活套螺紋鋼導(dǎo)輪

        孫 晶

        (寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵有限公司,湖北 鄂州 436000)

        1 概述

        鄂鋼棒一車間是1995 年投產(chǎn)的老生產(chǎn)線,原設(shè)計(jì)軋制規(guī)格為Φ12~Φ40 的螺紋鋼和圓鋼,設(shè)計(jì)是單線軋制。其工藝布置為粗軋7 架平軋閉口軋機(jī)、中軋為平立交替的6 架兩輥閉口軋機(jī)、精軋為平立交替6 架預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。

        為了充分發(fā)揮產(chǎn)能,棒一車間從2005 年開始先后成功開發(fā)了Φ16、Φ18 螺紋鋼二切分、Φ12、Φ14 螺紋鋼三切分軋制工藝。其兩切分工藝方案為:11#為圓孔——12#為平輥——13#為立軋孔——14#為預(yù)切分孔——15??者^——16#為切分孔——17??者^——18#為并聯(lián)橢圓孔——19#為成品孔;三切分工藝方案為:9#為圓孔——10#為平輥——11#為立軋孔——12#為第一道預(yù)切分孔——13#為立軋孔——14#為第二道預(yù)切分孔——15??者^——16#為切分孔——17??者^——18#為并聯(lián)橢圓孔——19#為成品孔。

        2 切分軋制生產(chǎn)中存在的問題

        由于棒一車間工藝布局及軋機(jī)的特性,在軋制過程中存在一些問題,主要問題有:

        (1)三切分軋制時,11#-12#之間容易打結(jié)和不進(jìn),造成中間廢。

        由于11#是箱型孔,料型出11#孔型后,容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn),而12#進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)的導(dǎo)輪是相對應(yīng)的箱型孔,雖然夾持能力、對中性比較好,但對鋼的頭部要求較高,尤其不能扭轉(zhuǎn)。

        (2)軋制兩切分時,13#軋件進(jìn)14#容易產(chǎn)生沖鋼事故。

        由于中軋13#與精軋14#間距約14m(中間設(shè)有2#切頭尾飛剪),距離太遠(yuǎn),軋件運(yùn)行過程容易因多種原因造成扭轉(zhuǎn)不進(jìn)14#產(chǎn)生沖鋼事故。軋制之初已在13#至2#剪間增設(shè)了兩臺夾持裝置,但由于其料型寬高比偏小,不能完全解決此問題。

        (3)精軋軋機(jī)的間距僅為4m(一般切分軋制精軋機(jī)間距為5m 左右),給活套器設(shè)計(jì)及進(jìn)出口交叉導(dǎo)管設(shè)計(jì)增加了難度。

        (4)三線差問題:三線切分軋制時,在預(yù)切和切分孔型中,中間軋件與左右兩軋件料型不一致,容易造成三線差,增大了調(diào)整難度,也增加了各類廢品。

        (5)成品頭部拉瘦:連軋過程中,軋件頭部咬鋼時一般為堆鋼軋制,機(jī)架間形成連軋關(guān)系后為拉鋼軋制,導(dǎo)致頭部軋件大于中間軋件。在精軋機(jī)組,由于軋件較小,頭部與中間軋件的差別更大。軋制螺紋鋼時成品機(jī)架延伸率較大,咬鋼時堆鋼嚴(yán)重,為了防止成品機(jī)架與成品前架出現(xiàn)堆鋼事故,只能減小成品前機(jī)架速度;咬鋼后,隨著堆鋼消失、動態(tài)速降消失,成品機(jī)架與成品前架出現(xiàn)拉鋼,而活套反應(yīng)速度跟不上,從而導(dǎo)致頭部約10~20 米拉瘦。

        以19#機(jī)架為例,因咬鋼時動態(tài)速降過大,為了防止在活套處打結(jié),就人為地降低18#機(jī)架的設(shè)定線速度,同時增加19#機(jī)架的動態(tài)補(bǔ)償量,幫助軋件順利進(jìn)入19#機(jī)架。由于18#機(jī)架的設(shè)定線速度低于正常值,導(dǎo)致18#機(jī)架和19#機(jī)架之間拉鋼,隨后在控制系統(tǒng)的作用下,將18#機(jī)架的線速度逐步升到正常值,但成品的頭部已經(jīng)拉瘦,一般情況10m~20m,嚴(yán)重的會影響1~2 個倍尺。

        3 針對上述問題的改進(jìn)方案

        3.1 三切分11#~12#之間鋼材扭轉(zhuǎn)問題的改進(jìn)方案

        首先,提高裝配質(zhì)量,保證11#不錯輥。裝輥前要對軸承座的止推軸承進(jìn)行檢查,對軸向間隙不符合技術(shù)要求的予以更換;檢查軸套及壓蓋是否磨損超標(biāo),如超標(biāo)必須修復(fù)或更換;檢查上下軋輥軸承座的外形尺寸是否符合要求,同時檢查軋輥牌坊內(nèi)壁尺寸,防止出現(xiàn)交叉導(dǎo)致錯輥,必要時進(jìn)行修復(fù)。軋輥安裝好后要檢查軸向調(diào)整裝置是否完好,是否處于中位,方便現(xiàn)場調(diào)整。軋輥上線后,要檢查鎖緊裝置是否出現(xiàn)機(jī)架鎖不緊的現(xiàn)象,同時還要檢查機(jī)架側(cè)板是否存在磨損量過大。

        其次嚴(yán)格按軋制程序表設(shè)定平軋的料型尺寸,同時調(diào)整好11#進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)開口度,防止因開口度大出現(xiàn)扭鋼造成軋輥錯輥。

        然而由于11#軋機(jī)為第一代閉口式軋機(jī),其機(jī)型特點(diǎn)決定了軋輥上下軸承座與牌坊之間存在一定的間隙,使兩個軋輥的中心線不在一個垂直的平面上,這樣11#出來的料型必然存在一定程度的扭轉(zhuǎn)。為解決這個問題,將12#進(jìn)口導(dǎo)輪由箱型孔改為平輪,即只保證12#進(jìn)口的開口度、上下不需要扶持。如圖1所示,當(dāng)11#料型發(fā)生扭轉(zhuǎn)后,由于平導(dǎo)輪上下方向?qū)埣]有阻礙,11#進(jìn)12#比原來要順暢,減小了11#進(jìn)12#所產(chǎn)生的張力,基本杜絕了11#進(jìn)12#所產(chǎn)生的中廢。

        圖1 12#進(jìn)口導(dǎo)輪優(yōu)化前后對比圖

        3.2 兩切分13#~14#之間鋼材扭轉(zhuǎn)問題的改進(jìn)方案

        借鑒三切分11#進(jìn)12#的特點(diǎn),將兩切分14#的導(dǎo)輪由原來的箱型孔改為平輪,從根本上解決了兩切分13#進(jìn)14#的扭轉(zhuǎn)問題,還提高了導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命。

        3.3 活套器及進(jìn)口交叉導(dǎo)管設(shè)計(jì)

        (1)由于K2 至K1 軋機(jī)間距過小,給活套器和K1 進(jìn)口交叉導(dǎo)管設(shè)計(jì)帶來困難。通過精心計(jì)算19#軋機(jī)進(jìn)出口交叉導(dǎo)管的最小長度和角度,盡可能地為活套設(shè)計(jì)留出了空間,同時將壓套輥與起套輥間距優(yōu)化,最終很好的解決了活套器的布置問題。

        (2)增加可調(diào)節(jié)的活套出口導(dǎo)槽:一般活套器導(dǎo)槽的定位為左右銷軸連接,基本上與活套器形成一個整體,當(dāng)需要調(diào)整其空間位置時,必須整體移動。為方便調(diào)整,將導(dǎo)鋼槽設(shè)計(jì)成圖2可以左右微量調(diào)整的活套器導(dǎo)鋼槽。

        圖2 三切分5#活套器出口導(dǎo)鋼槽

        3.4 三線差問題的改進(jìn)方案

        三線切分軋制時,在預(yù)切和切分孔型中,中間軋件與左右兩軋件料型不一致,兩邊為自由寬展,軋件中部受切分楔的影響屬限制寬展。因此,在軋件三部分壓下量相同情況下,軋件中部應(yīng)有較大延伸,兩邊由于是自由寬展,自然延伸小于軋件中部。由于軋件為一個整體,中部的較大延伸必然形成兩邊的附加延伸,因此造成兩邊軋件被拉伸。在切分孔型中三部分面積相等時,軋件切分后,兩邊的面積小于中間軋件的面積。為了保證套高穩(wěn)定一致,切分孔的邊部軋件面積應(yīng)大于中部面積,但不宜過大,過大又會導(dǎo)致三線活套器中的中間套低。原設(shè)計(jì)邊孔比中間孔面積大15mm2,經(jīng)過不斷實(shí)踐優(yōu)化,最終將邊孔調(diào)整為比中間孔面積大6mm2,三線套高基本一致。

        3.5 頭部拉瘦問題的改進(jìn)方案

        通過以下兩個措施,基本消除了成品頭部拉瘦的現(xiàn)象:

        (1)3#~19#機(jī)架都投入了動態(tài)補(bǔ)償程序,從粗軋開始逐步改善軋件頭部的形狀和尺寸。還是以19#為例,由于軋件頭部的尺寸和形狀的改善,軋件咬入19#機(jī)架的瞬間,動態(tài)速降的量變小,咬鋼瞬間堆鋼的現(xiàn)象也有改善,此時18#機(jī)架的設(shè)定速度可更接近于正常軋制速度,大大改善18#與19#之間的拉鋼現(xiàn)象。

        (2)優(yōu)化活套控制程序,使軋件咬入后能快速調(diào)整到設(shè)定的活套高度:調(diào)節(jié)器延時啟動時間:因?yàn)槠鹛椎乃查g是一個不穩(wěn)定的狀態(tài),通過調(diào)整該參數(shù),延時啟動活套調(diào)節(jié)器,避開起套時活套高度不穩(wěn)定的狀態(tài)。

        活套咬鋼補(bǔ)償量:當(dāng)起套完成并且套高穩(wěn)定后,由于受上游機(jī)架堆拉關(guān)系的影響,實(shí)際套高可能與設(shè)定套高相差過大,可以通過調(diào)節(jié)該參數(shù),讓活套調(diào)節(jié)器在一定時間內(nèi)(0~4S)增加一個附加的輸出,加快活套恢復(fù)到正常高度的過程。因?yàn)橐т撗a(bǔ)償量是一個附加的調(diào)節(jié)量,參與了級聯(lián)調(diào)節(jié),所以要及時撤銷,但在撤銷時會引起活套的波動。

        活套咬鋼補(bǔ)償時間:與活套咬鋼補(bǔ)償量配合使用,時間設(shè)定范圍0~4S,精立軋從起套后0.5S 開始計(jì)時,精平軋從起套后開始計(jì)時。

        4 攻關(guān)效果

        進(jìn)行了上述攻關(guān)后,基本解決了軋制中存在的各類問題,各規(guī)格均實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)能、穩(wěn)定軋制。Φ12、14 螺紋鋼三切分日產(chǎn)量提高了約300 噸,Φ16、18 螺紋鋼兩切分日產(chǎn)量提高了約500 噸;中廢、成品廢降低了約3/4;負(fù)差穩(wěn)定性也得到提高,三切分三線米重負(fù)差差異可控制在0.7%以內(nèi)。

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