朱慶華

異型鋼因其使用高效便捷、綜合成本低、綠色環(huán)保在國(guó)外已得到全面推廣應(yīng)用，如二十世紀(jì)二十年代鋼板樁在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家開始大規(guī)模應(yīng)用，中國(guó)到本世紀(jì)初才引入，僅鋼板樁應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有百年差距，其中有行業(yè)應(yīng)用特征所限，但因異型鋼軋制成本高、批量小、成材率低等使其高品質(zhì)規(guī)?；a(chǎn)一直困擾著正常開發(fā)生產(chǎn)。

研究實(shí)施本項(xiàng)目對(duì)解決異型鋼生產(chǎn)技術(shù)的行業(yè)共性問題、豐富企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、促進(jìn)國(guó)家相關(guān)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級(jí)等具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

1 創(chuàng)新點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

從三個(gè)維度進(jìn)行研究分析。

1.1 異型鋼全軋程三維熱力耦合數(shù)值模擬技術(shù)的研究及應(yīng)用

1.1.1 異型鋼全軋程三維熱力耦合數(shù)值模擬思想及方法

采用“分段組合”的方法，根據(jù)軋制規(guī)程，將整個(gè)軋制過程分成多個(gè)時(shí)間段進(jìn)行計(jì)算，在整個(gè)計(jì)算過程中，每一個(gè)時(shí)間段的求解結(jié)果作為下一時(shí)間段求解模型的初始條件。以U型鋼板樁為例，由于軋制道次較多，網(wǎng)格畸變過大，初始網(wǎng)格構(gòu)形經(jīng)過多道次模擬后計(jì)算精度降低。減小多道次變形過程中網(wǎng)格畸變的影響，采用了中間道次模型重構(gòu)及溫度映射的方法，如下所示。

軋制過程的熱力耦合計(jì)算，采用顯式時(shí)間積分算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，同時(shí)采用隱式時(shí)間積分算法進(jìn)行溫度計(jì)算。由于隱式算法是無條件穩(wěn)定的，在一個(gè)耦合的時(shí)間增量△t內(nèi)，溫度計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)可以較結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)更大。這樣一來，在時(shí)間增量△t內(nèi)的結(jié)構(gòu)增量步數(shù)和溫度增量步數(shù)就不相同。經(jīng)過若干耦合時(shí)間增量的計(jì)算之后，得到最終的計(jì)算結(jié)果。

在計(jì)算過程中，對(duì)流、輻射、熱傳導(dǎo)三種熱交換形式同時(shí)存在，設(shè)定軋件表面與周圍環(huán)境之間的對(duì)流和輻射熱交換邊界條件。在變形區(qū)內(nèi)，軋件產(chǎn)生較大的塑性變形，假設(shè)軋制變形過程中塑性功轉(zhuǎn)換為熱的有效系數(shù)設(shè)定為0.9。軋輥采用剛性輥，由于研究的對(duì)象為軋件，軋輥的溫度場(chǎng)不作為研究對(duì)象，假設(shè)軋輥溫度恒定為300℃。軋輥與軋件之間的熱交換主要是熱傳導(dǎo)的形式進(jìn)行，設(shè)定兩者之間的熱傳導(dǎo)系數(shù)。在變形區(qū)由于軋輥與軋件的接觸，軋件表面與周圍環(huán)境的對(duì)流和輻射熱交換，這兩個(gè)邊界條件在變形區(qū)內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為軋件與軋輥之間的熱傳導(dǎo)。在軋制過程中，采用面對(duì)面接觸方式進(jìn)行軋輥與軋件之間的接觸定義，采用庫倫摩擦方式進(jìn)行摩擦的定義，摩擦系數(shù)設(shè)定為0.35。

1.1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

熱軋過程中軋件的溫度加熱到1200℃左右，隨著軋制過程的進(jìn)行，軋件溫度會(huì)產(chǎn)生變化（塑性功轉(zhuǎn)換為熱導(dǎo)致升溫，與周圍環(huán)境的熱交換會(huì)導(dǎo)致降溫）。材料的相關(guān)物性參數(shù)將會(huì)隨著溫度的變化而產(chǎn)生變化。針對(duì)異型鋼生產(chǎn)線典型鋼種，建立了溫度相關(guān)的彈塑性材料模型。材料的相關(guān)物性參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)得到，其中包括了隨溫度變化的結(jié)構(gòu)參數(shù)：彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)；隨溫度變化的熱力學(xué)參數(shù)：比熱、導(dǎo)熱系數(shù)，以及不同溫度、不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。同時(shí)針對(duì)異型鋼產(chǎn)線，為便于數(shù)值模擬工作的開展，建立孔型系統(tǒng)的三維CAD模型及有限元網(wǎng)格模型。

1.1.3 全流程軋制數(shù)值模擬

通過全軋程數(shù)值模擬，得到各道次軋制過程中的孔型充滿程度及應(yīng)力應(yīng)變分布。根據(jù)全軋程三維熱力耦合數(shù)值模擬計(jì)算，得到軋制全程軋件的幾何形狀改變的同時(shí)得到了軋件溫度場(chǎng)的演變，從而完成了軋制過程中軋件任一部位任一時(shí)刻溫度狀態(tài)，為控制組織演變及優(yōu)化工藝提供溫度依據(jù)。

全軋程的數(shù)值模擬，可是準(zhǔn)確的判斷各道次走鋼狀態(tài)，從而指導(dǎo)孔型及配輥設(shè)計(jì)、優(yōu)化的同時(shí)，也為前后導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)提供了直觀的參考依據(jù)。同時(shí)，針對(duì)不同孔型設(shè)計(jì)或道次壓下分布，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)軋制負(fù)荷（軋制力、扭矩等），在與設(shè)備能力對(duì)比后直接指導(dǎo)孔型及工藝設(shè)計(jì)、優(yōu)化。通過數(shù)值模擬確認(rèn)了鋼板樁在雙BD軋制過程中不同道次形變情況，根據(jù)每個(gè)道次軋制形變余量條件，為雙BD軋制前坯型選擇、道次變形量分配、寬展形變?cè)O(shè)計(jì)以及導(dǎo)衛(wèi)裝置提供了理論指導(dǎo)。避免生產(chǎn)初始反復(fù)試軋影響軋制效率，提高異型鋼軋制的成材率，大幅度縮短了研發(fā)時(shí)間及成本。同時(shí)，為精軋工序提供合適的粗軋件尺寸，進(jìn)而可有效控制耳子、填充不滿等帶來的質(zhì)量缺陷。

1.1.4 精軋機(jī)組軋制數(shù)值模擬

在BD階段數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用建立的連軋機(jī)組模型庫，完成5機(jī)架連軋數(shù)值模擬。從而得連軋機(jī)組各臺(tái)軋機(jī)軋件的變形、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等在虛擬環(huán)境下“真實(shí)”展現(xiàn)。

在數(shù)值模擬過程中，得到了各道次的走鋼狀態(tài)，特別翹頭現(xiàn)象，因?yàn)樽畛鯇?dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致翹頭堆鋼事故的發(fā)生，在鋼板樁數(shù)值模擬過程中，軋件厚度方向應(yīng)變分布中，兩側(cè)腿部下端的變形明顯大于上部，軋件頭部出現(xiàn)上翹；兩對(duì)角應(yīng)變差引起的對(duì)角延伸接近，軋件沒有發(fā)生明顯扭轉(zhuǎn)；通過連軋過程的數(shù)值模擬，得到了各架軋機(jī)軋制速度及秒流量，為軋機(jī)轉(zhuǎn)速等核心連軋工藝參數(shù)提供了參考依據(jù)；相關(guān)孔型、工藝、裝備通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，與模擬情況符合。為軋制過程穩(wěn)定性研究提供了一種方法，尤其對(duì)于異型鋼的開發(fā)，有利于穩(wěn)定工藝，保證軋制順行，提高作業(yè)率及成材率。

1.1.5 全軋程數(shù)值模擬軋件各道次截面疊加對(duì)比

在全軋程三維熱力耦合數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，提取各道次軋件截面形狀疊加，利用數(shù)值模擬，可對(duì)可逆雙BD軋制按產(chǎn)品大類分配孔型共用，精軋機(jī)組尺寸近似系列產(chǎn)品孔型共用軋制。通過數(shù)值模擬，最終對(duì)軋制力、延伸率，金屬在X、Y、Z 方向的速度場(chǎng)和等效應(yīng)力進(jìn)行了分析，進(jìn)一步了解了軋件在軋制過程金屬的流動(dòng)和孔型充滿情況。進(jìn)而為異型鋼軋制過程斷面尺寸精度控制提供有效參考，結(jié)合數(shù)值模擬軋制過程出現(xiàn)翹頭、扭曲等異常情況，對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，為導(dǎo)衛(wèi)裝置、孔型配輥等提供協(xié)同指導(dǎo)。

1.2 基于坯型和孔型共用的異型鋼柔性軋制技術(shù)

1.2.1 坯型共用技術(shù)的研究與應(yīng)用

（1）異型鋼軋制坯型適應(yīng)性分析。根據(jù)公式可計(jì)算出所需鋼坯最小高度（軋制型鋼翼緣高的方向）B0和鋼坯最小寬度H0。異型線粗軋區(qū)域采用的是雙BD工藝布置模式，因此可通過充分發(fā)揮異型線雙BD軋機(jī)工藝布置優(yōu)勢(shì)，針對(duì)不同坯型對(duì)應(yīng)規(guī)格產(chǎn)品的尺寸特征從工藝設(shè)計(jì)的角度賦予BD1縮坯、BD2過渡塑形的職能。

（2）坯型統(tǒng)一設(shè)計(jì)思路。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定出平均延伸μp值，結(jié)合μz=μpn把上式兩邊取對(duì)數(shù)，則可求出BD軋制道次數(shù)n為：n=logμpμz=7-13。即異型線BD往復(fù)軋制道次為7-13道。

結(jié)合異型線自BD到精軋有效輥身長(zhǎng)度及有效孔型個(gè)數(shù)，根據(jù)異型鋼各類型成品尺寸，可以以寬度偏差在25mm以內(nèi)，高度偏差在25mm以內(nèi)為原則對(duì)尺寸相近的規(guī)格進(jìn)行分類。

（3）履帶鋼坯型統(tǒng)一設(shè)計(jì)。根據(jù)上述相近規(guī)格分類原則，L2W228、L3S216系列、L3W213系列、L3S203系列等多個(gè)規(guī)格可并為一類，即取中間規(guī)格L3W213參與坯料計(jì)算。將160*160坯型以及240*375坯型去除，以180*220、165*200、260*300三種坯型替代，減輕坯料組織壓力。

（4）門架槽系列坯型統(tǒng)一設(shè)計(jì)。經(jīng)延伸率分析及理論計(jì)算可將320*410坯料等大斷面通過翻鋼換孔軋制將坯料縮小至136*115斷面。實(shí)施坯型共用技術(shù)后，坯型數(shù)量較原始設(shè)計(jì)數(shù)量大幅減少，而產(chǎn)品規(guī)格不斷得以擴(kuò)充和豐富。

通過研究坯型資源共享、孔型設(shè)計(jì)共用等技術(shù)制定方案，將12種外形的坯料縮減為5種，其中3種坯型的使用量占比總量的90%以上，需要2臺(tái)連鑄機(jī)供應(yīng)坯料。降低了生產(chǎn)組織難度，實(shí)現(xiàn)異型線多品種多規(guī)格少坯型小批量的柔性軋制。

1.2.2 孔型共用技術(shù)的研究與應(yīng)用

異型線采取的可逆雙BD軋機(jī)布置形式，是國(guó)際上唯一一家采取此種工藝布置的產(chǎn)線，由于異型線的產(chǎn)品主要為熱軋異型鋼，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝差異性大，要求產(chǎn)線的工藝布置具備足夠的靈活性。

常規(guī)的設(shè)計(jì)思路往往得出一種異型材使用一套工藝，而隨著異型線多規(guī)格系列開發(fā)，造成軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等工藝件投入帶來的成本壓力愈加明顯，孔型的共用已成為技術(shù)瓶頸，基于此研究開發(fā)異型鋼的孔型共用技術(shù)。對(duì)于孔型共用技術(shù)從雙BD連軋、連續(xù)式控制孔設(shè)計(jì)、5機(jī)架精軋孔型優(yōu)化匹配進(jìn)行研究和應(yīng)用。

（1）雙BD孔型共用技術(shù)。利用BD1和BD2軋制過程各道次變形及壓下量分配，對(duì)BD1和BD2軋制道次結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行前期余量?jī)?yōu)化分配，實(shí)現(xiàn)雙BD軋制過程形變效率最大化，突出BD1大變形量特征、實(shí)現(xiàn)BD2近終型軋制。

（2）連續(xù)式控制孔設(shè)計(jì)思路。根據(jù)相近規(guī)格尺寸偏差綜合考慮，可以在一套BD軋輥上布置一個(gè)箱型孔或一個(gè)開口切分孔、兩個(gè)閉口切分孔、三個(gè)控制孔，軋件通過箱型孔縮坯、切分孔塑形、控制孔擴(kuò)腰（或縮腰），選擇不同個(gè)數(shù)的控制孔進(jìn)行組合軋制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一對(duì)BD軋輥可生產(chǎn)多個(gè)子規(guī)格。通過此類設(shè)計(jì)方案，在保證產(chǎn)品精度的同時(shí)，大量減少了工裝投入，提升生產(chǎn)組織效率。

（3）六機(jī)架精軋孔型共用技術(shù)。精軋成品孔型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定翼緣內(nèi)側(cè)間距，即成品孔型水平輥寬度，為提高軋輥壽命和保證產(chǎn)品尺寸，確定軋輥寬度時(shí)應(yīng)考慮腹板寬度和翼緣厚度方向上公差。

通常遵循前期機(jī)架間水平輥寬度增幅較大，前期機(jī)架間水平輥寬度增幅較小。圓角自成品孔逆軋制順序依次增大2㎜～7㎜，前面機(jī)架可取大些。水平輥側(cè)壁斜度P%自成品孔逆軋制順序依次加大2%～10%不等。

1.3 基于異型鋼高尺寸精度特征的軋制技術(shù)研究

異型鋼斷面復(fù)雜、非對(duì)稱，使其在軋制過程中橫向金屬流分布非對(duì)稱、不均衡且長(zhǎng)度規(guī)格分布范圍大，導(dǎo)致孔型設(shè)計(jì)難度大且無先例可鑒、孔型局部磨損嚴(yán)重、咬入條件苛刻、導(dǎo)衛(wèi)精度要求嚴(yán)等，使得異型鋼尺寸精度控制難度大；而其產(chǎn)品尺寸精度要求較一般產(chǎn)品更高。

1.3.1 差異化組合異型導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)

導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)是異型鋼工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分。不論軋制任何斷面形狀的異型鋼，幾乎在所有孔型的入口和出口都要使用導(dǎo)衛(wèi)裝置，其目的是使軋件能夠進(jìn)出孔型，來保證軋件按既定的變形條件進(jìn)行軋制。導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)和使用是否得當(dāng)，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和軋機(jī)生產(chǎn)能力。盡管孔型設(shè)計(jì)合理，如果導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)，也不能軋出合格的成品，并可能造成刮切軋件、擠鋼、纏輥，異型鋼斷面尺寸精度控制亦無從談起，甚至造成斷輥或更嚴(yán)重的設(shè)備事故和人身事故。

與常規(guī)H型鋼軋制過程不同，斷面非對(duì)稱的異型鋼在軋制過程中，勢(shì)必會(huì)因?yàn)檠由觳黄胶獬霈F(xiàn)軋件偏頭、扭轉(zhuǎn)等問題，該類問題單從孔型設(shè)計(jì)角度優(yōu)化往往效果不佳，需要結(jié)合全軋程數(shù)值模擬不同斷面軋件軋制過程中應(yīng)變、應(yīng)力分布分析軋制狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)軋制狀態(tài)賦予相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)職能（如防止偏頭、防止翹頭等），以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)不同孔型實(shí)現(xiàn)不同效果的個(gè)性化導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)。

熱軋異型鋼截面不對(duì)稱，相比對(duì)稱型鋼，異型鋼軋制過程中容易出現(xiàn)偏頭、翹扣頭、扭轉(zhuǎn)等，導(dǎo)致成品精度低、成品頭尾尺寸超差、成品表面劃傷等缺陷。軋制過程中出現(xiàn)的偏頭、翹扣頭、扭轉(zhuǎn)等情況是由于軋制過程中斷面內(nèi)延伸不平衡導(dǎo)致，熱軋異型鋼由截面對(duì)稱的矩形連鑄坯軋制成截面不對(duì)稱的成品，中間軋制過程不均勻變形劇烈，難以在孔型設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)延伸平衡，需要使用具備特殊功能的導(dǎo)衛(wèi)輔助對(duì)中和咬入孔型，消除偏頭、翹扣頭、扭轉(zhuǎn)等情況的影響。

導(dǎo)衛(wèi)在較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)中和咬入孔型功能時(shí)，軋件與導(dǎo)衛(wèi)之間間隙要足夠小，容易出現(xiàn)劃傷軋件和卡鋼的情況，嚴(yán)重時(shí)可引起堆鋼和纏輥事故，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)了一種熱軋異型鋼用滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)裝置，既實(shí)現(xiàn)了順利引導(dǎo)軋件對(duì)中和咬入孔型，又不劃傷軋件，此裝置的主要功能創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）增加導(dǎo)板輔助裝置。在原有導(dǎo)衛(wèi)的基礎(chǔ)上增加側(cè)面導(dǎo)向裝置，防止軋件因偏頭不能對(duì)正孔型，側(cè)面導(dǎo)向裝置采用“喇叭口”設(shè)置，既可以順利引入軋件，也可以促進(jìn)軋件在咬入孔型前扶正軋件對(duì)中孔型，實(shí)現(xiàn)順利咬入。

（2）增加導(dǎo)輪防劃傷裝置。側(cè)面導(dǎo)向裝置與軋件之間接觸時(shí)，二者之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，當(dāng)軋件存在扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)時(shí)，側(cè)導(dǎo)板容易劃傷軋件，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量，甚至產(chǎn)生廢品。為了即是順利導(dǎo)入軋件又防止出現(xiàn)劃傷，在原有導(dǎo)向裝置的基礎(chǔ)上增加了導(dǎo)向輪裝置，采取滑動(dòng)摩擦+滾動(dòng)摩擦組合的方式，有效方式軋件表面劃傷，從根本上杜絕了因偏頭導(dǎo)致劃傷缺陷的產(chǎn)生。

（3）突破了當(dāng)前熱軋型鋼生產(chǎn)導(dǎo)向輪與軋制面的距離極限。熱軋型鋼生產(chǎn)中也存在應(yīng)用導(dǎo)向輪的案例，是安裝在軋機(jī)前后，由于導(dǎo)向輪與軋制面之間的距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)向效果不明顯，對(duì)軋件在導(dǎo)衛(wèi)中的偏頭、扭轉(zhuǎn)起不到作用。組合異型導(dǎo)衛(wèi)實(shí)現(xiàn)了將導(dǎo)向裝置安裝在軋機(jī)內(nèi)部，顯著提高了導(dǎo)向效果。此熱軋異型鋼用滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)裝置的應(yīng)用，將導(dǎo)向輪與軋制面的距離拉近到584mm，是當(dāng)前熱軋型鋼行業(yè)內(nèi)的最短距離。

1.3.2 門架槽鋼BD導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)

異型鋼在控制孔內(nèi)軋制時(shí)，腿端部金屬量會(huì)急劇增加，與孔型側(cè)壁接觸腿部上下側(cè)壓產(chǎn)生較大差異，造成脫槽困難的情況，進(jìn)而導(dǎo)致軋件扣頭，此類扣頭趨勢(shì)難以通過調(diào)整孔型有效去除，因此需要通過對(duì)工藝輔助件導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行優(yōu)化，常規(guī)設(shè)計(jì)中導(dǎo)衛(wèi)尾部需要進(jìn)行一定斜度倒角設(shè)計(jì)，來保證異型鋼在往復(fù)軋制過程中進(jìn)出導(dǎo)衛(wèi)后可與輥道及軋輥平直接觸；針對(duì)扣頭現(xiàn)象去除單道次孔型出口導(dǎo)衛(wèi)尾部斜角，使導(dǎo)衛(wèi)針對(duì)性的對(duì)軋件扣頭狀態(tài)起糾正作用。異型材的生產(chǎn)過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生不均勻變形。而伴隨著劇烈的不均勻變形產(chǎn)生的偏頭、翹頭、扭轉(zhuǎn)不僅對(duì)設(shè)備壽命造成很大損傷，對(duì)產(chǎn)線的生產(chǎn)成本也有很大影響。因此通過增加布置于BD機(jī)前與機(jī)后的鉗式翻鋼機(jī)的動(dòng)作，根據(jù)位置要求在+ 90°- 90°之間范圍內(nèi)設(shè)定好拿鋼位置，具體功能體現(xiàn)如下：

（1）正確引導(dǎo)軋件進(jìn)入孔型，防止出現(xiàn)咬偏甚至卡在導(dǎo)衛(wèi)中造成廢鋼。通過優(yōu)化設(shè)備喂鋼角度，大大較低了產(chǎn)品的中間廢品量，而且減少了因人工喂鋼造成的局部切絲壓入而產(chǎn)生的軋后檢廢。

（2）在鉗式翻鋼機(jī)夾持力的作用下，克服軋制過程中產(chǎn)生的不均勻變形。

（3）使用鉗式翻鋼機(jī)后，預(yù)先在二級(jí)控制系統(tǒng)輸入軋件翻轉(zhuǎn)的角度，即可實(shí)現(xiàn)軋件的自動(dòng)咬入。鉗式翻鋼機(jī)可以實(shí)現(xiàn)中間坯料的任意角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工藝上要求的異型型鋼的斜軋。

（4）開坯充分，避免氧化鐵皮壓入。BD2前后配有鉗式翻鋼機(jī)，鉗式翻鋼機(jī)靠近機(jī)架。通過小推床輔助對(duì)中，粗軋區(qū)采用雙BD軋制模式，并且配以翻鋼鉤輔助設(shè)備，使軋件在進(jìn)入精軋前得到充分開坯。其中在前面開坯階段配合翻鋼鉤充分翻鋼軋制：每軋制一個(gè)道次，即進(jìn)行90°翻鋼，最大限度的去除鋼坯表面氧化鐵皮壓入。

1.3.3 頭尾預(yù)彎式冷卻的研究實(shí)施

因異型斷面型材的不對(duì)稱性，熱態(tài)下的型材在冷卻過程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的冷卻彎曲變形，而軋件的冷卻變形會(huì)對(duì)矯直工序的彎曲控制產(chǎn)生較大困難，往往出現(xiàn)變形嚴(yán)重的部分超差，而變形輕微的部分合格，進(jìn)而會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)指標(biāo)產(chǎn)生較大影響。異型生產(chǎn)線采用頭尾預(yù)彎式冷卻技術(shù)即帶有預(yù)彎小車功能的動(dòng)靜步進(jìn)梁式冷床。該冷床在設(shè)計(jì)上不僅避免了鏈條同步性差造成的長(zhǎng)尺軋件拉彎變形的缺陷，而且在拉入裝置上增加預(yù)彎小車，有效解決了異型鋼因斷面形狀不對(duì)稱產(chǎn)生冷卻彎曲、冷卻扭曲，超出矯直區(qū)域調(diào)整能力的問題。預(yù)彎小車的引入使得軋件在放置靜梁上之前，能夠根據(jù)不同斷面異型鋼冷卻彎曲規(guī)律對(duì)熱態(tài)軋件進(jìn)行有目的性的反向彎曲，保證軋件在冷卻過程中能夠隨著應(yīng)力釋放與冷卻變形恢復(fù)到平直狀態(tài)，防止異型斷面型材彎曲度超出矯直設(shè)備能力而產(chǎn)生批量廢品。

預(yù)彎式冷床入口位置有若干個(gè)預(yù)彎小車。該裝置中升降鏈架由長(zhǎng)梁、驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)梁運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)架、鏈架、支座等組成，液壓缸推動(dòng)同步梁使得鏈架升降，擺動(dòng)臂通過連桿保持同步動(dòng)作，使鏈架保持平直升降；預(yù)彎小車共計(jì)布置26個(gè)，小車行程由編碼器控制，每臺(tái)小車最大行程為 4.2米，有效預(yù)彎行程最大為3米。預(yù)彎小車由電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，小車行程由編碼器控制。通過控制各個(gè)預(yù)彎小車的行程量達(dá)到預(yù)彎曲不對(duì)稱型鋼的目的，最終解決或者減輕不對(duì)稱型鋼的冷卻側(cè)彎缺陷。

預(yù)彎模型中包含軋材規(guī)格、各區(qū)域的溫度、材質(zhì)等，使得每一支鋼均能得到合適的彎曲量。通過選用合適的溫降曲線與模擬出軋機(jī)彎曲情況，制定預(yù)彎模型。以J160b為例，軋件冷卻過程中頭尾部分會(huì)向冷床西側(cè)彎曲，因此選用拋物線預(yù)彎模型Y=-4.625x2+6.125x-9.82進(jìn)行試生產(chǎn)，后期又進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)存儲(chǔ)在二級(jí)程序中的預(yù)彎模型修正，保證冷卻后的軋件能夠滿足矯直工序的彎曲度要求。

2 結(jié)語

異型鋼生產(chǎn)設(shè)計(jì)等可借鑒資料、經(jīng)驗(yàn)很少，本項(xiàng)目在實(shí)施過程中以全軋程數(shù)值模擬、全流程工藝優(yōu)化、全工序質(zhì)量保障，形成異型鋼“三維一體”的系統(tǒng)性解決方案。實(shí)現(xiàn)了異型鋼軋制全流程仿真模擬，這項(xiàng)技術(shù)突破了以往異型鋼仿真模擬僅局限于單工序、單本體設(shè)計(jì)問題，為異型鋼工藝優(yōu)化提供全流程指導(dǎo)保障。以異型多品種多規(guī)格小批量特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了柔性軋制，為異型鋼生產(chǎn)綜合成本降低起到很好的引領(lǐng)作用。針對(duì)異型鋼高表面質(zhì)量和高尺寸精度要求，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化、創(chuàng)新集成，尺寸精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)指標(biāo)要求、表面質(zhì)量可與機(jī)加工狀態(tài)相媲美，在國(guó)內(nèi)乃至海外市場(chǎng)均獲得良好的口碑。