石横高线无孔型轧制技术的难点分析与解决措施

概括：

石横高线通过分析无孔轧制生产过程中的难点，采取合理的材料类型设计、改进导轨、附加划线装置和方法设计、改造轧辊水冷装置等措施，解决了无孔轧制问题。过程中咬轧困难 尽管存在稳定性差、轧制缺陷、轧辊冷却困难等诸多技术难题，但无孔轧制技术在高线生产线上的稳定生产还是成功实现。成品率由98.55%提高到98.81%，辊耗由0.254 kg/t降低到0.10 kg/t，年工艺更换时间减少11 460 min。

一、前言

山东石横特钢集团有限公司于2004年9月建成投产摩根第六代型号（带减定径机）高速线材生产线（简称石横高速线材生产线）产品规格为φ5～φ25mm，设计年产量50万吨，最低保证速度112m/s。主要产品品种有φ6~φ10毫米超细晶粒带肋钢盘条、硬线钢、轴承钢、易切削钢、焊丝钢等。粗、中轧机1~14机架采用高刚性短应力线卧式和立式交替轧机，15至30号机座为摩根第六代全连续无扭轧机。自2009年以来，石横高线一直致力于无孔轧制工艺技术的开发。经过一年多的时间，通过技术改进，解决了无孔轧制过程中咬合困难、轧制稳定性差、轧制稳定性差的问题。由于轧制缺陷、轧辊冷却困难等诸多技术难题，公司在高线生产线上成功实现了无孔轧制技术的稳定生产。

2、无孔轧制难点分析

2.1.滚轮咬合条件差

石横高线所用钢坯截面尺寸为165mm×165mm，为国内外同类型机组钢坯截面最大。采用无孔轧制工艺，轧辊直径显着减小，最大压下量100mm，轧件咬入角增大，咬入条件恶化；高速线采用低温开式轧制工艺，1#飞剪设计容量过小，限制了6#轧机轧制断面不能太大；光面滚筒的咬合能力比槽纹滚筒小30mm左右。根据轧制理论[1]，小断面轧机光面轧辊的最大咬入角为22°～24°，箱形隧道分孔型轧辊的最大咬入角为28°～34° °，光辊最大允许咬入角为6°。在国内，采用表面堆焊来提高光轧辊的咬合性，但这种方法在高品质特钢生产中是不允许的。

2.2.滚动稳定性差

有孔辊本身对轧件具有校直夹紧定心的作用，而无孔光面辊对轧件没有任何校直夹紧定心作用。这样，钢材转移的控制只能依靠材料长宽比的合理设计和导向功能，而机车车辆的横向移动只能通过入口导向和出口的间隙设计和安装来保证。指导。如何做到不掉落、不扭曲，是材料设计和导轨设计的关键。

2.3.料形宽度较难控制

有槽辊的轧件宽度为槽限宽度，而无孔光面辊的轧件宽度由滑动宽度、压平宽度和滚筒宽度三部分组成。滚筒宽度可分为单滚筒形和双滚筒形，三部分的组成随压下量的不同而不同。新卷和旧卷之间的宽度差异变大。没有现成的材料宽度模型。可以直接使用。这也使得轧机之间的张力设定更加困难。

2.4.轧制缺陷难以控制

据相关研究表明，无孔轧制容易出现拐角锐化现象[2]，双辊凹面中心易产生纵向拉应力微裂纹。难点之一是采取对策，使产品特别是优质钢棒线材满足下游用户的要求。

2.5.辊筒冷却困难

有孔轧辊的冷却水基本上可以控制在轧制槽内，而无孔轧辊的冷却水则沿着辊面流失，降低了轧辊的实际冷却效果。冷却水沿轧辊表面流下后，轧机轴承的密封变得更加困难，需要对轧辊冷却装置进行改造。

3. 解决方案

3.1.合理设计材料种类及尺寸

石恒高线粗轧机机组孔型轧制时的轧制特点为：辊径Φ610~Φ520 mm，采用边长165mm的连铸坯，6#轧机断面Φ71 mm，6机架总长度伸长系数达到6.88，平均伸长系数为1.379，相邻机架中心距为2.25 m，1#、2#轧机主电机功率为400kW，3#~6#轧机主电机功率为600kW。

上述特点决定了：

1）受相邻看台中心距的影响，设计无孔宽幅模型时必须考虑合适的宽高比。否则，轧制咬入角度过大，强制咬入力过大，可能造成轧件鼓起。堆栈的钢材。

2）由于1#、2#轧机主电机功率限制，轧机宽幅设计不能采用“RER”圆边矩形轧制。

3.2.改进指南

导轨的设计原则是保证卷件不掉落、不扭曲，顺利咬入卷筒。探索进口滑动导向装置与轧件的合理配合间隙，解决奇数钢材转移问题。

改进的无孔滚动滑动进料导向装置是在现有滑动进料导向装置的上下夹紧部位加工出间隙，并在间隙上安装耐磨块；将导向装置靠近卷筒端部的直线段向卷筒方向移动。延伸使导向装置端部与轧件变形区边界线平齐；导向装置内腔与轧件之间的间隙设计为5～10mm。滑动入口导向防护罩磨损后，只需更换耐磨块，避免了导向防护罩整体报废，增加了在线使用寿命，避免了滚剥和转钢现象，提高了产品质量。

改进的无孔滚动滚动导轨是在现有滚动导轨装置的前端安装鼻尖，鼻尖的头部靠近滚轮。安装结构是在滚动导轨装置前端加工4个螺孔。鼻尖的形状是带有唇形的人字形。人字形的两条腿上加工有与4个螺丝孔相匹配的螺丝孔。通螺丝孔和裸孔均用螺栓固定。卷制时，卷制的片子从鼻尖唇部吐出。由于鼻尖的支撑作用，防止了轧件倾翻，控制了脱皮和钢材转移问题。两台轧机由滑动导轨改为偏心轴滚动导轨，导轨寿命由8000t提高到30000t，完全匹配滚槽寿命。

3.3.设计滚压刻划流程及刻划装置

为解决大断面（165 mm×165 mm）钢坯咬入问题，设计了轧辊压痕工艺方法及压痕装置。缺口深度为0.5~1毫米，远低于国家标准对连铸坯表面裂纹深度≤2毫米的要求。通过轧辊压痕工艺，在保证产品质量的同时，可以很好地解决大断面连铸板坯和全连轧无头大间距无孔排列轧机的咬合问题。

3.4.滚筒水冷装置改造

圆管式冷却水管由于孔型本身对冷却水的包裹作用，适用于孔型轧制。但应用于无孔轧制时，会降低冷却水的利用率，使冷却效果变差，并对轧机轴承造成损坏。水进入，导致轴承过早烧坏。为此，将冷却水管由管式改为板式，并对冷却水管进行四边环绕密封，减少了冷却水自由流失的问题，解决了轧辊冷却和冷却问题。轴承燃烧。方法，否则电机负载将无法满足生产要求。基于以上条件，轧件断面设计为长方形，既能保证断面的合理压下设计，又能保证轧制的稳定运行，设备确实不需要修改。每个航班的无孔材料的尺寸如表1所示。

3.5 优化轧制工艺，控制钢材表面缺陷

对大量6#、12#材料分析发现，双滚筒材料的沟槽内存在线状微裂纹。微裂纹是由额外的拉应力引起的。石横高线优化无孔轧制工艺，将粗、中轧机组最后机架改为孔型，即采用“1～5个无孔轧制机架+6个圆形或立式椭圆孔型轧制+7~11个机架”。无孔轧制+12架圆孔型轧制+13架无孔轧制+14~14架成品孔型轧制”的轧制工艺。生产表面质量要求非常高的易切削钢的实践表明，所生产的钢材表面质量良好。实践证明，将机组的最终道次改为圆形或垂直椭圆形道次，可以避免和消除毛坯中的拉应力微裂纹。

3.6.开发流程体系

开发了《1～12个无孔轧机机架的轧辊及坡口更换系统》、《1～12个无孔轧机机架的调整方法》、《车间无孔轧机孔制度及孔磨削标准》等，该系统使压扁、鼓形宽度稳定，最终达到稳定的料形。

4、改善效果

无孔轧制项目实施后，石横高线主要技术经济指标显着提高，成材率由98.55%提高到98.81%，辊耗由0.254公斤/吨降低到0.10公斤/吨。 t，年工艺更换时间减少11 460分钟，工艺故障率降低，运转率提高1%。同时，以下两项技术首次在高线生产中研发成功并应用于工业化生产。

1）采用大规格（165毫米×165毫米）方坯，在非紧密小棒材和高线连轧机1～13上实现无孔轧制工艺的工业化应用，分别生产φ10～φ32mm和φ5。 .0～φ22mm规格产品。 2）在高线连轧机上，孔型为“1~5机架无孔轧制+6机架圆形或立椭圆孔型轧制+7~11机架”无孔轧制+12机架圆形或立椭圆孔型的工艺配置“孔型轧制架+13个无孔轧制架+14个成品架孔型轧制架”避免了完全无孔轧制架带来的钢坯表面微裂纹缺陷，消除了生产的质量瓶颈。采用无孔轧制工艺的优质钢棒和线材。

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