切分軋制技術在大棒線的應用

王洪鋒

（酒泉鋼鐵集團有限責任公司煉軋廠大棒線， 甘肅　嘉峪關　735100）

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切分軋制技術在大棒線的應用

王洪鋒

（酒泉鋼鐵集團有限責任公司煉軋廠大棒線， 甘肅嘉峪關735100）

詳細介紹切分軋制的基本概念，并對切分軋制的切分原理進行分析。根據切分軋制的特點和難點，從料形控制、導衛調整、崗位檢查、加熱制度等方面入手，對切分軋制技術在大棒線的應用進行說明。應用實踐表明：應用切分技術后，可降低切分軋制的生產故障，提高經濟效益。

切分軋制技術料形控制導衛調整崗位檢查加熱制度生產故障

19世紀60年代美國和英國首先提出切分軋制技術，并成功應用于舊鋼軌的利舊方面，開創了切分軋制的先例，但切分軋制技術的發展較為緩慢。具有現代意義的切分軋制技術始于20世紀40年代，美國的西拉庫茲廠成功利用切分軋制生產出小型材。20世紀70年代切分技術得到快速發展。加拿大首先應用了兩線切分技術生產棒材產品；80年代日本的新日鐵、德國的巴登公司等利用導衛箱內切分輪切分法來實現棒材的多線切分投入大生產。

1983年，我國首鋼率先從加拿大引進了切分軋制技術，并成功地應用于螺紋鋼的生產。同一時期昆鋼也引進了切分軋制技術并成功應用于線材生產中，此時我國切分軋制技術并未得到大的發展。直到1992年，廣鋼從達涅利公司引進全套棒材軋機和三切分軋制技術，國內鋼鐵行業才進入一個運用切分軋制技術的高潮，尤其是1996年唐鋼棒材廠成功應用二切分、三切分軋制技術后，相繼出現了八鋼、湘鋼、水鋼、馬鋼、石鋼、武鋼、舞鋼等鋼鐵公司從國外引進切分軋制技術和設備的熱潮。切分軋制技術在中國螺紋鋼筋生產中發揮了至關重要的作用，為螺紋鋼筋生產產能提升和成本降低作出突出貢獻。

1　切分軋制的基本概念

切分軋制是指在軋制過程中利用軋輥孔型、導衛裝置中的切分輪或其他切分裝置將軋件沿縱向切成兩線或多線的軋制技術[1]。

1）切分軋制可以極大地提升中、小規格棒材的產量。在不增加軋機數量的前提下，生產大小兩種規格的產品時可采用相同斷面的鋼坯，減少原料的種類。

2）由于切分軋制總變形率僅為單線軋制的1/2～1/4，因此在使用同樣的坯料生產相同規格的產品時可減少軋制道次。

3）在增加產量的同時，終軋速度不會隨之提高，且某些規格的產品采用切分軋制后，終軋速度還有所降低。

4）無論是在現有連軋機上還是在新建連軋機上采用切分軋制技術，其生產工藝僅局部變動，而且對主要工藝設備并無特殊要求，具有投入少、產出高、見效快的優點。

5）在條件相同時，采用切分軋制可降低鋼坯加熱爐溫度40℃左右、減少燃料消耗20%，降低電耗15%、降低軋輥消耗15%、降低生產總費用10%～15%[2]。

6）切分軋制對于以生產熱軋帶肋鋼筋為主的車間，尤其是小規格占較大比重的車間是必不可少的先進生產工藝。

1）由于其切分部位帶毛刺、切口不規則、軋后易形成折疊，影響軋材表面質量，因此切分軋制多用于軋制螺紋鋼和開坯道次。

2）鋼錠、連鑄坯的縮孔、夾雜和偏析多位于中心部位，切分后易暴露于表面，形成缺陷。

3）當剪切方法采用分開并聯軋件時，軋件易扭轉，影響軋件質量。

2　切分軋制的切分原理

通過對一系列熱軋狀態下縱向切分軋件的方法進行研究，確定破壞并聯軋件連接帶的最佳方法是在連接帶上建立足夠的拉應力。采用拉應力的方法對連接帶進行破壞的過程包括三個階段：首先，隨著變形區的充滿，軋制力的水平分力增大，鋼料頂部單面承受壓力；其次，壓力增大到極限后，并聯軋件的連接帶上產生金屬的塑性流動；最后，并聯軋件分離后橫向移動，直至連接帶完全破壞，形成分離開的獨立軋件。因此，切分軋件的充要條件為[3]：

式中：∑Fσ表示各橫向拉力之和；S表示連接帶的微小面積；σb表示金屬強度極限。

從式中可以看出，切分軋制穩定生產的條件是：在產生薄且窄的連接帶的同時，還得有足夠大的橫向張力來撕開軋件。目前，采用拉應力破壞連接帶方式的有輥切法和切分輪法，對比輥切法和切分輪法的軋輥孔型，可以發現他們都帶有切分楔。輪切法是將輥切軋制中只需軋輥切分的工序改為由軋輥和切分輪共同完成，增加工藝設備的復雜程度。

采用輥切法時，切分軋制的切分效果與切分楔的角度有關。在切分軋制中，軋件切分后在水平面內會發生橫向彎曲，切分后的試樣易產生鐮刀彎。這個現象說明，切分軋制是一個不均勻變形的過程。由于切分楔的存在，軋件中部連接帶受切分楔的影響相對壓下大，必然會造成中部的縱向延伸比兩側的縱向延伸率大，即軋件每經過一次帶切分楔的道次，其左右兩部分就會受到寬度方向上的拉應力，當這種拉應力達到上述公式條件時，就會出現鐮刀彎現象。為了解決切分后軋件產生鐮刀彎造成的導向困難，最佳方案是軋件在切分道次加工后，保持一定厚度的連接帶，使軋件保持縱向一體，然后用切分輪切開。經過大量的實驗室實驗和工業試驗，目前能夠滿足上述公式的最佳方案是采用切分孔型和輪式切分導衛組合的切分方法。

3　切分技術的實踐應用

煉軋廠大棒線作業區棒材切分軋機區的設計采用18架布置，即6+6+6，粗、中、精各6架。粗中軋平立交替無扭軋制，精軋16、18架平立可轉換，軋單線時全部平立交替無扭軋制。切分時，16、18架為平軋，13架平輥，14架立軋，15架預切，16架切分，17架成前扭轉后進入18架成品。采用的孔型設計為：平孔—箱孔—啞鈴孔（預切分）—切分孔—橢圓—成品孔。圖1為兩線切分孔型系統圖。

圖1　典型的兩線切分孔型系統

圖1的兩線切分孔型系統，在K4機架進行預切后，可在K3機架得到切分需要的并聯軋件。并聯軋件的分離是依靠安裝在K3機架出口的帶一對單楔切分輪的專用兩線切分導衛實現的。

兩線切分軋制技術的關鍵點在于切分道次的孔型和切分輪的配合，切分輪楔角要比孔型楔角大一定角度（15°～20°），以保證切分輪有足夠的張力將并聯軋件切開。為了達到切分道次滿足軋件切分的要求，還需要在切分以前的道次形成合理的預切分軋件。棒材切分的軋制過程較為復雜，實踐生產過程中出現稍許偏差就會導致堆鋼故障的發生，對產量和成本指標的沖擊較大。針對大棒線切分軋制過程中出現的故障和問題，采取以下幾點措施后生產故障得到明顯好轉，故障率大幅度降低。

料形由?？厝藛T全權負責，包括粗軋6號機架料形、中軋10號機架料形、精軋機6架軋機料形。料形?？厝藛T掌握各機架軋機彈跳值（正常軋機彈跳值為0.8mm），根據每架軋機彈跳大小進行初始輥縫的設定，軋機兩側輥縫必須一致（差值不超過0.1mm）。

軋制Φ20 mm規格13號機架輥縫值使用Φ28 mm規格螺紋鋼咬入后測量；14號機架輥縫值使用Φ12 mm規格螺紋鋼咬入后測量；15、16、17號機架輥縫值使用Φ6.5 mmLQ195線材咬入后測量；18號機架輥縫值使用17號機架測量輥縫后的扁頭部分咬入測量。測量輥縫時兩側咬入所用材料的長度一樣，其中13號機架咬入長度為10～20 mm，其余均為50～100mm。

正常過鋼期間各機架料形用濕木板對正軋件寬度方向燙木印后用游標卡尺在料型寬度一半的位置進行測量（誤差可控制在0.1～0.2mm范圍）。

Φ20 mm規格的15、16號機架嚴禁帶耳子進行軋制。生產期間對15號機架料形兩側燙木印后，使其直線段長度控制在4～4.5 mm。太小說明兩側出現耳子；太大說明15號機架料形欠充滿。16號機架以肉眼不帶耳子為原則。

調整各個機架軋槽時，錯槽或竄輥控制在0.1mm以內。生產順行過程中對14、16號機架進行調整時，也可相應地對13、15號機架進行調整，以確保15、16號機架料形不出現兩線料形與切分帶的差異性變化。

在16號機架切分軋槽換槽前對15號機架與切分軋槽進行檢查確認，最好在更換切分軋槽時對預切分軋槽同時進行更換，避免切分軋槽磨損過快。按時檢查各軋槽磨損情況，發現軋槽磨損嚴重、軋槽變形、貼輥、切分帶崩掉等問題時必須及時更換軋槽或軋機。

16號與17號機架間張力調整為微拉，以免軋件擺動造成切分導衛刮鐵。

成品頭部出現尖頭時，對13、14號機架的料形進行調整消除。如果料形在控制范圍內切調整困難時可考慮對15號機架料形進行調整。

調整15號機架進口導衛（消除兩線差）時，先消除絲杠間隙再移動導衛底座，每次對正后對底座頂緊螺絲進行微緊，調整時手感明顯。關注15號機架切分帶磨損情況，發現磨損嚴重、軋槽變形、貼輥、切分帶崩掉時應立即更換，以確保16號機架正常切分。Φ20mm規格關鍵架次料形尺寸及主控速度見表1。

表1　Φ20 mm規格螺紋鋼軋制表

若成品樣縱肋低，在確保17、18號機架軋件正常咬入的前提下，可適當調整17號機架料形厚度或提升16、17號機架速度。

所有滾動導衛調整必須用合適的樣棒進行調整，且對應的導衛輪必須沿中線對稱。15、16號機架進口導衛調整時，前排和后排輪必須嚴格按照中線對稱?？紤]到樣棒和軋件真實尺寸的差別，開口度調整不要太緊（太緊容易引起軋件在導衛輪處附加變形），夾持住軋件即可。

在切分導衛裝配和調整時需與切分輪相貼并將上下切分輪對齊，調整后加油潤滑，使軋槽切分刃、入口鴨子嘴、切分輪和切分刀保持在同一直線上。另外，安裝切分盒時要求切分刀必須對正安裝。

調整扭轉導衛時用18號機架入口導衛樣棒進行調整，所有扭轉導衛的扭轉角在15°～16°較為合適，扭轉輪不能有軸向和徑向竄動。

當中軋8號和10號機架料形出現扭轉時必須停機檢查8號和10號機架的進口導衛開口度及其相應機架有無錯槽存在，如有需及時消除。

所有導衛夾板的頂緊螺絲必須緊固，夾板必須固定，進口夾板更換時必須成對更換。導衛安裝要求見表2。

表2　導衛與軋輥間隙　mm

軋機橫梁每次下線后都要進行清理、檢查、緊固、潤滑。15號機架進口橫梁為專業橫梁，每次下線都要檢查其絲杠間隙及竄動情況；16號機架橫梁為專用橫梁。

所準備軋機的橫梁螺絲、導衛底座螺絲、壓緊螺絲等必須緊固。橫梁調整必須水平，在橫梁水平調整時需先松其螺絲，調整水平后再進行緊固，軋機上線后不允許再調整橫梁。

所準備軋機的冷卻水管、導衛冷卻水管必須齊備且水路暢通，導衛必須調整完好，輥縫粗調完畢，裝配間隙符合表2要求。

所有上線使用過的導衛下線后必須進行檢查、軸承清洗，然后再重新裝配、潤滑、調整后上線。

16、18架軋輥從裝配、拉運到軋機準備、上線、下線全程使用軋機底座，以防切分帶碰壞和軋機本體變形。

加熱出爐均熱溫度為（1 160±10）℃，加熱段溫度為（1040±10）℃。主控臺和加熱之間主動聯系并按小時軋制產量和停機時間及時對爐溫進行調整。當產量＞100 t/h時，正常加熱；當產量＞160 t/h時，加熱至爐溫上限。一次停機時間大于30min可停止加熱段加熱，確保鋼坯溫度為（1 040±10）℃。下頁表3為穿水冷卻調整參數表。

4　結語

切分軋制技術在中國螺紋鋼筋生產中發揮了至關重要的作用。大棒線通過孔型優化、料形尺寸調整、軋機調整準備等措施成功實現切分軋制。切分軋制能夠生產出滿足GB 1499.2—2007要求的螺紋鋼筋，大幅提升螺紋鋼生產線產能，降低動力能源與人工噸鋼成本。

表3　HRB400E鋼穿水冷卻調整

[1]謝顯宏.型鋼生產與孔型設計[M].重慶：重慶大學出版社，2009.

[2]趙松筠，唐文林.型鋼孔型設計[M].北京：冶金工業出版社，2003.

[3]王廷溥.金屬塑性加工學[M].北京：冶金工業出版社，2008.

（編輯：賀焱）

Application of Split Rolling Technology in Stick Line

WANG Hongfeng
（Stick Line of JISCO Rolling Plant，Jiayuguan Gansu 735100）

The basic concept of split rolling is introduced in detail and slit principles of split rolling are analyzed. According to the characteristics and difficulties of the split rolling,the application of split rolling technology in stick line is illustrated from the aspects of material control,guide and adjustment,job inspection,heating system and so on. The application practice shows the split technology reduces the production failure of split rolling,and increases economic benefits.

split rolling technology,material type control,guide and adjustment,job inspection,heating system, production failure

TG335

A

1672-1152（2016）02-0069-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.27

2015-12-26

王洪鋒（1985—），男，主要從事線棒材材料成型生產軋制實踐及技術研究工作，工程師。