摘要：

石橫高線通過對無孔型軋制生産過程中的難點分析，采用合理料型設計、改進導衛、增設刻痕裝置和方法設計、軋輥水冷裝置改型等，解決了無孔型軋制過程中的咬入難、軋制穩定性差、軋制缺陷、軋輥冷卻難度大等諸多技術難題，成功實現無孔型軋制技術在高線生産線的穩定生産，成材率由98.55%提高到98.81%，軋輥消耗由0.254 kg/t降低到0.10 kg/t，年降低工藝更換時間11 460 min。

1、前言

山東石橫特鋼集團有限公司 2004 年 9 月建成投産的摩根六代機型（帶有減定徑機）高速線材生産線（簡稱石橫高線），産品規格為φ5～φ25 mm，設計年産量50萬t，最小保證速度112 m/s。主要生産品種為φ6～φ10 mm超細晶粒帶肋鋼筋盤條、硬線鋼、軸承鋼、易切削鋼、焊絲鋼等。粗中軋1～14架為高剛度短應力線平立交替軋機，15～30架為摩根六代全連續無扭軋機。自2009年開始，石橫高線開始緻力于無孔型軋制工藝技術開發，經過1 a多的時間，通過技術改進，解決無孔型軋制過程中的咬入難、軋制穩定性差、軋制缺陷、軋輥冷卻難度大等諸多技術難題，成功實現無孔型軋制技術在高線生産線的穩定生産。

2 、無孔型軋制難點分析

2.1 、軋輥咬入條件差

石橫高線用坯斷面尺寸為165mm×165mm，為同類型機組國内外最大鋼坯斷面。采取無孔型軋制工藝，軋輥直徑下降明顯，最大降低100mm，軋件咬入角增加，咬入條件惡化；高線采取低溫開軋工藝，1#飛剪設計能力偏小，限制了6#軋機軋出斷面不能太大；光面軋輥咬入能力比孔型軋輥小30mm左 右。根據軋制理論［1］，小截面軋機光滑輥最大咬入角22°～24°，箱型孔道次孔型輥最大咬入角28°～34°，光面輥允許最大咬入角低 6°。國内有采取表面堆焊的辦法改善光面軋輥咬入的方式，而優特鋼生産不允許采取這種方式。

2.2 、軋制穩定性不好

孔型軋輥自身對軋件有找正和夾持扶正作用，而無孔型光面軋輥對軋件無任何找正和夾持扶正作用，這樣控制轉鋼隻能依靠合理的料型寬高比設計和導衛功能，而軋件橫移隻能依靠進口導衛和出口導衛的間隙設計和安裝來保證。如何做到不倒不扭，是料型設計、導衛設計的關鍵。

2.3 、料型寬展控制難度大

孔型軋輥的軋件寬展為孔型限制寬展，而無孔型光面軋輥的軋件寬展由滑動寬展、翻平寬展、鼓形寬展3部分組成。鼓形寬展又有單鼓形和雙鼓形之分，且不同的壓下量3部分的組成有差别，新軋輥和舊軋輥軋件的寬度差别變大，沒有現成的料型寬展模型可以直接使用。這也造成軋機之間張力設定難度增大。

2.4、軋制缺陷難控制

根據有關研究，無孔型軋制易發生角部尖化現象［2］，雙鼓形凹面中心易産生縱向拉應力微裂紋。采取何對策從而使産品尤其是優特鋼棒線材符合下遊用戶的要求成為難點之一。

2.5、 軋輥冷卻難度大

孔型軋輥冷卻水基本可以控制在軋槽内，而無孔型軋輥冷卻水沿輥面流失，軋輥實際冷卻效果下降。冷卻水沿輥面流下後，使軋機軸承密封難度增加，軋輥冷卻裝置需改造。

3 、解決措施

3.1、合理設計料型尺寸

石橫高線粗軋機組帶孔型軋制時的軋制特點為：軋輥直徑為Φ610～Φ520 mm，使用邊長為 165mm的連鑄坯，6#軋機斷面為Φ71 mm，6機架的總延伸系數達到 6.88，平均延伸系數為 1.379，相鄰機架間的中心距為 2.25 m，1#、2#軋機主電機功率為 400kW，3#～6#軋機主電機功率為600 kW。

上述特點決定了：

1）受相鄰機架間中心距的影響，設計無孔型寬展模型時要考慮适當的寬高比值，否則，軋制咬入角過大，強迫咬入力太大，可能導緻軋件隆起堆鋼。

2）受 1#、2#軋機主電機功率的限制，軋件寬展設計不能使用“RER”圓邊矩形軋制

3.2 、改進導衛

導衛設計原則是保證軋件不倒不扭，順利咬入軋輥。摸索合理的進口滑動導衛裝置與軋件的配合間隙，解決奇數道次轉鋼問題。

改進後的無孔型軋制滑動進口導衛裝置，是在現有滑動進口導衛裝置的上下夾持部位加工缺口，缺口上安裝耐磨塊；将導衛裝置靠近軋輥端的直線段向軋輥方向延伸，使導衛裝置端頭與軋件變形區邊界線平齊；導衛裝置内腔與軋件空隙設計為 5～10 mm。滑動進口導衛磨損後隻需更換耐磨塊，避免了導衛整體報廢，提高了在線使用壽命，避免了軋制脫方和轉鋼現象，提高了産品質量。

改進後的無孔型軋制滾動導衛是在現有滾動導衛裝置的前端加裝鼻尖，鼻尖的頭部靠近軋輥。安裝結構是在滾動式導衛裝置的前端加工 4 個螺孔，鼻尖的形狀是加工有唇口的人字型，人字型的2腿加工有與4個螺孔相匹配的螺孔，通過螺孔和裸孔用螺栓固定。當軋制時，軋件從鼻尖的唇口中吐出，由于鼻尖的支托作用，避免了軋件傾翻，控制住了脫方和轉鋼問題。2架軋機由滑動導衛改偏心軸式滾動導衛，導衛壽命由8 000 t提高到30 000 t，實現了與軋槽壽命完全匹配。

3.3、設計軋輥刻痕工藝和刻痕裝置

為解決大斷面（165 mm×165 mm）鋼坯的咬入問題，設計軋輥刻痕工藝方法和刻痕裝置。刻痕深度為0.5～1 mm，遠低于國家标準對連鑄坯表面≤2mm 的裂紋深度要求。通過軋輥刻痕工藝，在保證産品質量的前提下很好地解決了大斷面連鑄坯和全連軋非脫頭大間距布置軋機無孔型軋制的咬入問題。

3.4 、軋輥水冷裝置改型

圓管型冷卻水管由于孔型自身對于冷卻水的包裹效應對于孔型軋制是适宜的，但應用于無孔型軋制則會造成冷卻水的利用率降低、冷卻效果變差并造成軋機軸承進水，導緻軸承提前燒損。為此，将冷卻水管由管型改為闆型，并對冷卻水管進行4面包圍性密封改造，減少了冷卻水的自由流失問題，解決了軋輥冷卻和軸承燒損難題。方法，否則電機負荷将不能滿足生産要求。基于以上條件，軋件斷面設計為矩—矩形狀，這樣就既可以保證斷面的合理壓下設計，又可保證軋制的穩定運行，且設備也無需進行改造。各架次無孔型料型尺寸見表1。

3.5 優化軋制工藝，治理鋼材表面缺陷

對大量 6#、12#料分析發現，雙鼓型料凹槽處有線狀微裂紋，該微裂紋是由于附加拉應力造成的。石橫高線優化無孔型軋制工藝，把粗中軋機組末架改為孔型，即采用“1～5架無孔型軋制 6架圓形或立橢圓形孔型軋制 7～11架無孔型軋制 12架圓形孔型軋制 13架無孔型軋制 14～成品架孔型軋制”軋制工藝。進行表面質量要求非常高的易切削鋼的生産實踐表明，生産的鋼材表面質量良好。實踐證明，機組末架次改為圓形或立橢圓形孔型可以避免和消除坯料的拉應力微裂紋。

3.6 、制定工藝制度

制定《1～12 架無孔型軋制換輥換槽制度》、《1～12架無孔型軋制軋機調整方法》、《車間無孔型軋制用孔制度及磨孔标準》等有關制度，使得翻平寬展和鼓形寬展穩定，最終實現了料型穩定。

4、改進效果

無孔型軋制項目實施後，石橫高線主要技術經濟指标明顯提升，成材率由98.55%提高到98.81%，軋輥消耗由 0.254 kg/t 降低到 0.10 kg/t，年降低工藝更換時間 11 460 min，工藝故障率降低影響作業率提高1%。同時，在高線生産中首次研發成功下列兩項技術并用于工業生産。

1）使用大規格（165 mm×165 mm）方坯在非緊湊式小型棒材和高線連軋機1～13架上實現了無孔型軋制工藝的工業化應用，分别生産φ10～φ32mm和φ5.0～φ22 mm規格産品。2）在高線連軋機上通過“1～5架無孔型軋制 6架圓形或立橢圓形孔型軋制 7～11 架無孔型軋制 12架圓形或立橢圓形孔型軋制 13架無孔型軋制 14～成品架孔型軋制”工藝配置，避免了全無孔型軋制産生的坯料表面微細裂紋缺陷，為優特鋼棒線材采用無孔型軋制工藝生産消除了質量瓶頸。

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