摘要：
石横高线通过对无孔型轧制生产过程中的难点分析，采用合理料型设计、改进导卫、增设刻痕装置和方法设计、轧辊水冷装置改型等，解决了无孔型轧制过程中的咬入难、轧制稳定性差、轧制缺陷、轧辊冷却难度大等诸多技术难题，成功实现无孔型轧制技术在高线生产线的稳定生产，成材率由98.55%提高到98.81%，轧辊消耗由0.254 kg/t降低到0.10 kg/t，年降低工艺更换时间11 460 min。
1、前言
山东石横特钢集团有限公司 2004 年 9 月建成投产的摩根六代机型（带有减定径机）高速线材生产线（简称石横高线），产品规格为φ5～φ25 mm，设计年产量50万t，最小保证速度112 m/s。主要生产品种为φ6～φ10 mm超细晶粒带肋钢筋盘条、硬线钢、轴承钢、易切削钢、焊丝钢等。粗中轧1～14架为高刚度短应力线平立交替轧机，15～30架为摩根六代全连续无扭轧机。自2009年开始，石横高线开始致力于无孔型轧制工艺技术开发，经过1 a多的时间，通过技术改进，解决无孔型轧制过程中的咬入难、轧制稳定性差、轧制缺陷、轧辊冷却难度大等诸多技术难题，成功实现无孔型轧制技术在高线生产线的稳定生产。
2 、无孔型轧制难点分析
2.1 、轧辊咬入条件差
石横高线用坯断面尺寸为165mm×165mm，为同类型机组国内外最大钢坯断面。采取无孔型轧制工艺，轧辊直径下降明显，最大降低100mm，轧件咬入角增加，咬入条件恶化；高线采取低温开轧工艺，1#飞剪设计能力偏小，限制了6#轧机轧出断面不能太大；光面轧辊咬入能力比孔型轧辊小30mm左 右。根据轧制理论［1］，小截面轧机光滑辊最大咬入角22°～24°，箱型孔道次孔型辊最大咬入角28°～34°，光面辊允许最大咬入角低 6°。国内有采取表面堆焊的办法改善光面轧辊咬入的方式，而优特钢生产不允许采取这种方式。
2.2 、轧制稳定性不好
孔型轧辊自身对轧件有找正和夹持扶正作用，而无孔型光面轧辊对轧件无任何找正和夹持扶正作用，这样控制转钢只能依靠合理的料型宽高比设计和导卫功能，而轧件横移只能依靠进口导卫和出口导卫的间隙设计和安装来保证。如何做到不倒不扭，是料型设计、导卫设计的关键。
2.3 、料型宽展控制难度大
孔型轧辊的轧件宽展为孔型限制宽展，而无孔型光面轧辊的轧件宽展由滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展3部分组成。鼓形宽展又有单鼓形和双鼓形之分，且不同的压下量3部分的组成有差别，新轧辊和旧轧辊轧件的宽度差别变大，没有现成的料型宽展模型可以直接使用。这也造成轧机之间张力设定难度增大。
2.4、轧制缺陷难控制
根据有关研究，无孔型轧制易发生角部尖化现象［2］，双鼓形凹面中心易产生纵向拉应力微裂纹。采取何对策从而使产品尤其是优特钢棒线材符合下游用户的要求成为难点之一。
2.5、 轧辊冷却难度大
孔型轧辊冷却水基本可以控制在轧槽内，而无孔型轧辊冷却水沿辊面流失，轧辊实际冷却效果下降。冷却水沿辊面流下后，使轧机轴承密封难度增加，轧辊冷却装置需改造。
3 、解决措施
3.1、合理设计料型尺寸
石横高线粗轧机组带孔型轧制时的轧制特点为：轧辊直径为Φ610～Φ520 mm，使用边长为 165mm的连铸坯，6#轧机断面为Φ71 mm，6机架的总延伸系数达到 6.88，平均延伸系数为 1.379，相邻机架间的中心距为 2.25 m，1#、2#轧机主电机功率为 400kW，3#～6#轧机主电机功率为600 kW。
上述特点决定了：
1）受相邻机架间中心距的影响，设计无孔型宽展模型时要考虑适当的宽高比值，否则，轧制咬入角过大，强迫咬入力太大，可能导致轧件隆起堆钢。
2）受 1#、2#轧机主电机功率的限制，轧件宽展设计不能使用“RER”圆边矩形轧制
3.2 、改进导卫
导卫设计原则是保证轧件不倒不扭，顺利咬入轧辊。摸索合理的进口滑动导卫装置与轧件的配合间隙，解决奇数道次转钢问题。
改进后的无孔型轧制滑动进口导卫装置，是在现有滑动进口导卫装置的上下夹持部位加工缺口，缺口上安装耐磨块；将导卫装置靠近轧辊端的直线段向轧辊方向延伸，使导卫装置端头与轧件变形区边界线平齐；导卫装置内腔与轧件空隙设计为 5～10 mm。滑动进口导卫磨损后只需更换耐磨块，避免了导卫整体报废，提高了在线使用寿命，避免了轧制脱方和转钢现象，提高了产品质量。
改进后的无孔型轧制滚动导卫是在现有滚动导卫装置的前端加装鼻尖，鼻尖的头部靠近轧辊。安装结构是在滚动式导卫装置的前端加工 4 个螺孔，鼻尖的形状是加工有唇口的人字型，人字型的2腿加工有与4个螺孔相匹配的螺孔，通过螺孔和裸孔用螺栓固定。当轧制时，轧件从鼻尖的唇口中吐出，由于鼻尖的支托作用，避免了轧件倾翻，控制住了脱方和转钢问题。2架轧机由滑动导卫改偏心轴式滚动导卫，导卫寿命由8 000 t提高到30 000 t，实现了与轧槽寿命完全匹配。
3.3、设计轧辊刻痕工艺和刻痕装置
为解决大断面（165 mm×165 mm）钢坯的咬入问题，设计轧辊刻痕工艺方法和刻痕装置。刻痕深度为0.5～1 mm，远低于国家标准对连铸坯表面≤2mm 的裂纹深度要求。通过轧辊刻痕工艺，在保证产品质量的前提下很好地解决了大断面连铸坯和全连轧非脱头大间距布置轧机无孔型轧制的咬入问题。
3.4 、轧辊水冷装置改型
圆管型冷却水管由于孔型自身对于冷却水的包裹效应对于孔型轧制是适宜的，但应用于无孔型轧制则会造成冷却水的利用率降低、冷却效果变差并造成轧机轴承进水，导致轴承提前烧损。为此，将冷却水管由管型改为板型，并对冷却水管进行4面包围性密封改造，减少了冷却水的自由流失问题，解决了轧辊冷却和轴承烧损难题。方法，否则电机负荷将不能满足生产要求。基于以上条件，轧件断面设计为矩—矩形状，这样就既可以保证断面的合理压下设计，又可保证轧制的稳定运行，且设备也无需进行改造。各架次无孔型料型尺寸见表1。
3.5 优化轧制工艺，治理钢材表面缺陷
对大量 6#、12#料分析发现，双鼓型料凹槽处有线状微裂纹，该微裂纹是由于附加拉应力造成的。石横高线优化无孔型轧制工艺，把粗中轧机组末架改为孔型，即采用“1～5架无孔型轧制 6架圆形或立椭圆形孔型轧制 7～11架无孔型轧制 12架圆形孔型轧制 13架无孔型轧制 14～成品架孔型轧制”轧制工艺。进行表面质量要求非常高的易切削钢的生产实践表明，生产的钢材表面质量良好。实践证明，机组末架次改为圆形或立椭圆形孔型可以避免和消除坯料的拉应力微裂纹。
3.6 、制定工艺制度
制定《1～12 架无孔型轧制换辊换槽制度》、《1～12架无孔型轧制轧机调整方法》、《车间无孔型轧制用孔制度及磨孔标准》等有关制度，使得翻平宽展和鼓形宽展稳定，最终实现了料型稳定。
4、改进效果
无孔型轧制项目实施后，石横高线主要技术经济指标明显提升，成材率由98.55%提高到98.81%，轧辊消耗由 0.254 kg/t 降低到 0.10 kg/t，年降低工艺更换时间 11 460 min，工艺故障率降低影响作业率提高1%。同时，在高线生产中首次研发成功下列两项技术并用于工业生产。
1）使用大规格（165 mm×165 mm）方坯在非紧凑式小型棒材和高线连轧机1～13架上实现了无孔型轧制工艺的工业化应用，分别生产φ10～φ32mm和φ5.0～φ22 mm规格产品。2）在高线连轧机上通过“1～5架无孔型轧制 6架圆形或立椭圆形孔型轧制 7～11 架无孔型轧制 12架圆形或立椭圆形孔型轧制 13架无孔型轧制 14～成品架孔型轧制”工艺配置，避免了全无孔型轧制产生的坯料表面微细裂纹缺陷，为优特钢棒线材采用无孔型轧制工艺生产消除了质量瓶颈。
更多精彩内容，尽在【云轧钢】公众号
,
