连轧大规格圆棒尺寸公差的控制

1、连轧大规格圆棒尺寸公差的控制周敦世徐少春Control of Dimension Tolerance for Heavy Bar Continuous-RollingZhou Dunshi and Xu Shaochun(Daye Special Steel Corp Ltd, Huangshi 435001)大冶特殊钢股份有限公司于1997年建成并投产的RR480HS×6(平立)+RR464HS×4(平立)10架连轧生产线，主要生产60150 mm棒材，产品质量优良，但是，产品尺寸公差，特别是粗轧6道出成品的130150 mm圆棒尺寸公差不易调整和控制。本文对影响大圆棒尺

2、寸公差的问题及所采取的措施进行了讨论。1大规格圆棒尺寸公差控制1.1坯料连轧设计时，供坯要求参照横列式轧机的供坯标准，即方坯公差为240±7 mm方、180±5 mm方，没有考虑连轧的特殊要求。对于横列式轧机，上述坯料公差轧68道出成品对成品尺寸公差的影响很小，因为横列式轧机前几道次即能有效地消除坯料公差的影响。但是，连轧基本规律是保证秒流量相等，即：V1S1=V2S2=ViSi=C(常数)式中Vi为第i架轧件出口线速度；Si为第i架轧件出口截面积。一旦坯料公差波动导致S1的变量超出微张力允许范围，使微张力的控制不能有效地调整轧件速度，从而产生拉钢或堆钢，所产生的轧件尺寸公

3、差将影响下道次的轧制，并最终影响成品尺寸公差。这种影响通过6架轧机自动调整是难以克服的。坯料公差对轧制过程和成品尺寸公差的影响程度就240±7 mm方坯而言，意味着坯料最大可为247 mm×247 mm，最小可为233 mm×233 mm，两者截面积差6 720 mm2，相当于240 mm方与210 mm×240 mm扁坯截面差。试验表明，在240 mm×240 mm坯轧140 mm圆棒正常后，用同一组参数轧一条210 mm×240 mm扁坯出140 mm成品，扁坯平着咬入，测得轧制力矩电流波形和产品尺寸公差数据见图1、图2及表1。图

4、1240方坯轧制力矩(电流)波形Fig.1Current curve of torque for rolling 240mm square billet表1210 mm×240 mm扁坯轧成圆钢的公差/mmTable 1Dimension tolerance of 140mm round steel rolled from 210 mm×240 mm flat billet/mm测量点123456791011121314151618成品半圆+0.27+0.62+0.04-1.89+0.11-1.28+0.06-1.68-0.01-1.88+0.01-1.90+0.04-1.

5、95+0.04-1.74+0.03-1.55+0.15-0.68+0.14+0.10+0.12+0.15+0.16+0.09+0.10+0.57+0.05+0.36+0.05+0.46注：每隔1m取测量点一个。图2210 mm×240 mm扁坯轧制力矩波形Fig.2Curve of torque (current) for rolling 210 mm×240 mm flat billet从轧制力矩波形可以看出，210 mm×240 mm坯轧制时机架间出现了较明显的拉钢现象，导致整支成品有1/2超负公差标准(1.3 mm)。在实际生产中，初轧坯经常有严重超上述公差

6、的情况，240 mm方坯实际尺寸有时可达206 mm×224 mm。这种超公差的坯料被轧制成成品时就会产生如图3、表2的情况。图3钢坯超差时轧制力矩(电流)波形Fig.3Curve of torque (current) for rolling billet of out-of-tolerance表2150 mm圆钢的超差坯轧后的尺寸公差/mmTable 2Dimension tolerance of 150mm round steel rolled from out-of-tolerance billet/mm测量点135791113151719212325272931成品半圆南膀

7、北膀0.62-0.21.350.360.42-2.21.190.310.38-2.11.110.310.44-2.21.250.330.36-2.41.080.250.36-2.21.070.250.28-2.01.020.300.33-1.80.970.320.31-1.91.020.340.41-0.91.020.450.46-0.90.950.60.52-1.30.670.890.7-0.10.431.370.8-0.50.091.610.63-0.40.041.70.71-0.30.071.7注：圆钢尺寸公差150±1.3 mm，测量距离500 mm。1.2张力控制生产线的微

8、张力控制是引用西门子公司的力矩电流法控制张力的标准软件。该软件在计算各架张力时，采样时间是以机架负载电流大于零为起点，其缺点是，如果发生钢坯经常性地在初始机架咬入不良，程序运行就会与实际情况不一致(如图4)。图4程序采样方法示意图Fig.4Schematic of program sampling method根据软件运行要求，轧件咬入良好时，采样计时从t2开始，通过时间T1，取电流值I1，t3时下架咬入，通过时间T2，取电流值I2。I2I1，实际情况是前后机架间存在拉钢现象。一旦咬入不良，则会从t1时刻开始计时，通过时间T1，读取电流值I1，因下架咬入情况相同，同上经过时间t2后，取电流值I

9、2，这时I2I1，程序就会认为机架间存在堆钢现象，因而程序就会向着与实际情况相反的方向调整，造成 机架间拉钢现象越来越严重。此程序还要求设定一个不为零的张力初始值，设定的合理性将直接影响微张力控制的效果。2调整措施2.1坯料尺寸公差处理解决坯料尺寸公差的影响，主要是加强坯料的精整，做到勤测。全面掌握坯料尺寸公差的分布情况。2.1.1超尺寸公差的坯料处理对整条超尺寸公差的坯料，按报废处理，不许进入流程生产。对头、尾切口超公差范围的坯料进行修磨或切割，使其符合公差要求。2.1.2公差范围内的坯料因为有第一架压下的原因，所以当坯料尺寸公差符合要求时，影响12架进而影响整个机组各架轧机间张力的主要因素

10、是坯料的一架非加工面侧的尺寸公差，它决定着进入下架的坯料的高度，决定下架的入口轧件截面积，因而在初轧坯一架非加工面一定(主要考虑咬入)的情况下，现场主要采取控制一架非加工侧的坯料尺寸公差，将坯料尺寸波动不超过5 mm的坯料分类组批生产，以便于轧机的调整。2.2改善张力控制程序的运行环境改善张力测试程序的运行环境，现场从改善咬入条件，优化张力初始设定两方面进行。2.2.1改善咬入条件(1) 初轧坯经过热剪切头后，剪口被压扁造成一侧尺寸减小，另一侧尺寸增大。尺寸大的两面作为接触面轧制时咬入较困难，因此在钢坯入炉时，通过炉后翻钢，剪口(尺寸小面作接触面)一律平放进炉。(2) 实践表明，去除氧化铁皮，

11、降低轧辊转速，有利于改善咬入条件。因而现场在保证高压水除鳞效果的同时，对新孔型轧制的初始阶段，要求轧机一律降速50%进行轧制。(3) 此外，现场发现进入精轧的轧件，由于经过粗轧轧制，头部形状不规则，容易造成精轧的咬入不良，同样不利于程序的正常运行，因而现场要求进入精轧前轧件必须切头。2.2.2张力初值的设定一般认为型钢连轧，微张力控制在9.8 MPa以下即可。POMINI专家认为张力控制在3 N/mm2左右较合适。但生产结果表明张力初值设定在3 N/mm2时，成品公差仍难以控制在理想的范围，特别是成品尺寸头、中、尾差别大。现场试验结果证明：张力初值粗轧应控制在1 N/mm2，精轧应控制在0.6

12、 N/mm2左右才能达到较理想的效果。相当于控制张力矩在轧制力矩的0.8%3%的范围，在此范围内根据轧件出口截面积大小相应取值。2.3修改成品孔型设计对成品孔原设计中存在的问题，进行了如下修改：(1) 将设计公差由原来的D1取负偏差，调整为零偏差，同时相应调整扩张圆直径D2，以扩大槽口宽度L，防止因槽口太窄，成品易出“耳子”。(2) 减小辊缝G及圆角半径r，以减小成品“交口”宽度，方便轧机的调整。表3为140 mm的设计修改前后孔型尺寸。表3修改前后孔型尺寸/mmTable 3Pass dimension before and after modified/mm孔型尺寸D1D2LGrS原设计修

13、改设计141.566141.82142.478142.87141.807142.521281240.9731.0482.4有效的轧机调整微张力控制下的连轧，由于机架间不可避免地存在着堆拉现象，并关系到成品尺寸的变化。如果堆拉情况严重，超出微张力调整范围，成品尺寸变化将比较明显，此时应人工干预进行有效的轧机调整，纠正轧机间的张力关系，保证成品尺寸公差的稳定。机架间拉钢或堆钢时，由于张力的建立和消失及张力对宽展的作用，成品尺寸表现为前面小(或大，不考虑头部)尾部大(或小)。而且尾部大(或小)的变化长度与轧机架次有关。如果因拉或堆钢现象导致成品尺寸变化，只调辊缝会感到无所适从。正确的调整方法是将第i架的速度升高(或降低)，同时辊缝略减小(或增加)。通过升高(或降低)速度减