铅件劈分轧制h型钢异型坯变形规律的研究

铅件劈分轧制h型钢异型坯变形规律的研究

以连铸板为原料，将h钢渣划分为适合我国现有设备、原材料和生产条件的破碎，充分发挥中国现有设备的潜力，弥补中国h钢生产原料利用的空白。1孔型宽度设计某轧钢厂用劈分法的开坯过程如图1所示,开坯辊有4个孔型,前3个孔型带有切分楔,具有不同的楔角,另一个孔型为成型孔。第1孔为定心孔:用带有切分楔的孔型切出沟槽。为了保证H型钢坯腿长相等,此孔必须保证板坯严格对中。同时为了改善切分孔的咬入条件,要求板坯先与孔型侧壁接触,即先将坯料夹持住,对正孔型,轧制时再与切分楔接触。坯料在该孔一般轧制2道次。由于道次少且金属宽展很小,因此孔型宽度仅比板坯厚度略宽即可。为保证立轧轧件的稳定性,楔角θ为60°～80°,楔高度h为60～80mm。第2孔为切分孔:采用比第1孔切分楔角度和高度适当加大的孔型以进一步加大劈分力度。以小压下量多道次轧制工艺,利用高轧件立轧产生的双鼓,加上切分楔的劈分作用拓宽腿部,保证劈分到位,满足形成异型坯腿宽的要求。切分楔还起到导向和防止轧件倾倒的作用。一般楔角为90°～130°,楔高度为65～100mm。第3孔为展宽孔:用来平展第2孔中的劈分腿,消除前两孔的劈分沟槽,防止翻钢进入成型孔时腿外侧出现折叠,同时起到进一步展宽腿部的作用。为了保证轧制的稳定性,不产生扭转和倾翻,孔型宽度仅比第2孔略宽,楔角为130°～180°,楔高度为0～55mm。第4孔为成型孔:为开坯机的精轧孔。第3孔轧出的轧件翻钢90°后进入该孔,轧出H型钢异型坯。成型孔一般采用开口孔型,以利于轧件脱槽和保证异型坯上下对称,但开口孔型易出耳子。为消除此缺陷,轧件每轧1～2道,要返回第3孔轧平侧边。此孔中主要是轧薄腰部,同时要防止腰对腿拉缩过大,保证成品腿宽,将坯料轧成腰厚为40～80mm,腿厚为120～180mm的异型坯即可。2坯料和孔型的设计根据该轧钢厂的具体情况,采用铅试样在实验轧机上模拟轧制。坯料与成品的尺寸关系,本实验确定用800mm×230mm连铸板坯轧制H400mm×200mm,用950mm×230mm坯料轧制H500mm×200mm。根据模拟实验轧机的具体条件,确定模拟比为1∶7,由此模拟坯料的尺寸分别为:114.30mm×32.86mm、135.70mm×32.86mm。在孔型设计时,根据模拟轧机辊身长度为305mm的条件,由成品尺寸从精轧万能到粗轧万能逆推出异型坯的尺寸,然后计算3个切分孔的尺寸,最后确定劈分轧制所需的4个孔型的尺寸和布置方式。以19道次分别轧出腰高93.5mm、腿宽31.3mm、腰厚6.7mm的H400mm×200mm模拟异型坯,及腰高100.9mm、腿宽31.4mm、腰厚7.8mm的H500mm×200mm模拟异型坯,达到了设计要求。3实验分析3.1第2孔轧翻形成的原因采用劈分法轧制时,轧件的高宽比很大,轧件易扭转和倾覆。进行立轧时,一般H0/B0>6时轧件开始倾覆,特别是轧件底部易轧翻。在本实验中,轧件在第1孔轧制时,由于压下量较小,侧壁有夹持作用,并且在孔型底的水平部分没有压下量,因此未出现轧翻现象。在第2孔轧制时,轧件没有侧壁夹持作用,仅靠轧件与楔角的接触来保持轧制的顺利进行,这就要求在孔型设计时,第1孔和第2孔切分楔的角度差不能太大,必须保证第1孔轧出的轧件进入第2孔时,轧件与楔角呈面接触或4点接触状态。在第3孔轧制时,由于楔角较大,其轧制的稳定性取决于此孔与第2孔楔角的配合,压下量也不宜过大。通过实验发现,在第3孔轧制时最易失稳。为此,采用了小压下、多道次的变形方式。3.2第2、第3孔实验采用了楔角θ3>θ2>θ1的孔型设计,其优点在于可加大劈分作用,能尽快劈出腿部;其缺点是在第2、第3孔中易轧翻,因而设计时必须保证各孔楔角角度的合理易行。本实验各孔的楔角角度分别为:θ1=70°,θ2=100°,θ3=150°,既保证了轧件的稳定又满足了腿宽需要。3.3道次安排,保证热压通过实验可以发现,轧件在每孔轧制时都出现了不同程度的腿部不均匀变形,如腿宽的拉缩和靠近头尾处腿厚的拉薄。在切分孔轧制时,随着切分楔角度和高度的增大,拉缩也逐渐增加。当翻钢90°进入第4孔进行压腰时,腰部延伸远大于腿部变形,腿部受到腰部的拉缩,腿宽明显减小,如果拉缩严重,有时不能满足设计要求的腿宽,这正是H型钢开坯设计的关键之处。因此需合理的进行道次安排,确定切分的程度。在道次安排上,在第4孔每轧2道次后返回第3孔,以轧平第4孔中可能出现的耳子和保证腿部及时地参与变形,适当弥补腿部的拉缩;切分的程度可适当加大,即增大前几孔切分楔的角度和高度来弥补第4孔中的腿部拉缩。除此之外,还可以加大坯料高度。靠近头尾处腿部厚度的拉薄,其主要原因是前几孔高轧件变形时,轧件头尾部分由于无外端作用而自由延伸,因此头尾双鼓形较小,而中部有前后外端作用,不均匀变形金属被迫转至宽向,故使中部双鼓形加大。翻钢进入第4孔轧制时,上述不均匀分布的双鼓形造成了轧件头、中、尾腰部压下量的差异。此时由于在第4孔中腰部压下量大,主要参与变形,而腿部的变形量很小,故对腿部产生拉缩,局部压下量大的轧件中部拉缩局部压下量小的端部,从而造成靠近头尾处腿部厚度的拉薄,并且,随着道次的增加,这种缺陷愈加严重。3.4第2、第3孔道次的分配用连铸板坯劈分轧制与其他轧制法相比,道次多、轧制时间长、温降大,因此需要选择合理的轧制道次。本实验共轧制19道次,基本可满足变形程度的需要。道次的分配,由于第1孔仅起定心作用,为2道次;返回机前进入第2、第3孔轧制,这两个孔的变形大小决定了腿宽是否满足要求,因此需轧6～8道次。根据该厂的实际情况,在进入第4孔时必须保证机前翻钢,即当奇数道次时进入第4孔轧制。但为了避免腿部在此孔出现严重不均匀变形,轧制时腰部的每道压下量较小,而且每轧2道后须返回第3孔,直至轧出万能粗轧所需的H型钢坯。3.5下两端未充液变形实验中发现轧件在前3孔轧制时出现鱼尾,但比一般平辊轧制的轧件两端鱼尾较短,这主要是由于轧件上下两端没有全部参与变形,只是与楔角接触部分参与变形。在第1孔中几乎不出现鱼尾;在第2、第3孔中轧件出现很短的鱼尾;当进入第4孔翻钢轧制后,两端主要产生的是舌形,这正好与前3孔的鱼尾部分抵消,使最终的舌形减少。由此可知,适当地增加前3孔的道次数对抵消舌形,提高成材率是很有利的。4拔削形小,提高材料力(1)连铸板坯劈分轧制H型钢坯与其他开坯方法相比,具有轧件稳定、腿宽易保证、头尾两端的鱼尾和舌形小