熱軋直角扁鋼研制開發(fā)實踐

李海濤 代建平

(方大特鋼科技股份有限公司 南昌 330012)

摘要：主要介紹方大特鋼軋鋼廠生產(chǎn)線的設備概況，以及在進行直角扁鋼品種開發(fā)過程中碰到的問題和解決辦法。

關鍵詞：直角扁鋼；彈簧扁鋼；軋槽；壓下量

0 前言

直角扁鋼是一般用途的截面為矩形的熱軋長條鋼材。其規(guī)格以厚度×寬度的毫米數(shù)表示，可以是成品鋼材，用于構件、撫梯、橋梁及柵欄等，也可以作焊管和疊軋薄板的板坯。直角扁鋼因其斷面簡單，又稱其為簡單斷面型鋼，對其軋制的生產(chǎn)工藝相對比較簡單。但生產(chǎn)該產(chǎn)品時，外形形狀控制難度大，容易出現(xiàn)塌角、脫方等現(xiàn)象，產(chǎn)品合格率較低；并且市場需求量不大，不具備規(guī)模化生產(chǎn)的條件。所以，各大鋼鐵企業(yè)未將其列入生產(chǎn)范疇。

目前，隨著鋼材市場的競爭日趨激烈，我公司在高層領導的英明、果斷的決策下，以差異化戰(zhàn)略為宗旨，以滿足用戶需要為前提，積極開發(fā)新品，在現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格的前提下，進一步完善各規(guī)格系列產(chǎn)品。對此，經(jīng)公司多次市場調研及技術討論，決定在軋鋼廠開發(fā)直角扁鋼，擴大產(chǎn)品范圍，完善公司長力牌扁鋼系列產(chǎn)品。

通過對直角扁鋼的標準要求的研究，發(fā)現(xiàn)直角扁鋼與彈簧扁鋼除斷面外形稍有不同外，其余要求基本相同，故我公司在保證用戶對直角扁鋼產(chǎn)品的要求下，為最大限度實現(xiàn)直角扁鋼與彈簧扁鋼生產(chǎn)工藝及工裝設備的共用進行了仔細研究，以簡化直角扁鋼與彈簧扁鋼的轉化程序、減小轉化難度、節(jié)約轉化時間。而擬定直角扁鋼的工藝流程與彈簧扁鋼工藝流程完全一樣，只對K2(JL3立軋機)孔型單獨設計，通過更換K2軋輥，實現(xiàn)產(chǎn)品外形的轉化，2008年公司通過試生產(chǎn)一次性成功開發(fā)了新產(chǎn)品——直角扁鋼。

1 現(xiàn)有工藝流程及主要設備

1．1 彈簧扁鋼工藝流程

連鑄坯→加熱→ϕ650軋機7道→250 t分段大剪→160 t切頭大剪→中軋(立—平—平)→精軋(立—平—平—立—平—立—平)→倍尺飛剪→冷床→300 t冷剪→過跨→分級包裝→計量入庫

1．2 車間工藝設備及主要性能參數(shù)

1)出料推鋼式燃氣加熱爐。

出料推鋼式燃氣加熱爐一座，主要技術參數(shù)見表1。

2)初軋機。

初軋機一架，主要性能參數(shù)見表2。

3)分段剪、切頭剪。

250 t分段剪和160 t切頭剪各一臺。

4)中精軋機組。

中軋機組和精軋機組各一套，主要性能參數(shù)見表3。

5)冷床。

冷床為步進齒條式，主要性能參數(shù)見表4。

6)冷剪。

500 T冷剪一臺，主要性能參數(shù)見表5。

2 存在問題

1)根據(jù)GB704—88《熱軋扁鋼尺寸、外形、重量及允許偏差》標準要求，直角扁鋼外形為矩形斷面，兩側為平面，四個頂角為90°，允許微量的外形形狀不正情況出現(xiàn)，但不得有明顯的扭轉，基本與彈簧扁鋼的要求一致，只有外形形狀不一樣。故必須通過孔型控制來實現(xiàn)，對軋件側面進行修正，從而導致直角扁鋼與彈簧扁鋼立壓孔不一樣。兩者轉化時，需要更換立軋機，從而降低了作業(yè)率。

2)從市場調研來看，直角扁鋼的市場需求為小批量、多規(guī)格模式，寬度、厚度尺寸跨度大，寬度跨度10～150 mm，厚度跨度3～50 mm。為實現(xiàn)我公司現(xiàn)有彈簧扁鋼產(chǎn)品范圍(寬度60～150 mm、厚度6～50 mm)相對應的直角扁鋼產(chǎn)品范圍的生產(chǎn)，從而形成直角扁鋼產(chǎn)品系列化，若針對直角扁鋼產(chǎn)品的外形形狀及尺寸要求，單獨設計一套孔型系統(tǒng)，又因該產(chǎn)品市場需求量不大，在不能形成規(guī)劃化生產(chǎn)的情況下，將造成備品備件增加、改軋難度大、生產(chǎn)成本增加。

3)按照工藝設計要求，為簡化轉化難度，通過只更換一架軋機來實現(xiàn)轉化，故采取更換K2軋機來轉化生產(chǎn)品種，但由于彈簧扁鋼K2槽底為圓弧，變形均勻，軋制穩(wěn)定；而為直角扁鋼側面為平面，不允許存在明顯的凸度圓弧，若K2直接為平底軋槽，軋件經(jīng)K1軋制后，自由寬展后，側面就會產(chǎn)生凸度圓弧，為此，K2槽底必須帶有一定凸度，在K1軋制自由寬展后，得到垂直平面，而使產(chǎn)品外形形狀得到保證。但是，因其K2軋槽槽底帶凸度，將導致軋件在K2軋槽中變形不規(guī)則，直接影響到軋制的穩(wěn)定性。

4)由于直角扁鋼規(guī)格尺寸跨度大，為減少備品備件，提高K2軋槽的共用性，則針對直角扁鋼設計的K2每一個軋槽必須滿足多個厚度及寬度的生產(chǎn)要求，在這種情況下，軋槽失去了夾持作用，軋件在軋槽中的穩(wěn)定性就比較差，只能完全靠進口導衛(wèi)上下夾板對軋件扶正，從而得到規(guī)則料形。這樣減少了換輥、換槽頻率，但增加了更換進口導衛(wèi)的頻率，同時對進口導衛(wèi)的安裝尺寸也更高，過程控制難度也相對比較大。

3 方案確定

3．1 制定軋制方案

根據(jù)直角扁鋼的特點，為實現(xiàn)直角扁鋼與彈簧扁鋼最大限度的共用，簡化兩者之間轉化的難度，以彈簧扁鋼工藝流程為依據(jù)擬定直角扁鋼的軋制方案。

1)加熱溫度制定：以彈簧鋼加熱制度為主，按彈簧鋼加熱制度控制，加熱段溫度≤1200℃，均熱段溫度≤1250℃。

2)粗、中軋機組軋制流程及孔型系統(tǒng)沿用彈簧扁鋼工藝流程及孔型系統(tǒng)，實現(xiàn)粗、中軋直角扁鋼與彈簧扁鋼的共用。

3)精軋機組軋制流程沿用彈簧扁鋼工藝流程，所有平軋機采用無孔軋制，提高軋機的共用性，提高軋輥重車率，降低軋輥消耗。

4)精軋機組兒3立軋機(K2)孔型按直角扁鋼外形形狀重新設計，針對不同厚度、寬度的直角扁鋼規(guī)劃設計對應軋槽，配在同一軋輥上，以求在直角扁鋼小批量、多規(guī)格的生產(chǎn)模式下，減少改軋換輥頻率，從而提高作業(yè)率。當成品斷面發(fā)生變化時，K2軋機按工藝要求，以保證K1為平軋機的原則進行平一立整組前移。

5)精軋機組其余立軋機沿用彈簧扁鋼孔型系統(tǒng)，不另作設計，實現(xiàn)直角扁鋼與彈簧扁鋼的最大共用。

6)精軋機組JP4平軋機為小斷面成品K1軋機，當成品斷面不斷增大時，K1按工藝要求，以保證K2為立軋機的原則進行平一立整組前移。

7)軋后工序，如備尺飛剪、冷床冷卻、定尺剪切、分級包裝等工序，與彈簧扁鋼生產(chǎn)工藝要求一致，根據(jù)用戶需求進行剪切、包裝等。

8)直角扁鋼工藝流程。

連鑄坯→加熱→650軋機7道→250 t分段大剪→160 t切頭大剪→中軋3道→精軋7道→倍尺飛剪→冷床→500 t冷剪→過跨→分級包裝→計量入庫

3．2 軋槽頂角處理

設計直角扁鋼K2孔型時，為加大K2軋槽的共用性，軋槽槽底設計為平底，同時為減小軋槽頂角處軋輥產(chǎn)生應力集中，對軋槽頂角處做適量圓弧倒角。

3．3 導衛(wèi)

粗、中、精軋機組所有進出口導衛(wèi)采用彈簧扁鋼導衛(wèi)，軋制直角扁鋼時，要求K2進口導衛(wèi)尺寸比來料厚度大0．5～1．0 mm，以確保K2軋制穩(wěn)定，料形規(guī)則。

3．4 K1壓下量

為簡化轉化難度，設定的直角扁鋼工藝參數(shù)與彈簧扁鋼一致，同時為防止K1壓下量過大，變形劇烈，而導致成品外形形狀不正，或因寬展量過大，產(chǎn)品側面產(chǎn)生凸度圓弧，重新設定了K1絕對壓下量。

4 試產(chǎn)及改進

2008年1月，在所有準備工作全部完成后，根據(jù)公司新產(chǎn)品開發(fā)計劃，在方大特鋼公司軋鋼廠進行了直角扁鋼的第一次試生產(chǎn)，試生產(chǎn)一次性成功，外形尺寸滿足標準要求，用戶使用反饋效果良好；該新品開發(fā)成功，為公司增加了一個新的產(chǎn)品，擴大了公司產(chǎn)品范圍。

但目前直角扁鋼的需求量還不大，而且規(guī)格多、批量小，未形成系列；當軋制厚度較大規(guī)格時，由于K2壓下量按照彈簧扁鋼要求控制在10～12 mm，側面部分未得到很好的軋制，而導致因壓下量不足，造成成品“塌角”，即成品四個頂角有一定的圓弧倒角現(xiàn)象；當軋制厚度很薄規(guī)格時，由于K2壓下量過大，軋制過程中形成倒剛現(xiàn)象，造成成品對稱頂角塌角即“脫方”。

改進：為能確保直角扁鋼的質量穩(wěn)定，重新設定料形參數(shù)，根據(jù)軋制規(guī)格的不同，調整K2的料形參數(shù)，K2壓下量=成品厚度 2 mm的要求進行控制；并要求上線K2軋機孔型對稱，確保不倒鋼，料形穩(wěn)定。

改進后成品外形尺寸穩(wěn)定，無“塌角”、“脫方”現(xiàn)象產(chǎn)生，具備了批量生產(chǎn)的條件。隨著我公司直角扁鋼質量的穩(wěn)定，逐步開拓市場，促進了市場需求量逐漸增大，至2008年底，每月生產(chǎn)合格直角扁鋼2000t，班產(chǎn)達到了700t。

5 結論

1)K2的料形穩(wěn)定與否是直角扁鋼質量保障的關鍵。

2)K1壓下量大小對成品形狀有直接的影響。

3)通過精準控制成品壓下量，K2軋槽采用平底軋槽可得到標準的直角扁鋼外形形狀。

方大特鋼公司在市場經(jīng)濟條件下，根據(jù)市場需要走差異化路線，直角扁鋼生產(chǎn)的研制開發(fā)體現(xiàn)了公司開拓創(chuàng)新的思想。方大特鋼公司在提高冶金產(chǎn)品總量的同時，擴大了產(chǎn)品品種范圍，提高了市場占有率。