專利名稱：一種單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及鋼鐵軋制技術(shù)，特別涉及400mm以上大方鋼的軋制技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外大方鋼常規(guī)生產(chǎn)方法為利用帶孔型的軋輥進行軋制、大方坯連鑄或鍛造方法。
其中，利用帶孔型的軋輥進行軋制屬一般技術(shù)，是通過在軋輥上車削不同孔型，通過編制軋制規(guī)程，實現(xiàn)坯料依次在多個孔型中往復軋制完成，一般孔型系統(tǒng)為“箱——方”系列。用孔型軋制時，由于孔型過充滿，在軋件的兩側(cè)出耳子；若孔型的上下軋槽未對正，軋出的軋件斷面會錯牙。無槽軋出的軋件可以避免由于孔型形成的各種缺陷。
一般大方坯連鑄工藝很難保證壓縮比要求，組織不致密，影響產(chǎn)品性能。
通過鍛造方法生產(chǎn)大規(guī)格方鋼，生產(chǎn)效率低，為保證鍛造溫度，生產(chǎn)中不得不采用多次回爐加熱多次鍛造(即“加熱——鍛造——再加熱——再鍛造”)的多火成材技術(shù)，加熱能耗大，燒損率可達3～5％；由于鍛造生產(chǎn)延伸率低，因而即使不計中間加熱過程，生產(chǎn)一根大規(guī)格方鋼也需較長時間，生產(chǎn)率低；鍛造生產(chǎn)頭尾切損大，再加上多次加熱燒損，成材率僅為80％左右；而且鍛造產(chǎn)品表面質(zhì)量與尺寸精度均較差；對于某些用于制作各類軸類的大規(guī)格方鋼，因軸向尺寸較長，用鍛造方法很難生產(chǎn)。
同時縱觀國內(nèi)外情況，現(xiàn)有技術(shù)中無槽軋制方式一般在緊湊布置的V-H式鋼坯連軋機上采用，用于生產(chǎn)線棒材和小圓鋼產(chǎn)品，如在無扭精軋機組中的10個機架上，除成品道次為圓孔型外，其余9個機架皆采用無槽軋制，軋出了直徑為5.72mm的線材。
在平立交替布置的緊湊式軋機上，采用4道次無槽加2道次帶孔型的軋法，將152×152mm的鋼坯軋成47.6×47.6～98×98mm的方坯和直徑為64～102mm圓坯。
在日本水島廠的平立交替連續(xù)式小型軋機上，用152×152mm的鋼坯軋成直徑20mm的圓鋼，除后4個道次用孔型之外，1～14道次皆為無槽軋制。
在俄羅斯BMK公司的一個由33機架組成的連續(xù)式線材軋機上，除10架精軋機外都采用無槽軋制，用210×210～150×150mm方坯軋成直徑5～10mm的線材。鋼種有碳鋼、彈簧鋼、合金鋼、高合金鋼、滾珠軸承鋼。
我國唐鋼引進的高速線材軋機上，有4對平立交替的緊湊式粗軋機使用的是無槽軋制。
對于該類V-H全立平交替布置連軋機組，軋件扭轉(zhuǎn)傾向較小，在軋制過程中不需要扭轉(zhuǎn)翻鋼，這類軋機組中前一架軋機可以作為后一架軋機的滾動導衛(wèi)，起到夾持軋件避免翻鋼的作用，實際生產(chǎn)中的各項參數(shù)掌握很準確，同時通過設計安裝特殊導衛(wèi)系統(tǒng)，保證了軋件穩(wěn)定性，確保軋件斷面形狀，利于實現(xiàn)無槽軋制。
然而二輥可逆式初軋機屬于單機架軋制，無緊湊布置連軋機組中前一架軋機的夾持作用；也沒有滾動導衛(wèi)能適當扶持軋件，稍微不當，易產(chǎn)生軋件軋扭脫方現(xiàn)象。如在平輥間軋制，軋件兩側(cè)無孔型側(cè)壁夾持，軋制穩(wěn)定性存在很大的難度，無槽軋制很難實現(xiàn)。初軋機軋制壓力達3000噸，有利于坯料心部充分變形，可以保證組織致密，確保產(chǎn)品性能。如何在保證現(xiàn)有大規(guī)格初軋機系統(tǒng)優(yōu)點的前提下，采用無槽軋制技術(shù)，克服原配置孔型的種種不足，發(fā)揮無槽軋制的優(yōu)勢，成為我們研究的主要內(nèi)容。
利用帶孔型的軋輥進行軋制大方鋼要求孔型配備齊全，如同一軋輥上孔型配備不足而無法軋制超出孔型尺寸外規(guī)格的大方鋼產(chǎn)品，就會嚴重影響企業(yè)產(chǎn)品規(guī)格系列化，不利于參與市場競爭。同時按照常規(guī)軋制工藝要求，必須購買新輥，在新輥上開槽后進行生產(chǎn)，軋輥利用率低，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法，可以在不購買新輥、不重新軋輥開槽的前提下，充分利用現(xiàn)有軋輥資源，把二輥可逆式初軋機改造成為可以生產(chǎn)各種規(guī)格大方鋼的成品軋機。
大方鋼一般用于大型軸類、齒輪、汽輪機、壓力容器配管及其它特殊用途的鍛件，為保證一定壓縮比，保證組織致密，確保產(chǎn)品性能，一般不采用大方坯連鑄工藝。由于初軋機一般具有輥徑大的特點，初軋機軋制壓力達3000噸，有利于坯料心部充分變形，保證組織致密，確保產(chǎn)品性能，因此完全可以適用大規(guī)格方鋼的軋件生產(chǎn)。如果能夠利用初軋機這一優(yōu)點生產(chǎn)大規(guī)格方鋼，將可以全部或部分地替代傳統(tǒng)鍛造工藝，以軋代鍛，提高產(chǎn)品尺寸精度、降低生產(chǎn)能耗、提高生產(chǎn)率與成材率，因此軋制大方鋼具有較強的成本優(yōu)勢，據(jù)資料介紹，軋制與鍛造同樣規(guī)格的產(chǎn)品比，能耗可以下降50％以上，材料利用率可以提高5％，勞動生產(chǎn)率可以提高10倍以上，且尺寸精度可以提高1倍以上。因此利用初軋機無槽軋制大規(guī)格方鋼具有很強的市場前景。
由于大揚程二輥可逆式初軋機系統(tǒng)的初軋工藝具有產(chǎn)品變化靈活、以軋代鍛、改善鋼質(zhì)等優(yōu)點，通過以軋代鍛的方式批量生產(chǎn)□450mm等大方鋼，生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鍛造工藝和連鑄坯軋制工藝。對下游用戶而言，在節(jié)能、效率、質(zhì)量、成本和效益等方面具有無可比擬的優(yōu)越性。同國內(nèi)外生產(chǎn)的同類產(chǎn)品相比，具有均勻分布的組織、良好的理化性能等巨大優(yōu)勢，所以不斷改進和發(fā)展初軋的能力和技術(shù)具有非常重要的意義。據(jù)調(diào)研，在類似這套大揚程二輥可逆式初軋機設備系統(tǒng)上實現(xiàn)無槽軋制大方鋼尚無實踐先例。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法，其包括，a)矩形軋件寬高比B0/H0＝1～2；b)前期軋制設計單機架軋機先軋制四道次，然后將坯料翻轉(zhuǎn)90°，再軋制兩道次，單機架軋機單道次壓下量≤80mm/道次；c)中期軋制寬高比B/H控制在0.6～0.7以上，并及時進行翻鋼，軋制時單機架軋機單道次壓下量≤60mm/道次；d)后期軋制坯料在平孔壓下量≤20mm，軋制時單機架軋機單道次壓下量≤80mm/道次；后期軋制為軋制出成品前，寬度、厚度二個面每面最后2次翻鋼后的壓下，在成品前道次的壓下量比常規(guī)軋制道次的壓下量增加10～15mm，用充分寬展的方法保證軋件角部圓弧，形成一個帶圓弧的方坯，送往成品道次進行無槽軋制，解決大方鋼無槽軋制的尖角問題；寬高比B/H控制在0.6～0.7以上；軋件出平孔后再進行平孔軋制時，控制高與寬的差值，一般不小于30mm。
進一步，寬高比B/H控制在0.68～0.75以上。
大方鋼無槽軋制雖然也是矩形軋件在水平輥間軋制，但與板軋制不同，主要表現(xiàn)為寬高比(B0/H0)很小，一般B0/H0＝1～2，因此寬展量大；在平輥間軋制，在軋制穩(wěn)定性上存在很大的難度，軋件兩側(cè)無孔型側(cè)壁夾持，稍微不當，易產(chǎn)生軋件軋扭脫方現(xiàn)象(造成軋扭脫方的不確定因素很多，如單鼓、雙鼓、寬高比、燒鋼溫度不均、軋輥調(diào)整不當和操作水平不高等均能引起軋制不穩(wěn)定而造成脫方)，如果脫方嚴重，將影響軋制正常進行；同時經(jīng)多道次平輥軋制后，軋件角部易出現(xiàn)尖角，此軋件進入下一道次后也容易產(chǎn)生折疊。
采用無槽軋制工藝生產(chǎn)大方鋼產(chǎn)品，無需開孔型，軋輥利用率高，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益明顯；同時以軋代鍛、改善鋼質(zhì)、產(chǎn)品規(guī)格變化靈活。批量生產(chǎn)□450mm等大方鋼，生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鍛造工藝和連鑄坯軋制工藝，對下游用戶而言，在節(jié)能、效率、質(zhì)量、成本和效益等方面具有無可比擬的優(yōu)越性。同國內(nèi)外生產(chǎn)的同類產(chǎn)品相比，具有均勻分布的組織、良好的理化性能等巨大優(yōu)勢，對不斷改進和發(fā)展軋機能力和技術(shù)具有非常重要的意義。
由于大方鋼軋件是在平孔中軋制，軋件變形時各部分由于受到接觸面的外摩擦、變形體的溫度不均、變形金屬的性質(zhì)等因素的影響會發(fā)生不均勻變形，同時軋件兩側(cè)無孔型側(cè)壁的夾持，稍有不當，易發(fā)生脫方甚至軋扭的現(xiàn)象。造成軋件脫方的因素很多，如單鼓、雙鼓、寬高比、加熱溫度不均、軋輥調(diào)整不當和操作水平不高等均能引起軋制不穩(wěn)定而造成脫方。其中軋件寬高比B/H、單鼓率和雙鼓率對歪扭脫方的影響需重點考慮。道次軋前坯料的寬高比越大，單鼓率和雙鼓率越小，脫方率就越小。為防止脫方并保證軋件的穩(wěn)定性，應控制寬高比(B/H)大小，B/H控制在0.6～0.7以上，優(yōu)選0.68～0.75以上，同時合理利用推床的輔助作用，相對壓下量控制在單鼓與雙鼓的臨界壓下量附近，就可以保證不出現(xiàn)軋扭脫方現(xiàn)象，也就是當寬高比達到一定范圍時則應及時翻鋼，可使軋制順利進行。
大方鋼無槽軋制是矩形軋件在平輥間軋制，但與板軋制不同，主要表現(xiàn)為寬高比(B0/H0)很小，一般B0/H0＝1～2，因此寬展量大，設計壓下規(guī)程及軋制參數(shù)時，需要精確計算寬展量；同時與板軋制不同，用無槽軋制法軋制大方鋼時，軋件的各個面反復成為軋輥壓下面和自由寬展面，自由寬展面的形狀對軋制的穩(wěn)定性和成品表面質(zhì)量都有重要的影響。通常壓下量、寬高比及徑厚比越大，越容易出現(xiàn)單鼓形。單鼓和雙鼓的臨界壓下常用下式表示H‾-hH‾=0.22BH‾·DH‾-1.5]]>如果單鼓過于嚴重，則下一道次軋制不穩(wěn)定。容易產(chǎn)生歪扭脫方，如果雙鼓過于嚴重，則容易產(chǎn)生折疊等表面缺陷。
衡量單鼓、雙鼓大小的指標用單鼓率βa和雙鼓率βu表示，βa和βu的定義如下βa＝Ba/Hβu＝Bu/H式中Ba，Bu為單鼓和雙鼓寬度。
為了使軋制順利進行，應用控制臨界壓下率的方法控制單鼓率和雙鼓率的大小，使其在允許的范圍內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定軋制。如考慮單機架初軋機入口推床對軋件的輔助夾持作用，實際生產(chǎn)中所允許的軋前軋件的H/B可以比理論計算數(shù)值略大些。
大方鋼無槽軋制過程分為前期軋制、中期軋制、后期軋制。
前期軋制的作用是①消除初始鋼錠的錐度；②破除鋼錠表面的氧化鐵皮；中期軋制的作用是壓力加工，改變鋼錠形狀；后期軋制的作用是確保鋼坯斷面形狀和產(chǎn)品尺寸的精度。
前期軋制首先考慮初期壓下能否使初始錠型向條鋼錠型轉(zhuǎn)變，以適合大方鋼的軋制。設計單機架軋機先軋制四道次，然后將坯料翻轉(zhuǎn)90°，再軋制兩道次，壓下規(guī)程延長了初期壓下，該設計的主要目的是進一步改善鋼坯的形狀，并且預防鋼錠在初期壓下時產(chǎn)生不規(guī)則變形，同時為了消除初始鋼錠的錐度、實現(xiàn)初始錠型向條鋼錠型轉(zhuǎn)變，為下一步中期軋制做好準備，減少軋制開始時坯料變形的不均勻，從而減少切頭、切尾的長度。在實際軋制中，由于增加了初期的壓下道次，鋼錠在軋制中不規(guī)則形狀得到有效控制，初始錠狀向條鋼狀的改變也比較理想。
中期軋制該過程壓下規(guī)程的設計重點是考慮解決I孔第二次翻鋼后的軋制壓力和壓下量的控制，要使鋼錠再次翻鋼前寬度方向的斷面能得到有效改變；其次，還要結(jié)合考慮避免中期軋制時鋼坯在I孔平整(消除寬展)的次數(shù)過多，設計減少鋼錠返回I孔消除寬展的次數(shù)。結(jié)合對這兩個問題的解決，合理利用推床的輔助作用，控制相對壓下量在單鼓與雙鼓的臨界值附近；軋制規(guī)程中單道次壓下量或翻鋼前累計壓下量受軋件寬高比的限制，B/H控制在0.68～0.75以上，當寬高比(B/H)達到一定范圍時及時進行翻鋼。中期軋制時單機架軋機單道次壓下量≤60mm/道次。
任何壓下規(guī)程在軋制的過程中，都有重要的壓下道次，還有關(guān)鍵道次?！?50mm大規(guī)格方鋼的壓下規(guī)程也是如此，其壓下規(guī)程的第三次翻鋼后的軋制很重要，這個道次的壓下量分配、鋼溫的影響以及孔型不規(guī)則磨損的影響等都能影響軋制。但是關(guān)鍵道次是平孔原孔翻鋼后的軋制，該些道次的軋制直接關(guān)系鋼坯能否軋制成功。無槽軋制軋制規(guī)程重點考慮鋼溫對鋼坯的形狀和寬展的控制，同時還要考慮鋼種的合金成分對寬展的影響。
后期軋制經(jīng)過分析和實際作業(yè)經(jīng)驗，無槽軋制后期精軋道次的壓下量相對控制得比較小時，金屬流動還是以縱向流動為主，而且是鋼坯表面的變形。后期軋制時，坯料在平孔使用合理的輕壓下，壓下量≤20mm，是確保軋件坯形的重要保證，過大的壓下量會使軋件發(fā)生脫方現(xiàn)象，超過這一壓下量，坯料脫方的傾向性明顯變大。
為了取得理想的鋼坯形狀，控制鋼坯平孔軋制寬展，壓下規(guī)程I孔終軋道次的壓下量可進行微調(diào)整。
在I孔平孔無槽軋制的后期軋制過程中，重點是控制鋼坯的自由寬展。自由寬展，即鋼坯在軋制時金屬橫向的自由流動。在孔型軋制中，孔型能限制鋼坯的寬展，但□450mm大規(guī)格方鋼在平孔軋制時，根據(jù)最小阻力定律，鋼坯在軋制過程中，金屬的流向是縱向流量大于橫向流量。大方坯在I孔平孔軋制時即受自由寬展的影響、還受孔型不規(guī)則磨損的影響，因此橫向流動的金屬會產(chǎn)生不規(guī)則的變形。另外，多次翻鋼以后的軋制，鋼坯的形狀很容易發(fā)生脫方，這在軋制過程中時常產(chǎn)生，因此在實際作業(yè)中，要盡量注意避免這類事情的發(fā)生，尤其慎重在I孔翻鋼后的軋制，特別是在接近成品道次的時侯，確保鋼坯的斷面形狀和斷面尺寸精度符合技術(shù)標準。另壓下規(guī)程還要考慮大方鋼的圓角能有效滿足自由寬展量。鋼種的合金成分對軋制寬展影響很大，合金成分越復雜，其鋼坯在軋制過程中的寬展越復雜，寬展也越難控制。
由于本發(fā)明的技術(shù)是軋件在平孔中進行無槽軋制，必須掌握自由寬展面的變形特點，并反映到壓下規(guī)程中；同時要嚴格控制軋件的對角線差或軋件斷面兩側(cè)邊的傾斜，為此軋制過程中要觀察判斷軋件的斷面形狀。合理的壓下量是軋件坯形的重要保證，過大的壓下量會使軋件發(fā)生脫方現(xiàn)象，根據(jù)理論分析和實際的作業(yè)經(jīng)驗，制定壓下制度時有二個要點一是平孔軋制時壓下量一般在90mm以下，超過這一壓下量，坯料脫方的傾向性變大；二是寬高比(B/H)控制在0.68～0.75以上，同時后期軋制中，軋件出平孔后再進行平孔軋制時，控制高與寬的差值，一般不小于30mm。
單機架軋機單道次最大壓下量設計如下表1表1

注前期軋制為開軋時，寬度、厚度二個面每面最初幾道次的壓下；后期軋制為軋制出成品前，寬度、厚度二個面每面最后2次翻鋼后的壓下。
應用控制臨界壓下率的方法控制單鼓率和雙鼓率的大小，使其在允許的范圍內(nèi)，合理利用推床的輔助作用，控制相對壓下量在單鼓與雙鼓的臨界值附近；軋制規(guī)程中單道次壓下量或翻鋼前累計壓下量受軋件寬高比的限制，當寬高比(B/H)達到一定范圍時及時進行翻鋼，消除軋扭脫方；同時在成品前道次增加該道次的壓下量，用充分寬展的方法保證軋件角部圓弧R，形成一個帶圓弧的方坯，送往成品道次進行無槽軋制，解決大方鋼無槽軋制的尖角問題，軋制規(guī)程還考慮大方坯的圓角能有效滿足自由寬展的量。從而實現(xiàn)在保證現(xiàn)有大輥徑初軋機優(yōu)點的條件下，采用無槽軋制技術(shù)，減少孔型配置數(shù)，生產(chǎn)尺寸規(guī)格靈活的大方鋼產(chǎn)品。
為合理分配初軋各道次負荷，無槽軋制道次增大鋼坯變形量，延伸系數(shù)大，變形效率比較大。通過采用無槽工藝設計，能使軋件從一種斷面平滑地轉(zhuǎn)換到另一種斷面，從而避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力。同時保證軋件冷卻均勻，平輥形狀及變形特點有利于變形均勻及去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件具有良好的表面。實驗表明，無槽軋制大方鋼表層金屬流動分布遠比有孔型系統(tǒng)均勻，可使脫碳層均勻，保證大方坯的表面質(zhì)量并減少表面層缺陷。
本發(fā)明為了實現(xiàn)單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼，在無緊湊式布置連軋機組中前一架軋機的夾持作用下，也沒有專用導衛(wèi)扶持軋件的條件下，成功地避免軋件產(chǎn)生軋扭脫方現(xiàn)象，在類似軋機設備上尚無實現(xiàn)無槽軋制大方鋼的實踐先例。
本技術(shù)關(guān)鍵在于根據(jù)無槽軋制變形特點設計軋件高寬比，解決軋件軋扭脫方和容易出現(xiàn)尖角等缺陷，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明從四個方面采取技術(shù)方案1)無槽軋制時軋件寬高比B0/H0、單鼓率βa和雙鼓率βu(單鼓和雙鼓寬度與厚度之比)是軋扭、脫方的主要影響因素。本技術(shù)研究表明，軋制條件超過H/B-(ηβ)max曲線之上，軋件將失穩(wěn)。如果考慮初軋入口推床對軋件的夾持作用，實際生產(chǎn)中所允許軋件的H/B可以比理論計算數(shù)值大些。
2)為防止脫方并保證軋件的穩(wěn)定性，應控制寬高比(B/H)大小，B/H控制在0.68～0.75以上，再加上推床的輔助作用，相對壓下量控制在單鼓與雙鼓的臨界壓下量附近，就可以保證不出現(xiàn)軋扭脫方現(xiàn)象，也就是當寬高比達到一定范圍時則應及時翻鋼。本發(fā)明初軋無槽軋制生產(chǎn)□450mm等規(guī)格大方鋼時，道次壓下量或翻鋼前累計壓下量受軋件寬高比的限制，通過設計專用軋制規(guī)程(參見表2□450mm大方鋼單機架無槽軋制規(guī)程)，控制單道次壓下量，計算翻鋼前累計壓下量，并根據(jù)理論計算的寬高比臨界值及時進行翻鋼，就可以克服初軋機單機架軋制時不具備緊湊式布置連軋機組中前一架軋機的夾持作用，也沒有滾動導衛(wèi)扶持作用的種種難點，保證采用無槽軋制工藝生產(chǎn)□450mm等大方鋼，產(chǎn)品斷面形狀及尺寸精度等質(zhì)量指標優(yōu)良。
3)研究自由寬展面的形狀對軋制的穩(wěn)定性和成品表面質(zhì)量都有重要的影響。通常壓下量、寬高比越大，越容易出現(xiàn)單鼓形，如果單鼓過于嚴重，則下一道次軋制不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生脫方；如果雙鼓過于嚴重，則容易產(chǎn)生折疊等表面缺陷。無槽軋制的設計要點主要是使軋件在兩軋輥之間軋制穩(wěn)定，軋件不發(fā)生翻倒或扭轉(zhuǎn)，軋件的對角線差或軋件斷面兩側(cè)邊的傾斜不超過一定的限制值，為此要準確地確定軋件的斷面尺寸和形狀以及變形參數(shù)。
4)為防止尖角的產(chǎn)生，在成品前道次增加該道次的壓下量，用充分寬展的方法保證軋件角部圓弧R，形成一個帶圓弧的方坯，送往成品道次進行無槽軋制，可以防止尖角產(chǎn)生。
本發(fā)明的有益效果1)由于軋輥無孔型，軋制時可通過調(diào)節(jié)輥縫改變壓下規(guī)程，成品尺寸控制靈活，減少換輥和換孔型的次數(shù)，提高了軋機作業(yè)率。
2)無槽軋制時，所用的軋輥直徑比常規(guī)孔型軋制小，其差值為軋槽深度的二倍，從而使軋輥重量減輕；整個輥身長度幾乎都可用于軋制，輥身長度的利用率可提高20％～30％；軋件與軋輥接觸處的軋輥工作直徑相同，沒有由于軋槽形成的輥徑差，軋件寬向沒有輥面速度差，軋件變形均勻，使軋輥磨損大為減少，且較為均勻，軋輥車削量顯著減少，軋輥壽命提高3～6倍，降低輥耗，降低生產(chǎn)成本；由于無槽軋輥可適用軋制各種產(chǎn)品，相同的軋輥又可適用于不同的機架，軋輥的儲備量可減少1/3，使軋輥的管理極大簡化。
3)由于沒有軋槽，因此車削和車修軋輥不用樣板，也不用樣板刀，從而減少了車削和車修軋輥的勞動量和費用。
4)由于在平輥上軋制，所以軋件不會出現(xiàn)耳子、充不滿等軋制缺陷。
5)無槽軋制大方鋼技術(shù)可使軋件沿寬度方向壓下均勻，故軋件兩端的舌頭、魚尾區(qū)比孔型軋制時短得多，其切頭、切尾長度可減少，可使成材率提高0.6～1.8％，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。
6)由于減少了孔型側(cè)壁限制作用，沿寬度方向變形均勻，因此降低了變形抗力。合理分配初軋各道次負荷，增大變形量及延伸系數(shù)，變形效率高。
7)軋件自由寬展變形、均勻冷卻，非常有利于金屬流動及有利于軋件的表面更新、去除軋件上的氧化鐵皮，使軋件表面上的發(fā)紋和裂紋缺陷減少，可大量節(jié)約金屬。
8)無槽軋制大方鋼表層變化均勻，分布也均勻。實驗表明無槽軋制時軋件的表面層的厚度差比常規(guī)孔型軋制用橢圓-方和菱-方時小的多，這對某些要求脫碳層均勻分布的產(chǎn)品十分重要。
9)無槽軋制時軋輥工作表面無速度差，軋件與軋輥表面上的相對滑動遠較常規(guī)孔型軋制小得多，故沒有軋輥磨鐵屑軋壓在軋件表面，這對表面質(zhì)量要求較高的大方鋼產(chǎn)品特別重要。
10)能使軋件從一種斷面平滑地轉(zhuǎn)換到另一種斷面，從而避免金屬由于劇烈的不均勻變形而產(chǎn)生局部應力。11)充分發(fā)揮了現(xiàn)有軋機能力，巧妙地解決了在同一軋輥上由于孔型配備不足而無法軋制超出孔型尺寸外規(guī)格的產(chǎn)品，對于促進企業(yè)產(chǎn)品規(guī)格系列化，拓展產(chǎn)品大綱范圍都起到很好的作用，從而大大增強了企業(yè)的市場競爭能力。
12)采用無槽軋制技術(shù)，在保留現(xiàn)有大輥徑初軋機工藝優(yōu)點的條件下，減少孔型配置數(shù)，生產(chǎn)尺寸規(guī)格靈活的大方鋼產(chǎn)品。利用初軋機以軋代鍛法生產(chǎn)大方鋼，在質(zhì)量、成本、效率、節(jié)能和效益等方面對下游用戶而言具有無可比擬的優(yōu)越性，同時初軋機軋制壓力達3000噸，有利于坯料心部充分變形，保證組織致密，確保產(chǎn)品性能，質(zhì)量遠遠優(yōu)于連鑄大方坯。尤其適合那些對產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量要求較高的企業(yè)。


圖1為本發(fā)明利用單機架軋機原孔型的平輥部位進行無槽軋制示意圖；圖2為現(xiàn)有常規(guī)工藝一利用孔型軋制大方鋼坯料的斷面形狀示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明利用單機架軋機原孔型的平輥部位進行無槽軋制，軋件在上下兩個平輥1、2輥縫間軋制，軋件3、4兩側(cè)無孔型側(cè)壁夾持，輥縫高度即為軋件高度，同時由于沒有孔型側(cè)壁作用，軋件寬度即為自由寬展后的軋件寬度。其中，5、6、7分別為原軋機2#孔、3#孔、1#孔(平孔)；軋機左側(cè)為驅(qū)動側(cè)，右側(cè)為工作側(cè)。
本發(fā)明的450mm大方鋼初軋無槽軋制規(guī)程如表2所示，共23道次。軋制規(guī)程設計為先無槽軋制四道次，然后將坯料翻轉(zhuǎn)90°，再無槽軋制兩道次，這與常規(guī)軋制規(guī)程不同，主要目的是為了減少軋制開始時坯料變形的不均勻，可以控制寬高比(B/H)大小。保證軋制過程坯料變形更加均勻，軋件的寬高比更有利于軋件的成形，避免出現(xiàn)軋扭脫方現(xiàn)象，同時減少切頭、切尾的長度。
表2 初軋機□450mm大方鋼無槽軋制規(guī)程


本發(fā)明技術(shù)已成功地在Φ1300mm初軋機上應用，通過該技術(shù)成功軋制出□450mm等規(guī)格大方鋼6000多噸，其鋼種有合金鋼、中碳鋼42CrMo及低碳鋼M10?，F(xiàn)場軋制所用鋼錠的平均尺寸為940×1250mm，鋼錠長度為2.6m，重量為20噸。無槽軋制□450mm大方鋼產(chǎn)品的實物可以看出大方鋼表面無折疊、耳子等缺陷，無扭轉(zhuǎn)脫方，尺寸精度及坯形控制均很好。
無槽軋制后坯料頭尾的形狀變化是研究者非常關(guān)心的一個重要問題。采用本發(fā)明工藝后，無論坯料的頭部和尾部，其不均勻變形區(qū)的長度明顯比原有軋制工藝生產(chǎn)的不均勻變形區(qū)短，也就是說由于變形均勻，軋件頭、尾形成的魚尾長度確實明顯減少。圖2為常規(guī)工藝——利用孔型軋制大方鋼坯料的斷面形狀。
由BF20鋼錠軋成450mm大方鋼，用孔型軋制時切頭長度為1500mm，切尾為400mm，總長1900mm；而采用無槽軋制工藝時，切頭長度為1350mm，切尾為330mm，總長1680mm，成材率提高1.7％，從而無槽軋制可以減少切損，為企業(yè)增加可觀的經(jīng)濟效益。
綜上所述，本發(fā)明對大揚程二輥可逆式初軋機無槽軋制□450mm等大方鋼工藝進行了大膽的設計、創(chuàng)新，通過采用無槽軋制法，進行適當?shù)姆摵蛯捀弑?B/H)控制，成功地大批量生產(chǎn)出超原設計規(guī)格的大方鋼產(chǎn)品，大方鋼表面無折疊、耳子等缺陷，無扭轉(zhuǎn)脫方，尺寸精度較高，□450mm大方鋼尺寸公差為±3.0mm，對角線長度之差不超過邊長公差的0.5倍，產(chǎn)品質(zhì)量符合標準要求，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.一種單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法，其包括，a)矩形軋件寬高比B0/H0＝1～2；b)前期軋制設計單機架軋機先軋制四道次，然后將坯料翻轉(zhuǎn)90°，再軋制兩道次，單機架軋機單道次壓下量≤80mm/道次；c)中期軋制寬高比B/H控制在0.6～0.7以上，并及時進行翻鋼，軋制時單機架軋機單道次壓下量≤60mm/道次；d)后期軋制坯料在平孔壓下量≤20mm，軋制時單機架軋機單道次壓下量≤80mm/道次；后期軋制為軋制出成品前，寬度、厚度二個面每面最后2次翻鋼后的壓下，在成品前道次的壓下量比常規(guī)軋制道次的壓下量增加10～15mm，用充分寬展的方法保證軋件角部圓弧，形成一個帶圓弧的方坯，送往成品道次進行無槽軋制，解決大方鋼無槽軋制的尖角問題；寬高比B/H控制在0.6～0.7以上；軋件出平孔后再進行平孔軋制時，控制高與寬的差值，一般不小于30mm。
2.如權(quán)利要求1所述的單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法，其特征是，寬高比B/H控制在0.68～0.75以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單機架無槽軋制大規(guī)格方鋼的方法，采用大揚程二輥可逆式初軋機系統(tǒng)，坯料各個面反復成為軋輥壓下面和自由寬展面，經(jīng)水平軋機往復多道次無槽軋制后出成品。應用控制臨界壓下率的方法控制單鼓率和雙鼓率的大小，使其在允許的范圍內(nèi)，同時進行寬高比(B/H)控制，消除軋扭脫方，從而實現(xiàn)在保證現(xiàn)有大輥徑初軋機優(yōu)點的條件下，采用無槽軋制技術(shù)，減少孔型配置數(shù)，生產(chǎn)高質(zhì)量、尺寸規(guī)格靈活的大方鋼產(chǎn)品。
文檔編號B21B1/08GK101024227SQ200610023988
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者徐震, 唐勁松, 陳林 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司